第四章牛顿运动定律4.4力学单位制课件1:62张PPT

课件62张PPT。4
力学单位制1.单位制:
(1)基本单位:
选定的几个___________(力学中选长度、质量、时间)
的单位。
(2)导出单位:
由基本量根据_________推导出来的其他物理量的单位。
(3)单位制:由_________和_________一起组成单位制。基本物理量物理关系基本单位导出单位2.国际单位制的基本单位:
(1)国际单位制:1960年第11届国际计量大会制定的一
种国际通用的、包括一切计量领域的单位制,简称___。
(2)在力学范围内,国际单位制规定的三个基本量为
_____、_____、_____,对应的基本单位为___、_____、
___。SI长度质量时间米千克秒3.计算题中的已知量的单位都用国际制单位表示时,计
算的结果也是用___________表示的,因此,在统一已知
量的单位后,就不必一一写出各量后面的_____,只要在
数字后面写出正确的_____就可以了。国际单位制单位单位【预习自测】
1.测量国际单位制规定的三个力学基本物理量分别可用的仪器是下列哪一组　(　　)
A.米尺、弹簧测力计、秒表
B.米尺、弹簧测力计、打点计时器
C.量筒、天平、秒表
D.米尺、天平、秒表【解析】选D。据单位制可知,在国际单位制中三个力学的基本物理量分别为长度、质量、时间,长度用米尺测量,质量用天平测量,时间用秒表测量,故D选项正确。2.(多选)下列哪些物理量的单位是导出单位　(　　)
A.力的单位N B.压强的单位Pa
C.长度的单位m D.加速度的单位m/s2
【解析】选A、B、D。题目所给单位均为力学单位,在力学中只取质量、长度、时间的单位为基本单位,除这三个单位以外的单位,均为导出单位。3.下列关于单位制及其应用的说法不正确的是(　　)
A.基本单位和导出单位一起组成了单位制
B.选用的基本单位不同,构成的单位制也不同
C.在物理计算中,如果所有已知量都用同一单位制的单位表示,只要正确应用物理公式,其结果就一定是用这个单位制中的单位来表示
D.一般来说,物理公式主要确定各物理量间的数量关系,并不一定同时确定单位关系【解析】选D。A、B选项为单位制的一般性描述,是正确描述;在物理计算中,物理公式既确定了各物理量间的数量关系,又同时确定了其单位关系,故C正确,D错误。主题一　力学单位制
【问题探究】(1)如图甲所示,台秤上称量的香蕉的质量为2kg,其重力为19.6N。
如图乙所示,高速路上汽车正以100km/h的速度行驶。
如图丙所示,海龟的爬行速度一般为70m/h。
上述情景中的数据具有可比性吗?为什么?
提示:不具有可比性,因为以上数据的单位不相同。(2)现代物理学中基本量有几个?力学中的基本量是哪几个?力学基本量在国际单位制中对应的基本单位是什么?
提示:在物理学中总共有七个基本量;在力学中基本量有三个,它们是长度、质量和时间,在国际单位制中对应的基本单位分别是米、千克和秒。(3)力学中为什么选“kg、m、s”作为基本单位?
基本单位的选择应符合下列原则:基本重复独立空间固有时间(4)什么是导出单位?举出几个力学中导出单位的例子。
提示:由基本量的单位根据物理关系式可推导出其他物理量的单位,这些单位为导出单位。例如在力学中力、速度、加速度等一些物理量的单位都是导出单位。【探究总结】
1.在力学中,选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位。
(1)长度的单位:厘米(cm)、米(m)、千米(km)等。
(2)质量的单位:克(g)、千克(kg)等。
(3)时间的单位:秒(s)、分(min)、小时(h)等。2.在力学范围内,所有的力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物理量组成的,因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物理量的单位。【拓展延伸】
1.对单位制的进一步认识:2.国际单位制的基本量及基本单位:【典例示范】
现有以下一些物理量和单位,按下面的要求选择填空。
A.密度　B.米/秒　C.牛顿　D.加速度　E.质量　F.秒
G.厘米　H.长度　I.时间　J.千克
(1)属于物理量的有________。
(2)在国际单位制中,被选定的基本量有________。
(3)在国际单位制中的基本单位有________,属于导出单位的有________。(均选填字母的代号)【解题指南】解答本题可以把握以下两点:
(1)区分物理量与单位。
(2)区分国际单位与非国际单位。 【解析】(1)题中所有各项中,属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间,故此空填“A、D、E、H、I”。
(2)在国际单位制中,被选定的基本量有质量、长度、时间,故此空填“E、H、I”。
(3)此题中给定的选项是国际单位制中的基本单位的有千克、秒,属于导出单位的有米/秒、牛顿,故第一个空填“F、J”,第二个空填“B、C”。答案:(1)A、D、E、H、I　(2)E、H、I　(3)F、J　B、C【规律方法】“物理量”“基本单位”及“导出单位”的区分
(1)物理量是能够定量地反映客观事物的主要属性和共同特征的物理概念。
(2)基本单位是所选定的基本量的单位,物理学中共有七个基本单位,力学中有三个基本单位。
(3)导出单位是由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。【探究训练】
1.(多选)关于力学单位制,下列说法正确的是(　　)
A.kg,m/s,N是导出单位
B.kg,m,s是基本单位
C.在国际单位制中,质量的单位可以是kg,也可以是g
D.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是F=ma【解析】选B、D。力学中的基本单位只有三个,即kg、m、s,其他单位都是由这三个基本单位衍生(推导)出来的。如“牛顿”(N)是导出单位,即1N=1kg·m/s2 (F=ma),A错误,B正确。在国际单位制中,质量的单位只能是kg,C错误。在牛顿第二定律的表达式中,F=ma(k=1)只有在所有物理量都采用国际单位制时才能成立,D正确。2.(多选)关于单位制,下列说法中正确的是　(　　)
A.在力学中,力是基本概念,所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位
B.因为力的单位是牛顿,而1N=1kg·m/s2,所以牛顿是导出单位C.若各物理量采用国际单位制中的单位,通过物理公式运算的结果一定为国际单位制中的单位
D.物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的单位关系【解析】选B、C、D。“力”虽然是力学中的一个基本的概念,但它的单位“牛顿”却不是力学中的基本单位。力学中的基本单位是千克、米、秒,其他皆为导出单位。物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量之间的单位关系。已知量采用国际单位制中的单位,通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位,单位制在力学计算中的意义正在于此,选项B、C、D正确。3.(多选)下列说法中正确的是　(　　)
A.在力学单位制中,若采用cm、g、s作为基本单位,力的单位是N
B.在力学单位制中,若力的单位是N,则是采用m、kg、s为基本单位
C.牛顿是国际单位制中的一个基本单位
D.牛顿是力学单位制中采用国际单位的一个导出单位【解析】选B、D。力学单位制中,若采用m、kg、s作为基本单位,由此推出的力的单位为N,A错,B对。牛顿是国际单位制中的一个导出单位,C错,D对。【补偿训练】
1.下列单位不属于国际单位制中基本单位的是(　　)
A.牛　　　　B.秒　　　　C.米　　　　D.千克
【解析】选A。国际单位制中,基本量及基本单位有长度(米)、质量(千克)、时间(秒)、电流(安培)、热力学温度(开尔文)、物质的量(摩尔)和发光强度(坎德拉),牛顿不属于基本单位,选项A正确。2.在近代社会,各国之间的经济贸易、政治往来以及科学文化的沟通非常频繁,对度量衡单位统一的呼声越来越高,于是出现了国际单位制。在下列所给单位中,用国际单位制中基本单位表示加速度的单位的是(　　)
A.cm/s2　　B.m/s2　　C.N/kg　　D.N/m
【解析】选B。力学中国际单位制的基本单位是m、s、kg,所以国际单位制中基本单位表示加速度的单位是m/s2,故B正确。3.下列四个选项中,属于国际单位中的基本单位的
是　(　　)
A.N、kg、s B.N、m、s
C.m、kg、s D.kg、s、cm
【解析】选C。m、kg、s属于国际单位中的基本单位,cm属于长度的常用单位,N属于导出单位,故C对,A、B、D错。主题二　力学单位制在解题中的应用
【问题探究】
1.在学习了力学单位制后,甲同学由公式G=mg得g的单位为N/kg,可是乙同学由自由落体运动公式v=gt得g的单位为m/s2,二人争执不下,都认为自己导出的单位正确。
上述观点,哪位同学是正确的?提示:两位同学的解法都正确。因为这两个单位是等价的,由1N/kg= =1m/s2,可见两个单位是g的单位的不同表达方式。2.在解题过程中,怎样合理应用单位制,才能做到既简单又不容易产生错误?
提示:把题目中的已知量用国际单位制表示,若不是国际单位的首先要转化为国际单位,计算的结果同样要用国际单位表示,这样,计算过程中,就不必一一写出各量后面的单位,只在数字后面写出正确的单位就可以了。3.如何利用力学单位制对计算结果的正误进行检验?
提示:如用力学国际单位制计算时,只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在力学国际单位制中的单位完全一致时,该运算过程才可能是正确的,若所求物理量的单位不对,则结果一定错。【探究总结】
1.单位制可以简化计算过程:计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中,用国际单位制中的基本单位和导出单位表示,这样就可以省去计算过程中单位的代入,只在数字后面写上相应待求量的单位即可,从而使计算简便。2.推导物理量的单位:物理公式在确定各物理量的数量关系时,同时也确定了各物理量的单位关系,所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位。
3.判断比例系数的单位:根据公式中物理量的单位关系,可判断公式中比例系数有无单位,如公式F=kx中k的单位为N/m,F=μFN中μ无单位。4.单位制可检查物理量关系式的正误:根据物理量的单位,如果发现某公式在单位上有问题,或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果肯定是错误的。【拓展延伸】物理公式与数学公式的区别
(1)数学公式只表示数量大小间的关系,很少涉及各量间的单位;物理量不但有大小,还有单位,因而物理公式不仅表示各量的数量关系,而且还包含单位关系,例如由牛顿第二定律F=ma就可知1N=1kg·m/s2。
(2)许多物理公式,不仅表示各量间的大小关系,而且表示它们间的方向关系,例如根据F=ma可知,物体加速度的方向与其所受合外力的方向相同,忽视这一点,就会犯错误。(3)数学中的函数关系是从具体的客观事实中抽象概括出的,像y=f(x),它不与某个具体的物理过程相联系,所以在y与x之间没有确定的因果关系,写作y=f(x)时,x是原因,y是结果,通过公式变形,可以找出上式的反函数x=φ(y),在反函数中y是原因,x是结果。可见,由于公式形式的变化,因果关系也随之改变。(4)物理公式是与某个物理过程相联系的,它反映了该过程中的物理量之间必然的因果关系。例如牛顿第二定律的数学表达式F=ma中的F、m、a三个量之间的因果关系是由物体运动状态变化过程本身决定的,牛顿第二定律的数学表达式,无论以哪种形式出现(a= ,F=ma, m= ),F、m都是原因,a是结果,由此可见,物理公式中,各量之间的因果关系是不能随意颠倒的。(5)在学习物理时,要注意搞清物理公式中各量之间的因果关系,而不能把物理公式单纯当成数学公式去理解。 【典例示范】
“一物体在2N的外力作用下,产生10cm/s2的加速度,求该物体的质量”,对这道题,计算中单位的运用正确、简洁而又规范的是　(　　)【解析】选D。把题中的所有已知量的单位用国际单位表示,则在计算时,只需代入数值,不需把每个物理量的单位代入式中,但要注意在最后结果中写出该物理量的单位,所以A、C错误;B虽正确,但不简洁,故答案为D。【探究训练】
1.(2017·温州高一检测)芳芳同学解题时,得到某物理量A的表达式为A= 其中L为长度,T为时间,则可知物理量A的单位为　(　　)
A.m　　　B.m/s　　　C.m/s2　　　D.m3/s2
【解析】选C。长度的单位是m,时间的单位是s,所以物理量A的单位是m/s2,C正确。2.在选定了长度的单位m、质量的单位kg、时间的单位s之后,就足以导出力学中其他所有物理量的单位,但导出时必须依据相关的公式。现有一个物理量的表达式为A= 其中M是质量,r是长度,又已知G的单位是N·m2·kg-2,据此能否推知A是什么物理量?【解析】由A= 可得,A的单位是
故物理量A是速度。
答案:速度【补偿训练】
1.关于物理量的单位,下列说法中正确的是　(　　)
A.任何一个物理量和物理概念都具有相对应的单位
B.物理公式中的物理量也可能没有单位,这样的量也没有数值
C.物理量之间单位关系的确定离不开描述各种规律的物理公式
D.物理量的单位均可以互相导出【解析】选C。任何物理量都有单位,但单位并不一定唯一,物理量单位之间的关系可以通过物理公式导出。2.在解一道文字计算题时(由字母表达结果的计算题),一个同学解得位移x= (t1+t2),用单位制的方法检查,这个结果　(　　)
A.可能是正确的
B.一定是错误的
C.如果用国际单位制,结果可能正确
D.用国际单位制,结果错误,如果用其他单位制,结果可能正确【解析】选B。可以将式子右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式,看得到的单位是否和位移x的单位一致。在x= (t1+t2)式中,左边单位是长度单位,而右边单位推知是速度单位,所以结果一定是错误的,单位制选的不同,不会影响结果的正确性,故A、C、D错。3.(2017·临沂高一检测)声音在某种气体中的速度表达式,可以用气体的压强p,气体的密度ρ和没有单位的比例常数k来表示。根据上述情况,判断下列声音在该气体中的速度表达式中肯定正确的是　(　　)【解析】选C。在A中,代入压强p和密度ρ的国际单位
可得 =s/m,不是速度的
单位“m/s”,A错误。在B中,同理可有
=m2/s2,不是速度的单位“m/s”,B错误。
在C中,同理可有 =m/s,与
速度单位“m/s”相同,C正确。在D中,同理可有 =s2/m2,不是速度的单位
“m/s”,D错误。4.质量为10g的子弹,以300 m/s的速度,水平射入一块竖直固定的木板,把木板打穿,子弹穿出时的速度为
200 m/s,板厚10 cm,求子弹受到木板的平均作用力。【解析】子弹的质量为m=10g=0.01 kg,木板厚度为
d=10cm=0.1m,由运动学公式可求得子弹的加速度为a=
=-2.5×105m/s2,由牛顿第二定律求出子弹所受
的平均作用力为F=ma=-2.5×103N,负号说明子弹受到
的是阻力,方向与运动方向相反。
答案:2.5×103N,方向与运动方向相反【课堂小结】