高中物理人教版（2019）必修第一冊 4力學(xué)單位制 學(xué)案

4力學(xué)單位制

［課標(biāo)引領(lǐng)］

學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求

1.知道單位制、基本單位和導(dǎo)出單位的概念。

合格性考2.明確國際單位制中七個基本物理量和力學(xué)中三個基本

試物理量及其單位。

3.掌握物理運算過程中單位的規(guī)范使用和表示方法

選擇性考

認(rèn)識單位制在物理計算中的作用，并學(xué)會解決相關(guān)問題

試

■基，礎(chǔ)探先，形成概念.掌握新知

?情境化導(dǎo)學(xué)

一、基本單位

力問題情境

某老師健身跑步的速度可以達(dá)到5m/s,某人騎自行車的速度為19

km/ho

(1)某同學(xué)單憑所給兩個速度的數(shù)值能否直接判斷該老師健身跑步的

速度與該騎手騎自行車的速度的大小關(guān)系？

答案:不能；由于兩個速度的單位不同，故不能直接比較它們的大小。

(2)你能比較以上兩個速度的大小關(guān)系嗎?哪個較大？

答案:應(yīng)先統(tǒng)一這兩個速度的單位,再根據(jù)數(shù)值大小來比較它們的大

小，由于5m/s=5X3.6km/h=18km/h,故自行車的速度較大。

1.物理公式的功能:物理學(xué)的關(guān)系式在確定了物理量之間關(guān)系時,也

確定了物理量的單位之間的關(guān)系。

2.基本量:在物理學(xué)中，只要選定幾個物理量的單位,就能夠利用物理

量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位。這些被選定的物理量叫作基

本量。

3.基本單位:基本量的單位。

4.導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。

二、國際單位制

1.單位制:基本單位和導(dǎo)出單位一起組成單位制。

2.國際單位制:一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制。

3.國際單位制中的七個基本量和相應(yīng)的基本單位

物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號

長度1m

質(zhì)量m千克(公斤)kg

時間t秒s

電流I安［培］A

熱力學(xué)溫度T開［爾文］K

物質(zhì)的量n,(v)摩［爾］mol

發(fā)光強度I,(Iv)坎［德拉］cd

4.力學(xué)中三個基本量及單位

(1)三個基本量:長度、質(zhì)量和時間。

(2)國際單位制中三個基本單位:米、千克和秒。

?思考與自測

1.判斷

⑴在力學(xué)的分析計算中，只能采用國際單位制單位,不能采用其他單

位。(X)

⑵力學(xué)單位制中，采用國際單位制的基本單位有千克、米、秒。

(V)

⑶單位制中導(dǎo)出單位可以用基本單位來表示。(V)

2.在國際單位制中，所有的物理量都有單位嗎？

答案:不是。例如動摩擦因數(shù)、機(jī)械效率就沒有單位。

3.為什么在公式中代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算前需要統(tǒng)一單位？

答案:物理公式在確定了物理量之間的關(guān)系時,也確定了物理量的單

位關(guān)系,所以若單位不在同一單位制中，必須先統(tǒng)一到同一單位制中。

_合-作■探_究_突破要點?提升關(guān)健

探究點一對單位制的理解

Q問題情境

觀察下面儀器，說出它們所測物理量的國際單位制單位是什么？

答案:彈簧測力計,測量力的儀器,力的國際單位制單位是牛頓(N);機(jī)

械秒表,測量時間的儀器,時間的國際單位制單位是秒(s);卷尺,測量

長度的儀器,長度的國際單位制單位是米(m);天平,測量質(zhì)量的儀器,

質(zhì)量的國際單位制單位是千克(kg)。

Q歸納拓展

1.單位制的意義

單位是物理量的組成部分,對于物理量,如果有單位,一定要在數(shù)字后

帶上單位；同一物理量,選用不同單位時其數(shù)值不同；統(tǒng)一單位,便于

人們的相互交流,統(tǒng)一人們的認(rèn)識。

2.單位制的組成

單

位

制

(長度:米(m)

基本單位(質(zhì)量:千克(kg)

(時間:秒(s)

力學(xué)單位制《

國際單位制《速度:米每秒(m/s)

導(dǎo)出單位

功率:瓦特(W)

(例如)

壓強:帕斯卡(Pa)

其他單位制

長度:厘米(cm)、千米(km)

基本單位

質(zhì)量:克(g)、噸(t)

(例如)

時間：小時(h)、分鐘(min)

力學(xué)單位制'速度:千米每小時(km/h)

常用單位制《

導(dǎo)出單位J厘米每秒(cm/s)

(例如)"功率:千瓦(kW)

<壓強:千帕(kPa)

其他單位制

［例1］現(xiàn)有以下一些物理量和單位，按下面的要求選擇填空。

A.密度B.米每秒C.牛頓D.加速度E.質(zhì)量F.秒G.厘米H.

長度I.時間J.千克

(1)屬于物理量的有(填字母,下同)0

(2)在國際單位制中，被選定的基本量有。

⑶在國際單位制中的基本單位有,屬于導(dǎo)出單位的

有o

解析：⑴此題中給定的選項內(nèi)，屬于物理量的有密度、加速度、質(zhì)量、

長度、時間，故選A、D、E、H、Io

⑵此題中給定的選項內(nèi)，在國際單位制中，被選定的基本量有質(zhì)量、

長度、時間，故選E、H、I。

⑶此題中給定的選項內(nèi)，在國際單位制中是基本單位的有千克、秒，

屬于導(dǎo)出單位的有米每秒、牛頓,故第一個空選F、J,第二個空選B、

Co

答案：⑴ADEHI(2)EHI(3)FJBC

@規(guī)律總結(jié)

理解單位制的三個常見誤區(qū)

⑴只用一個符號表示的單位不一定是基本單位。例如，牛頓(N)、焦

耳(J)、瓦特(W)等都不是基本單位，而是導(dǎo)出單位。

(2)是國際單位的不一定是基本單位?；締挝恢皇墙M成國際單位制

的一小部分,在國際單位制中，除七個基本單位以外的單位都是導(dǎo)出

單位。

(3)物理量單位之間的關(guān)系可以通過相應(yīng)的物理公式導(dǎo)出，但并不是

所有物理量的單位都可以互相導(dǎo)出。

［針對訓(xùn)練1］高中物理的學(xué)習(xí)要充分認(rèn)識到物理單位的重要意義,有

物理單位的數(shù)據(jù)才有生命力，才能較完整地表示某物理量的多少和屬

性。下列關(guān)于單位制的說法中正確的是(C)

A.在國際單位制中，速度(v)、質(zhì)量(m)、時間(t)是基本物理量

B.在國際單位制中，牛頓(N)、千克(kg)、秒(s)是基本單位

C.單位制中的導(dǎo)出單位可以用基本單位來表達(dá)

D.一般來說,物理公式主要確定各物理量間的數(shù)量關(guān)系，并不一定同

時確定單位關(guān)系

解析:在國際單位制中，長度、質(zhì)量、時間、電流、熱力學(xué)溫度、物質(zhì)

的量、發(fā)光強度是基本物理量,速度不是,A錯誤;力不是基本物理量,

所以力的單位牛頓不是基本單位,B錯誤;按照單位制的概念,導(dǎo)出單

位都可以用基本單位來表達(dá),C正確;物理公式確定各物理量間的數(shù)量

關(guān)系，同時確定單位關(guān)系,D錯誤。

探究點二單位制的應(yīng)用

力問題情境

如圖所示,一艘快艇以2m/s?的加速度在海面上做勻加速直線運動,

快艇的初速度是10.8km/ho求這艘快艇在10min內(nèi)經(jīng)過的位移。

在解題過程中，怎樣合理應(yīng)用單位制,才能做到既簡單又不容易產(chǎn)生

錯誤？

答案：10.8km/h=3m/s,10min=600s。根據(jù)運動學(xué)公式x=Vot+/at1

解得x=3.618X10'5mo把題目中的已知量的單位統(tǒng)一為國際單位，若

不是國際單位的首先要轉(zhuǎn)化為國際單位,計算的結(jié)果同樣要用國際單

位表示,這樣,計算過程中就不必一一寫出各量后面的單位，只在數(shù)字

后面寫出正確的單位就可以了。

Q歸納拓展

1.簡化計算過程

計算時首先將各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中，這樣就可以省去

計算過程中單位的代入，只在數(shù)字計算式后面寫上相應(yīng)待求量的單位

即可，從而使計算簡便。

2.推導(dǎo)物理量的單位

物理公式在確定各物理量之間的關(guān)系時，同時也確定了各物理量的單

位關(guān)系，所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量

的單位。

3.判斷比例系數(shù)的單位

根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系,可判斷公式中比例系數(shù)有無單位,如

公式F=kx中k的單位為N/m,Ff=RFN中P無單位。

4.檢查物理量關(guān)系式的正誤

根據(jù)物理量的單位,如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問題,或者所求結(jié)果

的單位與采用的單位制中該量的單位不一致,那么該公式或計算結(jié)果

肯定是錯誤的。

［例2］質(zhì)量為4t的汽車，在平直公路上由靜止出發(fā)，經(jīng)過1min速

度達(dá)到72km/h,已知汽車在運動時所受的阻力為車重的2%,求汽車的

牽引力(g取10m/s2)o

解析:m=4t=4000kg,t=lmin=60s,v=72km/h=20

m/s,Ff=kmg=0.02X4000X10N=800N。

以汽車為研究對象,水平方向上汽車受牽引力F和阻力Ff的作用，由

牛頓第二定律

F_Ff=ma?

又v=at,

聯(lián)立得F=ma+Ff=mK+Ff=(4000X—+800)

t60

2133No

答案:2133N

@規(guī)律總結(jié)

(1)在利用物理公式進(jìn)行計算時，為了在代入數(shù)據(jù)時不使表達(dá)式過于

繁雜,我們要把各個量換算到同一單位制中，這樣計算時就不必一一

寫出各量的單位，只要在所求結(jié)果后寫上對應(yīng)的單位即可。

(2)把各量的單位統(tǒng)一成國際單位，只要正確地應(yīng)用公式，計算結(jié)巢必

定是用國際單位來表示的。

[針對訓(xùn)練2]一物體在2N的外力作用下，產(chǎn)生10cm/s?的加速度，

求該物體的質(zhì)量。下面有幾種不同的求法,其中單位運用正確、簡潔

而又規(guī)范的是(C)

F2

A-m=a=Wkg=°-2kg

D?2

B.m=-F=---2N---=2°0C-kgm/s=20kg

a0.lm/szm/s2

F2

C-m=—kg=20kg

p2

D-m=r^r20kg

解析：四個選項中A項沒有將加速度的單位統(tǒng)一到國際單位制中,D項

第二步漏掉了單位,B項解題過程正確，但不簡潔,只有C項運算正確,

且簡潔而又規(guī)范。

課堂/上結(jié),

自主建構(gòu)教材鏈接

教材第95頁“思考與討論”提

示:由公式口R3h可知體積的

單位為倘這是不對的,所以這

個公式肯定是錯誤的

課時作業(yè)

1.關(guān)于物理量和物理量的單位，下列說法中正確的是(C)

A.在力學(xué)范圍內(nèi)，規(guī)定長度、質(zhì)量、力為三個基本量

B.后人為了紀(jì)念牛頓，把“牛頓”作為力學(xué)中的基本單位

C.1N=1kg,m?

D.“秒”“克”“攝氏度”都屬于國際單位制中的單位

解析:力學(xué)中的三個基本量為長度、質(zhì)量、時間,A錯誤；“牛頓”是

為了紀(jì)念牛頓而作為力的單位，但不是基本單位,B錯誤;根據(jù)“牛頓”

的定義，1N=1kg-m?s'C正確；“克”“攝氏度”不是國際單位制

中的單位,D錯誤。

2.初中物理課中我們學(xué)習(xí)過一個重要的物理量“壓強”，它的單位是

“帕斯卡”，符號“Pa”，以下用國際單位制中基本單位表達(dá)“帕斯卡”

正確的是(A)

A.kg/(s2,m)B.kg/(s2,m3)

C.kg?m3/s2D.kg?m/s2

解析：由于1Pa=l總而1N=1kg?m/s1則1Pa=l空臀二

1kg/(s2?m),選項A正確o

3.下列物理量屬于基本量且單位屬于國際單位制中基本單位的是

(A)

A.質(zhì)量/千克B,長度/千米

C.時間/分鐘D.力/牛頓

解析:質(zhì)量、長度、時間都屬于基本量，它們對應(yīng)的單位為千克、米、

秒,屬于國際單位制中的基本單位,故A正確,B、C錯誤;力屬于導(dǎo)出

量,牛頓屬于導(dǎo)出單位,故D錯誤。

4.下列各組儀器中，可以用來測量國際單位制規(guī)定的三個力學(xué)基本量

的是(C)

A.量筒、天平、秒表

B.刻度尺、測力計、汽車速度計

C.刻度尺、天平、秒表

D.刻度尺、測力計、打點計時器

解析：國際單位制規(guī)定的三個力學(xué)基本量是質(zhì)量、長度、時間。量筒

測量的是體積,故A錯誤;汽車速度計測的是速率,測力計測的是力，

故B錯誤;刻度尺測量長度,天平稱量質(zhì)量,秒表測量時間，故C正確；

測力計測的是力，故D錯誤。

5.國際單位制(SI)定義了7個基本單位,其他單位均可由物理關(guān)系導(dǎo)

出。1967年用能T33原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級間躍遷輻射的9192

631770個周期的持續(xù)時間為1秒(s);

1983年用真空中的光速c=299792458nl?定義米(m)。2018年第

26屆國際計量大會決定,7個基本單位全部用基本物理常量來定義。

關(guān)于國際單位制，下列選項不正確的是(C)

A.7個基本單位全部用物理常量定義，保證了基本單位的穩(wěn)定性

B.在力學(xué)范圍內(nèi)的基本單位有米(m)、千克(kg)、秒(s)

C.牛頓是導(dǎo)出單位，1N=1kg?m,s2

D.米每二次方秒(m/s2),牛頓每千克(N/kg)都是重力加速度g的單位

解析：7個基本單位全部用物理常量定義,保證了基本單位的穩(wěn)定性，

選項A正確;在力學(xué)范圍內(nèi)的基本單位有米(m)、千克(kg)、秒(s),

2

選項B正確;牛頓是導(dǎo)出單位,1N=1kg?m/s,選項C錯誤;根據(jù)a=—m

可知,米每二次方秒(m/s2),牛頓每千克(N/kg)都是重力加速度g的

單位,選項D正確。

6.導(dǎo)出單位是由基本單位組合而成的，則下列說法中正確的是

(A)

A.加速度的單位是m/sz,是由m、s兩個基本單位組合而成的

B.加速度的單位是m/s2,由公式2=矢也可知它是由m/s和s兩個基本

單位組合而成的

C.加速度的單位是m/V,由公式a=上可知它是由N、kg兩個基本單位

m

組合而成的

D.以上說法都是正確的

解析:m、s是基本單位，加速度的單位是m/s；是由m、s兩個基本單

位組合而成的,A正確;m/s不是基本單位,是導(dǎo)出單位,B錯誤;N不是

基本單位,是導(dǎo)出單位,C錯誤；由上可知D錯誤。

7.在解一道文字計算題時(由字母表達(dá)結(jié)果的計算題)，一個同學(xué)解得

x=:(ti+t2),用單位制的方法檢查，這個結(jié)果(B)

A.可能是正確的

B.一定是錯誤的

C.如果用國際單位制，結(jié)果可能正確

D.用國際單位制，結(jié)果錯誤,如果用其他單位制，結(jié)果可能正確

解析:根據(jù)x=^(ti+t2),知力F的單位是N,時間t的單位是s,質(zhì)量m

2m

的單位是kg,故等式右邊的單位是小二檢二警二二m/s;等號左邊的