2019年高中物理第四章第4节力学单位制教案新人教版必修1

力学单位制教材分析本节内容既相对独立，又与所有物理学内容相关联，之前没有对单位制进行专门介绍，此后也不再有专门的内容安排，但单位制意识要一直贯穿于整个学习过程。

所以让学生了解其重要性、建立单位制意识、规范熟练地应用是这节课的主要任务。

本节的有关概念抽象，在表达、运动时容易出错，教学中要加以强化。

学情分析对物理单位的概念和使用，学生并不陌生，但单位制的相关内容学生没有意识，且单位制的概念不好理解，“物理量、物理量的单位、力学单位制的基本单位”等内容学生容易出错，对学习单位制的意义和作用，学生认识不高，重视程度不强，这些都应予以关注。

设计思路以新课程理念为指导，渗透单位制意识，示范规范式表达，突出单位制的重要性。

三维目标知识与技能1．了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位；2．认识单位制在物理计算中的作用。

过程与方法1．让学生认识到统一单位的必要性；2．使学生了解单位制的基本思想；3．培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化；4．通过学过的物理量了解单位的重要性，知道单位换算的方法。

情感态度与价值观1．使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想；2．了解度量衡的统一对中国文化的发展所起的作用，培养学生的爱国主义情操；3．让学生了解单位制与促进世界文化的交流和科技的关系；4．通过一些单位的规定方式，了解单位统一的重要性，并能运用单位制对计算过程或结果进行检验。

教学重点1．什么是基本单位，什么是导出单位；2．力学中的三个基本单位；3．单位制。

教学难点统一单位后，计算过程的正确书写。

教具准备 多媒体课件。

课时安排 1课时教学过程 ［新课导入］各个国家、地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位。

仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺。

在英国，1掌尺相当于7.62cm ；而在荷兰，1掌尺却相当于10cm 。

英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.304 8m 。

10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸，1英寸为2.54cm ，这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个长度单位。

他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离──91cm，定为1码.到了1101年，亨利一世在法律上认定了这一度量单位，此后，“码”便成为英国的主要长度单位，一直沿用了1 000多年。

在我国亦有“伸掌为尺”的说法。

我国三国时期（公元3世纪初）王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻.”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝（约公元前221年）至清末（约公元1911年）的2 000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.230 9 m 到0.355 8 m 的变化，其差别相当悬殊。

【讨论与交流】单位的不统一会造成什么样的困难？参考答案：单位的统一有利于各个国家之间、一个国家各个地区之间进行文化交流和经贸往来，可以促进科学文化尽快地发展，使全球人类能够共享光明，共享人类文明进步的成果。

物理量之间彼此都是相互联系的，在物理公式中，等式两边既要求数量相等，又要求单位统一。

因此没有必要给所有的物理量都规定一个单位，只要选出若干个物理量并规定其单位后，其它物理量的单位则可用四公式推导出来，那么怎样构成单位制呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

［新课教学］ 一、单位制1、基本量和基本单位由位移和时间求速度时，所用的关系式为xv t∆∆=。

如果位移用米做单位，时间用秒做单位，得出的速度单位就是米每秒。

已知速度的变化量和发生这个变化所用的时间，要由此求加速度时，所用的关系是x v t∆∆=。

如果速度的单位用米每秒，时间的单位用秒，得出的加速度的单位就是米每二次方秒。

由此可见，当我们说“物理学的关系式确定了物理量之间的关系”时，也指它确定了物理量的单位间的关系。

再看牛顿第二定律。

如果在F＝ma这个关系式中，m的单位用千克，a的单位用米每二次方秒，得出的力的单位就一定是千克米每二次方秒。

这个名称太长，我们给了它一个简单的名称──牛顿。

从这些例子我们看出，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。

（1）基本量人们根据需要选定的物理量叫做基本量。

在不同学科中和不同时期，选定的基本物理量有所不同。

在力学中选定的基本物理量是：长度、质量和时间。

在现行的国际单位制中，基本物理量有长度、质量、时间、电流、热力学温度、发光强度和物质的量等七个基本物理量。

（2）基本单位给基本量制定出的计量单位叫做基本单位。

在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本量，它们的单位米（m）、千克（kg）、秒（s）为基本单位。

对于热学、电磁学、光学等学科，除了上述三个基本量和相应的基本单位外，还要加上另外的四个基本量和它们的基本单位，才能导出其他物理量的单位。

2、导出物理量和导出单位（1）导出物理量根据物理量的定义，由基本物理量组合成的物理量。

例如：速度就是一个导出物理量，它是以物体的位移和所经历的时间的比值来定义的，因此它是由长度和时间这两个基本物理量组合而成的物理量。

导出物理量和基本物理量（或导出物理量），还可以组成新的导出物理量。

从根本上说，所有的导出物理量都是由基本物理量构成的。

(物理公式在确定物理量的数量的同时，也确定了物理量的单位关系)（2）导出单位根据物理公式推导出的导出物理量的单位。

有些导出物理量的单位还具有专门名称，如力（N）、能量（J）、频率（Hz）、电压（V）、电阻（Ω）等。

举例：对于公式xvt∆∆=，如果位移Δx的单位用m，时间Δt的单位用s；我们既可用公式得到v、Δx、Δt之间的数量关系，又能够确定它们单位之间的关系，即可得到速度的单位是m/s。

再结合公式0v v a t-=，就可以推导出加速度的单位是m/s 2。

用公式F ＝ma 时，当质量用kg 做单位，加速度用m/s 2做单位，求出的力的单位就是kg·m/s 2，也就是N ，并且我们也能得到力、质量、加速度之间的数量关系。

3、单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制（system of units ）。

实际上单位制由基本单位、导出单位、辅助单位及词头等来构成。

如果采用不同的物理量作为基本量，或者虽然采用相同的基本量，但采用的基本单位不同，导出单位自然随之不同，从而产生不同的单位制。

1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制（LeSysteme International d'Unites ，法文），简称SI 。

国际单位制的基本单位二、单位制在物理计算中的作用1、已知量与待求量统一为同一单位制中的单位例题 一个原来静止的物体，质量是7kg ，在14N 的恒力作用下，5s 末的速度是多大？5s 内通过的位移是多少？分析 物体的受力情况是已知的，需要分析它的运动情况。

物体原来是静止的，初速度v 0＝0，在恒力的作用下产生恒定的加速度，所以它做初速度为零的匀加速直线运动。

已知物体的质量m 和所受的力F ，根据牛顿第二定律F ＝ma 求出加速度a ，再根据匀加速直线运动速度与时间的关系和位移与时间的关系，就可以求出5s 末的速度v 和5s 内的位移x 。

解 根据已知条件，m ＝7 kg ，F ＝14 N ，t ＝5 s 根据牛顿第二定律，有a ＝mF ＝kg 7N 14＝2N/kg ＝2m/s 2v ＝at ＝2m/s 2×5s＝10m/sx ＝21at 2＝21×2m/s 2×25s 2＝25m 。

点评：我们看到，题中的已知量的单位都用国际单位制表示时，计算的结果也是用国际单位制表示的。

既然如此，在统一已知量的单位后，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。

这样，上面的计算就可以写成：a ＝m F ＝714m/s 2＝2m/s 2v ＝at ＝2×5m/s＝10m/sx ＝21at 2＝21×2×25 m＝25m 。

总结：通过分析实例，培养学生分析问题、解决问题的能力，同时体会单位制的意义。

【巩固训练】质量m ＝200g 的物体，测得它的加速度为a ＝20cm/s 2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又符合一般运算要求的是（BD ）A ．F ＝200×20＝400N ；B ．F ＝0.2×0.2N＝0.04N ：C ．F ＝0.2×0.2＝0.04；D ．F ＝0.2kg×0.2m/s 2＝0.04N2、利用单位特征检验等式及判断答案的正确性例如：很多同学往往把匀变速直线运动的位移公式错写成x ＝v 0t ＋at /2，这样公式中各项及等式两边的单位将不统一。

再如：石块A 自塔顶从静止自由下落m 米时，石块B 刚好从距塔顶n 米处从静止自由下落，结果两石块同时到达地面，则塔高为A ．(m ＋n )2/4mB ．(m ＋n ) /(m －n )C ．m /4(m ＋n )D ．m ·n在所给的四个选项中，符合高度单位的只有A 项，因此可迅速选出答案。

3、进行单位换算在单位换算中，利用单位制得出的各单位之间的关系，能使单位换算更简捷。

【巩固训练】现有下列物理量或单位，按下面的要求填空：A ：质量；B ：N ；C ：m/s 2D ：密度；E ：m/s ；F ：kg ；G ：cm ；H ：s ；I ：长度；J ：时间。

属于物理量的是 。

（ADIJ ）在国际单位制中作为基本单位的物理量有 ；（AIJ ）在国际单位制中属于基本单位的有 （FH ），属于导出单位的有 。

（BCE ） 【课堂训练】1．一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是20 kg ，在两个大小都是50 N 且互成120º角的水平外力作用下，3 s 末物体的速度是多大？3 s 内物体的位移是多少？解析：两个大小都是50 N 且互成120°角的水平外力的合力大小为50 N ，方向在这两个力的角平分线上，且与水平面平行。

由于水平面光滑，故水平方向上没有滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有a ＝m F ＝2050 m/s 2＝2.5 m/s 2由运动学公式得v ＝at ＝2.5×3 m/s＝7.5 m/s x ＝v ·t ＝2v t ＝335.7⨯ m ＝11.25 m. 点拨：在整个计算过程中所有物理量都采用国际单位制.就不需要在运算过程中每一步都将物理量代入进行计算，这样可以使计算过程简化。

［小结］通过本节课的学习，我们知道了什么是基本单位，什么是导出单位，什么是单位制，知道了力学中的三个基本单位以及统一单位后，解题过程的正确书写方法。