高中物理《力学单位制》教案19 新人教版必修1 9页

力学单位制 ‎ 知识与技能 ‎１．知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位 ‎２．知道力学中的三个基本单位 ‎３．认识单位制在物理计算中的作用 过程与方法 ‎１．会议体会单位的重要性，知道单位换算的方法 ‎２．培养学生在计算中采用国际单位的习惯 情感态度与价值观 使学生理解立单位制的重要性，理解单位制的基本思想 教学重点 知道单位制的作用，即清楚物理公式与物理量的关系，掌握国际单位制中的基本单位和导出单位 教学难点 通过今天的学习能够在今后的学习中推导物理量的单位 教学过程 ‎【引入】‎ 师：同学们，今天我们一起来讨论物理研究计算中如何使用单位的问题。在进行新课之前，我们先来讨论下面几个问题。‎ ‎1、什么叫做单位 答：测量是将待测的量与一个选来作为标准的同类量进行比较，确定待测量是该同类标准量的多少倍的过程。选来作为标准的同类量称之为单位，比如：1790年：巴黎会议约定：通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为‎1米；千克 （kilogram）：1立方分米的水在其密度最大时的温度(约为‎4摄氏度)下的质量。‎ 倍数称为测量数值。‎ 测量值=测量数值×单位。‎ 长度=‎‎8.00厘米 ‎2、位移、质量、时间、速度、加速度以及力的单位是什么？‎ 生：位移常用的单位有厘米、米、千米等；质量的单位有克、千克、吨等；时间单位有秒、分、小时等；速度单位有米每秒、千米每小时等；加速度的单位有m/s2、cm/s2等；力的单位有N。‎ ‎【单位换算】‎ 师：那‎36km/h与‎12m/s两个速度相比较，哪个大？‎ 生：要比较两个速度的大小必须先统一单位，先把‎36km/h转化成多少m/s？‎ 师：那如何进行单位换算呢？‎ 生：数值不变，只将单位进行换算就行了，比如 ‎10m‎/s<‎12m/s 例1、完成下列单位换算：‎ ‎　　(1)0.1 mg=_____________kg (2)4.2t=_____________kg ‎(3)‎54 km／h=____________m/s (4)____________‎ 带领学生看图片：姚明的身高 各个国家、地区以及各个历史时期,都有各自的计量单位。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=‎7.62cm;在荷兰,1掌尺=‎10cm；英尺是8世纪英王的脚长,‎1英尺=‎0.3048m。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=‎2.54cm。这位君王还别出心裁，把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离‎91cm定为‎1码， ‎1码=‎91cm.‎ 我国，从秦朝至清末的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺=‎0.2309m到‎0.3558m的变化，其差距相当悬殊。‎ ‎【国际单位制】‎ 师：大家也看到了，如果单位不统一，或者说不同的地方对单位有不同的规定，那对于我们研究问题很不方便，所以有必要对单位进行统一的规定。为了便于交流合作，1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制。简称SI 思考：‎ ‎1、数码产品的接口为什么要统一？‎ ‎2、为什么欧盟要发行统一的货币-欧元？‎ ‎【基本单位和导出单位】‎ 师：如果我们不小心忘记了某个物理量的单位怎么办呢？有没有办法从脑海里把这个单位找回来呢？‎ 生：能，根据对应的物理公式就可以。比如根据公式，如果位移用米做单位，时间用秒做单位，得出的速度的单位就是米每秒；根据公式，速度用米每秒做单位，时间用秒做单位，得出加速度的单位就是米每二次方秒。‎ 师：这位同学回答得非常好！由此可见：物理学的关系式不仅确定物理量之间的关系，也确定了物理量单位之间的关系。而且从刚才所讲可以看出：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它物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量，基本量的单位叫做基本单位。由基本量根据物理关系推导出来的其它物理量叫做导出量，导出量的单位叫做导出单位。基本单位和导出单位一起组成了单位制。‎ 师：国际单位制中选定了七个基本物理量，大家看课本上的图表。其中需要我们牢记的是力学范围内的三个基本量：长度、质量、时间，对应的基本单位分别是米(米是光在真空中1/299792 458秒的时间间隔内的行程)、千克(千克等于国际千克原器的质量)、秒(秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的 9 192 631 770个周期的持续时间)。‎ 力学范围内的单位制 基 本 量 导出 量 长度 m km cm ……‎ 时间 s m h ……‎ 质量 kg t g ……‎ 速度 m/s km/h ……‎ 加速度 m/s‎2 cm/s2 ……‎ 力 N 密度 kg/m‎3 g/cm3 ……‎ 基 本 单位 导出 单位 单位 制 国际单位制中的单位 例2、现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空.(填序号字母)‎ 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 K.厘米/秒 ‎(1)属于物理量的是 ADEHI ‎(2)在国际单位制中，作为基本物理量有 EHI ‎(3)属于基本单位的是 FGJ ，属于导出单位的是 BCK 。‎ ‎(4)在国际单位中属于基本单位的是 FJ ，属于导出单位的是 BC ‎【解析】：凡是基本量的单位均是基本单位，像厘米、分米等，会有相当一部分同学可能会把国际单位制的基本单位与基本单位混为一谈。导出单位是由基本单位组合成的，长度单位为m，时间单位为s，则速度单位必是m/s，若长度单位为cm，时间单位为s，则速度单位必cm/s。‎ ‎【国际单位制与公式成立条件】‎ 师：看完表格后难道没有同学感到奇怪：力学范围内的基本单位怎么没有力的单位牛顿啊？‎ 生：力的单位可以在基本单位的基础上用公式推导出来。根据 质量的单位用千克，加速度单位用米每二次方秒，得到力的单位是千克米每二次方秒，由于这个名称太长，人们才给了它另一个简单的名称：牛顿，即1牛顿=‎1千克米每二次方秒。‎ 师：由此可见，力的单位是导出单位。‎ 例3、如果质量的单位用克，加速度单位用米每二次方秒，力的单位用牛顿，则公式还成立吗？‎ 答：如果成立的话就有1牛顿=‎1克米每二次秒，而我们已知国际单位制上已规定1牛顿=‎1千克米每二次方秒，所以公式不成立，如果质量单位要用克，则公式应改为 例4、‎ 牢记：‎ ‎1、计算时必须保证公式两边使用的是同一单位制，最好是国际单位制。如：要用公式，那公式中的位移单位是m，时间单位是秒，速度单位是米每秒。如果我们计算时时间单位用小时，位移用米，速度用米每秒，那公式就得变形为 ‎2、在统一已知量的单位后，计算时只需要在最后的结果上加上单位即可，过程中不需要一一写出各量的单位。‎ ‎【补充资料】‎ 中国古代的单位制 度是指长度的计量标准，单位有丈、尺、寸等；‎ 量是指容量的计量标准，单位有斗、升等；‎ 衡是指质量的计量标准，单位有斤、两等 ‎《孔子家语》：布手知尺，布指知寸 商代骨尺 长‎16.95厘米、宽‎1.8厘米 ‎《尔雅》：“掬，一升也。”‎ 十升为斗 商鞅铜方升 全长‎18.7cm、内口长‎12.4cm、 宽‎6.9cm、深‎2.3cm、容积202ml 新莽始建国铜方斗 通长‎23.92cm，高‎11cm，‎ 口方‎14.75cm。容积1940ml。‎ 秦始皇诏文权 通高‎5.3cm，‎ 径‎4.7cm，‎ 重‎260g 匠石运斤成风，听而斫之，尽垩而鼻不伤。‎ ‎—— 《庄子·徐无鬼》‎ ‎《说文》：“斤，斫木斧也。”‎ 人们常常借用斧的重量作为一个单位，与其他交换物相比较从事交易活动，后来，斧便逐渐地过渡为一个重量单位——斤 英制 英制单位是一种起源于英国、并在其前殖民地和英联邦国家使用的单位制 长度单位 英寸（吋 inch ）（‎1英寸＝‎2.54厘米）‎ ‎10世纪：英王埃德加大拇指的第一个指节的长度。‎ ‎14世纪：从大麦穗中选取3粒最大的麦粒排成一行，其长度就是一英寸。‎ 英尺（呎 foot）（‎1英尺＝‎12英寸＝‎30.48厘米）‎ ‎9世纪：英国查理曼大帝的脚板的长度。‎ ‎16世纪：德国：某一个礼拜日最先从教堂里走出来的16个男子的左脚长度平均值。‎ 码 （yard）（‎1码＝‎3英尺＝‎91.44厘米）‎ ‎12世纪：英国亨利一世的鼻尖到前伸手臂时中指尖的距离。‎ 磅（pound) (‎1磅 =‎454克)‎ 一颗从麦穗的中间抽取的大麦的重量的7000倍 米制 米 （metre）：‎ ‎ 1790年：巴黎会议约定：通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为‎1米。‎ 铂铱合金制成的国际米原器 千克 （kilogram）：‎ ‎1立方分米的水在其密度最大时的温度(约为4摄氏度)下的质量。‎ 铂铱合金制成的国际千克原器 时间的单位 年：地球绕太阳一周所用的时间。‎ 月：月球绕地球一周所用的时间。‎ 日: 地球自转一周所用的时间。‎ 秒：一个平太阳日的1/86400为一秒 ‎1999年9月23日‎：1998年12月美国发射的火星气候探测器与地面失去联系。‎ 火星大气层的最小安全距离：‎ 大约 ‎85km～‎100km，‎ 预定‎140km～‎150km。‎ 实际：探测器距火星表面最近仅‎57km。‎ 探测器在火星大气中被“火葬”。‎ ‎1999年9月30日的调查报告：‎ 造成飞行高度太低的原因是公制和英制的转换问题!‎ 洛克希德马丁公司提供资料，以便喷射推进实验室每天两次启动小推进器，来调整太空船的航向。导航员认为启动小推进器的力是以公制的“牛顿”为单位，不料这些资料却是以英制的“磅”为单位，结果导致太空船的航向出现微小偏差。日积月累，终于差之毫厘，谬以千里。‎ 就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。‎