必修 第一册4 力学单位制优质ppt课件

教学过程

1.新课导入

我们知道，大部分物理量都是有单位的，在我们物理学进行数学计算的时候，对应物理量的单位也要进行相关的运算。在高中阶段，有一种题型，它对应的计算方法或者知识点是超出高中的范围的，但是我们可以通过单位的统一来进行相关分析，最后求解，这种方法叫做量纲分析法。

物理学中的单位有哪些呢？分别是怎样计算的呢？我们今天来看看。

2.讲授新知

基本单位和导出单位

         在物理学中，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。

         这些被选定的物理量叫作基本量，它们相应的单位叫作基本单位。

         在上面的例子中，长度、时间就是基本量，它们相应的单位（米、秒）就是基本单位。

         由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位，叫作导出单位。

         基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制。

国际单位制

       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。不同的地区使用不同的单位制，不方便交流。

       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，叫作国际单位制。

       在力学范围内，规定长度、质量、时间为三个基本量，对热学、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。

国际单位制的基本单位

例：以下单位不是国际基本单位的是（　　）

A．K B．g C．mol D．A

【答案】B

【解析】略

例：下列属于力的单位是（     ）

A． B． C． D．

【答案】A

【解析】根据牛顿第二定律有：F = ma，则力的单位为：kg，故选A。

例：单位制由基本单位和导出单位组成，在国际单位制中，下列单位为导出单位的是（　　）

A．千克（kg） B．米（m） C．秒（s） D．米每二次方秒（m/s²）

【答案】D

【解析】ABC．千克（kg）、米（m）、秒（s）均为国际基本单位，ABC错误；

D．米每二次方秒（m/s²）为导出单位，D正确。故选D。

例、光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700 g，在1.4 N的水平恒力作用下开始运动。那么，5 s末物体的速度是多少？ 5 s内它的位移是多少？

解 以静止的物体为研究对象。物体的质量m＝700 g＝0.7 kg。

根据牛顿第二定律，有a ＝ ＝＝2 N/kg＝ 2 m/

初速度＝0，有v＝at＝2 m/×5 s＝10 m/s;

根据位移与时间关系式，有x ＝a＝ ×2m/× 25＝ 25 m

5 s末物体的速度是10 m/s，方向与恒力的方向相同；5 s内它的位移是25 m，方向与运动方向相同。

单位的分析和计算

上述例题中的已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算的结果也是用国际单位制的基本单位表示的。既然如此，在统一已知量的单位后，计算过程中就不必写出各量后面的单位，只在数字计算式后面写出正确的单位就可以了。这样，上面的计算过程就可以写成：

a ＝ ＝ m/＝ 2 m/

v＝at＝2 ×5 m/s＝10 m/s;

x ＝a＝ ×2× 25＝25m

例：我们知道国际单位制中长度的主单位是米（m），质量的主单位是千克（kg），时间的主单位是秒（s），再根据我们学过的牛顿第二定律公式和加速度、速度的定义式，可推知力的主单位牛顿（N）应该是（　　）

A．kg/m·s B．kg·m/s2 C．s/kg·m D．kg·m/s

【答案】B

【解析】根据可知：1N=1 kg，故选B。

例：在物理学中用“加加速度”来描述加速度的变化快慢，下列关于加加速度的单位表示正确的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】B

【解析】“加加速度”可以表示为，因此，其单位是

故B正确，ACD错误。故选B。

3课堂练习

练1：力学范围内，国际单位制规定的三个基本单位是（　　）

A．N、kg、m/s2 B．m/s、kg、s

C．m、kg、s D．s、N、kg

【答案】C

【解析】力学中的基本物理量有三个，它们分别是长度、质量、时间，它们的单位分别为m、kg、s。故选C。

练2：下列单位属于导出单位的是（　　）

A．km B．eV C．kg D．mA

【答案】B

【解析】km、kg、mA是基本单位，eV是能量的单位，是导出单位，故B正确。

练3：橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值橡皮筋未受到拉力时的长度L，横截面积S有关，理论与实践都表明其中Y是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量。在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是（　　）

A．N B．m C．N/m D．Pa

【答案】D

【解析】：根据，可得：

则Y的单位是：Pa，故选D。

练4：航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课。授课中的一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应。在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中。假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化（振动），如图所示。已知液滴振动的频率表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，ρ为液体密度，σ为液体表面张力系数（其单位为N/m），α、β、γ是相应的待定常数。对于这几个待定常数的大小，下列表达式中可能正确的是（            ）

A． B．

C． D．

【答案】D

【解析】A．从物理单位的量纲来考虑，则A中单位为：

而频率的单位是Hz（s-1），故A错误；

B．B选项单位为:，B错误；

C．C选项单位为：，故C错误；

D．D选项单位为：，故D正确。故选D。

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