4.4 力学单位制2023-2024学年高一物理 ( 人教版2019必修第一册)(解析版).docx
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- 4.4 力学单位制2023-2024学年高一物理 人教版2019必修第一册解析版 力学 单位制 2023 2024 学年 物理 人教版 2019 必修 一册 解析
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1、4.4 力学单位制 学习目标课程标准学习目标1知道单位制、国际单位制,知道基本单位和导出单位的概念。2明确国际单位制中七个基本物理量及其单位,特别是力学中的三个。3掌握单位制在物理学中的应用及重要意义。1、了解什么是单位制,知道力学中的几个基本量:质量(m)、长度(l)、时间(t)以及它们的基本单位:千克(kg)、米(m)、秒(s)。2、知道力学中除长度、质量、时间以外物理量的单位都是根据物理量之间的关系从基本单位中推导出来的导出单位。3、知道国际单位制,能够根据物理量的定义或者物理关系来推导其它物理量的单位,能够认识到统一单位的重要性和必要性,了解单位制能促进世界科技、文化交流。4、了解单位
2、制在物理学中的重要意义,能在运算过程中规范使用物理单位。02预习导学(一) 课前研读课本,梳理基础知识:一、基本单位1基本量被选定的能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位的一些物理量,力学中有长度、质量、时间2基本单位:所选定的基本量的单位在力学中,选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位长度的单位有厘米(cm)、米(m)、千米(km)等质量的单位有克(g)、千克(kg)等时间的单位有秒(s)、分钟(min)、小时(h)等3导出单位由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位,例如速度的单位“米每秒”(m/s)、加速度的单位“米每二次方秒”(m/s2)、力的单位“牛顿”(kg
3、m/s2)4单位制:基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制二、国际单位制国际单位制: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1国际单位制中的基本量国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、物质的量(n)、发光强度(I)七个量为基本量2国际单位制中的力学基本单位:长度l,单位:m;质量m,单位:kg;时间t,单位:s.必记考试大重点:国际单位制中的七个基本量和相应的基本单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克(公斤)kg时间t秒s电流I安培A热力学温度T开尔文K物质的量n,()摩尔mol发光强度I,
4、(Iv)坎德拉cd(二)即时练习:【小试牛刀1】下列说法正确的是()A.物理学公式在确定物理量数值关系的同时,也确定了物理量单位间的关系B.力学中所选定的基本量有力、质量、时间C.基本量的单位叫做基本单位D.由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位【答案】ACD【解析】物理量通常是由数值和单位组成的(少数物理量例外,如动摩擦因数无单位),所以物理学公式在确定物理量数值关系的同时,也确定了物理量单位间的关系,选项A正确;力不是基本量,选项B错误;基本量的单位叫做基本单位,选项C正确;由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位,选项D正确.【小试牛刀2】关于力学单
5、位制,下列说法中错误的是()Akg、m/s、m/s2是导出单位B国际单位制中力学的三个基本单位是:kg、m、sC基本单位和导出单位共同组成单位制D只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是F=ma【答案】A【解析】Akg是质量的基本单位,m/s、m/s2是导出单位,故A错误;B质量的单位kg,长度的单位m,时间的单位s,是国际单位制中的基本单位,故B正确;C单位包括基本单位和导出单位,他们共同组成了单位制,故C正确;D在国际单位制中,力的单位用牛顿,质量的单位用千克,加速度的单位用米每二次方秒,牛顿第二定律的表达式才是F=ma,如果用其他单位,ma的系数不为1,故D正确。故选A。【小试牛刀3
6、】下列有关力学单位制的说法中正确的是()A在有关力学的分析计算中,只能采用国际单位制,不能采用其他单位制B力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、质量和速度C力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有千克、米和牛D单位制中的导出单位可以用基本单位来表达【答案】D【解析】A在有关力学的分析和计算中,可以采用任何一种单位制,只要单位统一即可,但是为了方便,常常采用国际单位制,A错误;BC在力学单位制中,选用长度、质量和时间三个物理量作为基本物理量,相对应的单位是米、千克和秒,BC错误;D按照单位制的概念,导出单位都可以用基本单位来表达,如1N=1kgm/s2,D正确。故选D。03探究提升【问题探究
7、1】 基本单位1.基本量被选定的能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量单位的一些物理量,如力学中有长度、质量、时间.2.基本单位基本量的单位,如长度的单位“米”、质量的单位“千克”、时间的单位“秒”等.3.导出单位由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位,例如速度的单位“米每秒”、力的单位“牛顿”(千克米每二次方秒).牛顿也是一个导出单位根据牛顿第二定律Fma,可得力的单位应该与质量的单位和加速度的单位有关,1 N1 kgm/s2.【典型例题1】2018年11月1316日,第26届国际计量大会(CGPM)在巴黎召开,会议通过了关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议该决议是SI自196
8、0年创建以来最为重大的一次变革,是科学进步的里程碑根据决议,SI基本单位中有4个被重新定义以下单位中哪个是本次大会被重新定义的()A千克B秒C米 D牛顿【答案】A.【解析】:根据“修订国际单位制(SI)”的1号决议的定义,质量的基本单位仍为千克,但被重新定义时间的单位与长度的单位没有被重新定义牛顿仍然是导出单位,故A正确,B、C、D错误【典型例题2】安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为和、电流大小分别为I1和I的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为。比例系数k的单位是()A kgm/(sA) Bkgm/(sA)Ckgm/(sA) Dkgm/(sA)【答
9、案】B【解析】根据题干公式整理可得代入相应物理量单位可得比例系数k的单位为故选B。【对点训练1】据报道,我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨,成功实现500万摄氏度持续放电101.2秒的成果,打破了世界纪录。在这则新闻中涉及了长度、质量、温度和时间及其单位,在国际单位制中,下列说法正确的是()A力学基本物理量是长度、质量、力Bkg、N、m/s都是导出单位C根据牛顿第二定律表达式可知:D新闻中涉及的“11米、400吨和101.2秒”中,米和秒是国际单位制中的基本单位【答案】D【解析】A力学基本量是长度、质量、时间,故A错误;B是基本单位,N、是导出单位,故B错误;C根据牛顿第二定律表达式
10、可知:,故C错误;D新闻中涉及的11米、400吨和101.2秒中,米和秒是国际单位制中的基本单位,D正确。故选D。【对点训练2】声音在空气中的传播速度v与空气的密度、压强p有关下列关于空气中声速的表达式中(k为比例系数,无单位)正确的是()Av=Bv=Cv=Dv=【答案】A【解析】Av的单位是m/s,的单位是,p的单位是,则的单位为与v的单位相同,故A正确;B的单位为与v的单位不同,故B错误;C的单位为与v的单位不同,故C错误;D的单位为与v的单位不同,故D错误。故选A。【问题探究2】 国际单位制1.单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制.2.国际单位制(1)国际单位制中的基本量国际单位制
11、中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、发光强度(I)、物质的量(n)七个量为基本量.国际计量委员会在1960年的第11届国际计量大会上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,简称SI.物理量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克(公斤)kg时间秒s电流安(培)A热力学温度开(尔文)K物质的量摩(尔)mol发光强度坎(德拉)cd(2)国际单位制中的力学基本单位长度l,单位:m;质量m,单位:kg;时间t,单位:s.【典型例题3】物理学中物理定律最终都能用数学公式表示,等式两端量纲(单位)必定一致。量纲分析就是在保证量纲一致的原则下,分析和
12、探求物理量之间关系。已知某物体在运动过程中的动能表达式为,推理可知式中J的国际制单位为()AJBCD【答案】C【解析】由动能可知动能的基本单位是,由角速度可知角速度的基本单位是,由可知单位是故选C。 【典型例题4】(多选)第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议,正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的四项基本单位定义。若以F表示力,a表示加速度,x表示位移,t表示时间,m表示质量,借助单位制可知速度v表达式,下列可能正确的是()ABCD【答案】BD【详解】速度单位,位移单位m,加速度单位,力的单位;A的单位为故A错误;B的单位为故B正确;C的单位为故C错误;D的单位为故D正确。故选B
13、D。【对点训练3】在力学范围内,规定长度、质量、时间为三个基本量,所对应的国际单位制的基本单位符号是()Am、kg、sBkm、g、hCcm、kg、sDmm、g、h【答案】A【解析】国际单位制的基本单位为米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉,对应的符号为m、kg、s、A、K、mol、cd。故选A。 【对点训练4】(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gD.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是Fma【答案】BD【解析】所谓导出单位,是利用物理公式和基本单位推导出来的,力学中的
14、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推导出来的,如“牛顿”(N)是导出单位,即1 N1 kgm/s2(Fma),所以A项错误,B项正确.在国际单位制中,质量的单位只能是kg,C项错误.在牛顿第二定律的表达式中,Fma(k1)只有在所有物理量都采用国际单位制时才能成立,D项正确.【问题探究3】单位制的应用1.简化计算过程的单位表达:在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可.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
15、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Fkx中k的单位为N/m,FfFN中无单位,Fkma中k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.【典型例题5】一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,求该物体的质量.下列几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是()A.m kg0.2 kg B.m20 20 kgC.m kg20 kg D.m20 kg【答案】C【解析】在应用公式进行
16、数量运算的同时,也要把单位带进运算.带单位运算时,单位换算要准确.可以把题中已知量的单位都用国际单位表示,则计算结果的单位就是用国际单位表示的,这样在统一已知量的单位后,就不必一一写出各个量的单位,只在数字后面写出正确单位即可.选项A中a10 cm/s2没有变成国际单位,B项中解题过程正确,但不简洁,D项中数据后面没有单位,只有C项运算正确且简洁而又规范.【典型例题6】雨滴在空气中下落,当速度比较大的时候,它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比,与其横截面积成正比,即FfkSv2,则比例系数k的单位是()A.kg/m4B.kg/m3 C.kg/m2 D.kg/m【答案】B【解析】将FfkSv2
17、变形得k,采用国际单位制,式中Ff的单位为N,即kgm/s2,S的单位为m2,速度的二次方的单位可写为(m/s)2.将这些单位代入得,即比例系数k的单位是kg/m3,B正确.【对点训练5】(多选)在研究匀变速直线运动的实验中,取计数时间间隔为0.1 s,测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值x1.2 cm,若还测出小车的质量为500 g,则关于加速度、合外力大小及单位,既正确又符合一般运算要求的是()A.a m/s2120 m/s2B.a m/s21.2 m/s2C.Fma5001.2 N600 ND.Fma0.51.2 N0.6 N【答案】BD【解析】选项A中x1.2 cm没变成国际单位,C项
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