4.4 力学单位制.doc

4.4 力学单位制 〖教材分析〗 物理公式不仅是物理量之间的大小关系，还包括单位关系和方向的关系。初中学过的单位选取的原则大多是某个人对物理的贡献，学完本课以后培养学生的逻辑推理能力，知道单位是由几个基本单位通过物理公式推导出来的。探究物理量单位如何确定及利用单位制对一些问题进行判断。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念：知道基本单位、导出单位和单位制的概念。 科学思维：知道国际单位制及七个基本量和基本单位。 科学探究：掌握根据物理量关系式确定物理量单位的方法。 科学态度与责任：掌握运算过程中单位的规范使用方法，能用单位制判定表达式的正误。 〖教学重点与难点〗 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。 难点：统一单位后正确书写计算过程。 〖教学方法〗 采用板块式问题组，结合小组讨论、自主学习、角色扮演等方法。 〖教学准备〗 多媒体课件。 〖教学过程〗 一、新课引入 从网上的数学悖论入手 1元=100分 100分=10分×10分 10分×10分=0.1元×0.1元 0.1元×0.1元=0.01元 最后证得：1元=0.01元 问题出在哪里？问题出现在单位上，学完本课你就知道了。 教学设计说明：创设问题情境，激发探究动机，引导学生思考问题。 二、新课教学 （一）基本单位 计量一头大象的质量时常用吨（t）作单位，但在计量人的质量时常用千克（kg）作单位，自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？ 在关系式中，位移长度单位用米（m），时间单位用秒（s）得出的速度单位就是米每秒（m/s）。这个单位重点斜线，它也就是“除以”或者分数的意思和公式的形式是对应的。 同理在关系式中，速度单位就是米每秒（m/s），时间单位用秒（s），那么得出的单位是米每二次方秒（m/s2），同样的m/s再除以一个s，分母就变成二次方。 通过速度公式和加速度公式对比得出：物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量的单位件的关系。 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做基本量，它们的单位叫做基本单位。 我们选定的基本量有长度、时间、质量，所对应的基本单位是米、秒、千克。 基本量用符号表达分别是l、t、m，对于的单位m、s、kg。 导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量。导出单位：导出物理量的单位。 例如基本量位移（长度x）和时间t，运用公式，就可以得到速度，他就是一个导出量，单位是米每秒（m/s），由这个斜杠也可以看出对应的单位也是导出的。 再由速度v和时间t，运用公式，就可以得到加速度，他就是一个导 出量，单位是米每秒（m/s2），由这个斜杠也可以看出对应的单位也是导出的。 思考：通过多媒体课件动图展示：不同的汽车分别以11 m/s、7200 dm/min、3.6 km/h的速度行走。不同的速度单位，谁冲得快？ 因为速度单位不同，无法进行直接比较，需要统一单位。 （二） 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，叫作国际单位制简称SI。 物理量包括基本物理量和导出物理量，基本物理量有时间、长度、质量，导出量就比较多例如速度、加速度、力。他们对应的单位就组成了基本的力学单位。而国际单位出来力学单位以外，还有其它单位制。 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。 例题:光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的恒力作用下开始运动，5s末的速度是多大？5s内通过的路程是多少？ 解：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行受力分析： ①竖直向下的重力mg； ②地面对物体向上的支持力FN； ③水平向右的恒力F。 （3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式 （4）判断物体的运动方向，求合力F合 物体向右加速运动；所以在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。 mg=FN 所以在水平方向有：F合=运动方向的力-反向的力=F－0 （5）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。 F=ma 代入数据得：1.4N=0.7kg×a，解得a=2m/s2 （6）画运动草图，应用运动学公式： 速度公式 ：vt = vo+at 5s末的速度代入数据得：vt=10m/s 位移公式： 5s内的位移代入数据得：x=25m/s 我们将题目中的已知量的单位都用国际单位制表示出来，计算的结果也是国际单位制表示的。因此：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就可以了。 思考与讨论：小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积的计算公式。小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？ 通过多媒体课件动图展示：圆锥体积实验。 解：体积的单位是立方米m3，由于圆周率是没有单位的，所以题目中的V的单位是m4，与体积的单位不符合，所以圆锥的体积公式是。 回顾导入的问题：由于数学上仅仅是数量的关系，不研究单位的关系，所以出错的地方是10分×10分是等于100分2，不是100分。 拓展学习：基本单位的定义（阅读） 〖书设计〗 4.4力学单位制 一、基本单位 1、基本量：被选定的物理量，如力学的时间t、长度l、质量m。 2、基本单位：基本量的单位，如力学的秒s，米m、千克kg。 3、作用：利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。 4、导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量。 5、导出单位：导出物理量的单位。 二、国际单位制 〖教学反思〗 ①导出单位的形式和物理公式是非常的相似，有时候我们从一些没有导出简化过的导出单位也是可以得到物理公式的。但是导出单位在平时的学习生活中很少见到或用到，力的单位是牛，从小我们就知道牛是比较有力的，用来做力的单位，马用作采油机的单位，所以用牛来做力的单位也合理。但是千克米每二次方秒是力的单位就比较难以理解。只能通过加强概念理解，来帮助理解力的单位。 ②在计算过程中要代入单位计算，但是又要我们省略，那学生就蒙圈了，到底这个东西重不重要呢。我们学习单位制是为了规范化做题，理解物理量间的关系。