《2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動定律 五、力學(xué)單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動定律 五、力學(xué)單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動定律 五、力學(xué)單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊 從容說課 單位制的知識本身是獨(dú)立于牛頓運(yùn)動定律的，但國際單位制中的力的單位牛頓是應(yīng)用牛頓第二定律推導(dǎo)出來的，因此在本章中安排了這一節(jié)內(nèi)容. 本節(jié)通過實(shí)例分析說明物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系，并介紹了基本單位和導(dǎo)出單位的概念以及力學(xué)中的三個基本單位，在教學(xué)中應(yīng)注意講清單位制的作用，弄清物理公式和物理量的單位之間的關(guān)系． 本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1．了解什么是單位制，知道力學(xué)中的三個基本單位． ②認(rèn)識單位制在物理計(jì)算中的作用． 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位于；①什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位； ②力學(xué)中的三個基本單位． 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)是統(tǒng)一單位后，計(jì)算過程的正確書寫． 本節(jié)課采用講練法和歸納法，使學(xué)生理解單位制在物理計(jì)算中的作用． 本節(jié)課的教學(xué)程序設(shè)計(jì)如下： 首先讓學(xué)生知道．單位是為了測量、比較量的大小而建立的．然后通過實(shí)例分析，使學(xué)生明確：物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上介紹基本單位和導(dǎo)出單位的概念，以及在力學(xué)中的三個基本單位，并且導(dǎo)出力學(xué)中常見的其他單位．最后通過實(shí)例讓學(xué)生了解單位制在物理計(jì)算中的作用是可以省去計(jì)算過程中單位的代人，從而使計(jì)算簡單明了，并對今后物理計(jì)算中單位的使用提出了規(guī)范的要求． 教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 1.知道什么是單位制，什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位. 2.知道力學(xué)中的三個基本單位. 3.明確單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用. 二、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算中采用國際單位，從而使運(yùn)算過程的書寫簡化. 三、德育目標(biāo) 使學(xué)生理解建立單位制的重要性，了解單位制的基本思想. 教學(xué)重點(diǎn) 1.什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位. 2.力學(xué)中的三個基本單位. 教學(xué)難點(diǎn) 統(tǒng)一單位后，計(jì)算過程的正確書寫. 教學(xué)方法 講練法、歸納法. 教學(xué)用具 投影儀、投影片. 課時安排 1課時 教學(xué)過程 ［用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)］ 1.知道什么是單位制，知道力學(xué)中的三個基本單位. 2.認(rèn)識單位制在物理計(jì)算中的作用. [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程] 一、導(dǎo)入新課 ［教師］不同的數(shù)字可以反映出其大小，那么我們在比較物理量時，是否可以只用數(shù)字來比較呢？ ［學(xué)生］不可以. ［教師］為什么呢？試舉例說明. ［學(xué)生］因?yàn)閮H憑數(shù)字的大小關(guān)系并不能確定物理量的大小關(guān)系.例如：兩人身高分別為160和1.70時，我們就很難說明哪個人的身高要高一些.要想能比較還必須加上單位. ［教師］由此可見，我們在對物理量進(jìn)行描述時，除了有數(shù)外，還必須有單位.那么，各物理量的單位間有何關(guān)系呢？本節(jié)我們一起來討論這一問題. 二、新課教學(xué) (一）基本單位和導(dǎo)出單位 ［教師］用投影片出示 （1）某人從相距15 km的甲地到乙地，需要3 h，則此人的行進(jìn)速度是多少？ （2）某電動玩具半秒鐘內(nèi)，繞長為2.5 m的軌道轉(zhuǎn)了一圈，試求此電動玩具的速度？ （3）試求質(zhì)量為15 kg的物體的重量. 請同學(xué)們快速完成這三道簡單題目. ［學(xué)生活動］完成上述題目. ［教師］檢查運(yùn)算結(jié)果. ［學(xué)生甲］人行進(jìn)的速度是:v=5 km/h. ［學(xué)生乙］電動玩具的速度：v=5 m/s. ［學(xué)生丙］物體的重量為：G=150 N. ［教師］請問甲、乙、丙三位同學(xué)，你們是怎么樣來確定計(jì)算結(jié)果的單位的呢？ ［學(xué)生甲］我在用公式計(jì)算時，距離的單位取km，時間單位取h.根據(jù)公式即可推出：速度的單位是：km/h. ［學(xué)生乙］我在用公式計(jì)算時，距離的單位取m，時間的單位取s.根據(jù)公式推導(dǎo)出速度的單位是：m/s. ［學(xué)生丙］我在用公式計(jì)算時，質(zhì)量的單位取kg，加速度的單位取m/s2.根據(jù)公式推導(dǎo)出重量的單位：kgm/s2=N. ［教師總結(jié)］從同學(xué)們上面的推導(dǎo)及運(yùn)算過程可知： 物體公式在確定數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系. 用復(fù)合投影片出示計(jì)算結(jié)果如下表： 公式 已知量 數(shù)量 單位 所求量 數(shù)量 單位 v= 距離 15 km 速度 5 km/h 時間 3 h v= 距離 2.5 m 速度 5 m/s 時間 0.5 s G=mg 質(zhì)量 15 kg 重量 150 N 重力加速度 10 m/s2 ［鞏固練習(xí)］ 試?yán)霉酵茖?dǎo)：壓強(qiáng)、功、密度三個物理量的單位. ［學(xué)生活動］應(yīng)用公式進(jìn)行推導(dǎo). ［教師總結(jié)］同學(xué)們可能得到了各不相同的單位，但我們必須保證公式前后的單位是一致的.只要滿足這一條件，那么同學(xué)們得到的結(jié)果就是正確的.不過，不同的單位會給我們在對物理量進(jìn)行比較時帶來不必要的麻煩.我們返回看上表. ［教師］用投影片顯示上表.請同學(xué)們觀察前兩題的計(jì)算結(jié)果，其數(shù)值大小相同嗎？ ［學(xué)生］相同. ［教師］那么，我們就說這兩個速度的大小是相同的，可以嗎？ ［學(xué)生］不可以. ［教師］為什么呢？ ［學(xué)生］因?yàn)樗鼈兊膯挝徊煌? ［教師］我們能比較出哪個速度大一些嗎？ ［學(xué)生］也不能. ［教師］那么，我們怎樣就能進(jìn)行比較了呢？ ［學(xué)生］統(tǒng)一單位. ［教師］怎樣去統(tǒng)一單位呢？ ［學(xué)生］把公式中已知量的單位統(tǒng)一后，根據(jù)公式推導(dǎo)出的單位也就一樣了. ［教師總結(jié)］由于物理量的單位帶有一定程度的任意性，所以在統(tǒng)一單位時不同國家可能有不同的單位.這就給經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展帶來麻煩.為了避免這種麻煩的發(fā)生，國際組織對幾個基本物理量的單位作了規(guī)定（見下表），這樣就使全球有了一系列通用的單位.我們把這幾個量的單位叫基本單位. 物理量名稱 單位名稱 單位符號 長度 米 m 質(zhì)量 千克（公斤） kg 時間 秒 s 電流 安（培） A 熱力學(xué)溫度 開（爾文） K 發(fā)光強(qiáng)度 坎（德拉） cd 物質(zhì)的量 摩（爾） mol ［教師］現(xiàn)在請同學(xué)們利用規(guī)定的國際單位推導(dǎo)一下速度、加速度、力的單位. ［學(xué)生活動］利用公式對上述物理量的單位進(jìn)行推導(dǎo). ［教師］檢查推導(dǎo)情況后，用投影片出示推導(dǎo)結(jié)果下表: 公式 已知量 單位 所求量 單位 v= s m v m/s t s a= v m/s a m/s2 t s F=ma m kg F kgm/s2=N A m/s2 ［教師總結(jié)］像我們剛才所推導(dǎo)的速度、加速度、力的單位都是在基本單位的基礎(chǔ)上，利用公式推導(dǎo)出來的.我們把這些單位叫導(dǎo)出單位.由基本單位、導(dǎo)出單位等一系列單位所構(gòu)成的單位體系叫單位制，又叫國際單位制. ［鞏固訓(xùn)練］ 1.請同學(xué)們把密度的單位：克/升轉(zhuǎn)換成國際單位制中的單位. 2.現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空： ①密度、②米/秒、③牛頓、④加速度、⑤質(zhì)量、⑥秒、⑦厘米、⑧長度、⑨時間、⑩千克 A.屬于物理量的有：______. B.在國際單位制中，作為基本單位的物理量有______. C.在國際單位制中屬基本單位的有______，屬導(dǎo)出單位的有______. 參考答案： 1.由ρ=m/V得： 克/升=110-3 kg/110-3 m3=kg/m3 2.A.①④⑤⑧⑨ B.⑤⑧⑨ C.⑥⑩；②③ （二）單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用 在物理計(jì)算中，如果所有已知量都用同一種單位制的單位表示，那么計(jì)算結(jié)果就用這種單位制的單位表示.反則若沒有對單位先進(jìn)行統(tǒng)一，那么在計(jì)算中的每一步都必須讓單位參與運(yùn)算，否則，計(jì)算結(jié)果的單位很可能要出現(xiàn)錯誤. ［例題教學(xué)］投影片出示 質(zhì)量為10 g的子彈，以300 m/s的速度，水平射入一塊豎直固定的木板，把木板打穿，子彈穿出的速度為200 m/s，板厚10 cm，求子彈對木板的平均作用力. ［分析］本題要求子彈對木板的平均作用力大小，該力又直接作用于木板.正常要選木板作為研究對象.但由于板的受力及運(yùn)動情況均未說明，故選板作為研究對象不可能求出該力.根據(jù)牛頓第三定律知；作用力和反作用力總是大小相等、方向相反.故我們只要求得其反作用力便可間接求出此力，而其力的反作用力就是板對子彈的平均阻力，所以，我們關(guān)鍵是要求子彈穿過木板過程中所受的阻力.而這一阻力的作用對象是子彈，因此我們選子彈作為研究對象. 要求子彈所受的阻力，則必清楚子彈的受力，故先對子彈進(jìn)行受力分析（如圖所示）.在子彈所受的重力、支持力、阻力三個力當(dāng)中,重力和支持力是一對平衡力，故這兩力的作用效果相抵消，即合力為零.所以子彈所受的合力就等效于阻力. 根據(jù)牛頓第二定律的矢量性可知，子彈運(yùn)動時的加速度a的方向就與子彈所受合力（即子彈所受阻力）方向相同，而其加速度的大小就由阻力的大小來決定.由F合=F阻=ma知，要求子彈所受阻力，則必先求子彈的加速度. 由子彈運(yùn)動情況知： a=(vt2-v02)/2s 至此，本題得解 解：因?yàn)関t=200 m/s,v0=300 m/s,s=10 cm 所以由vt2-v02=2as得： a=(vt2-v02)/2s ===-2.5105 m/s2 又因?yàn)閙=10 g=1010-3 kg=10-2 kg 所以由牛頓第二定律得： Ff=F合=ma =10-2 kg(-2.5105) m/s2=-2.5103 kgm/s2=-2.5103 N 根據(jù)牛頓第三定律知，板所受平均作用力： F=-Ff=2.5103 N ［教師總結(jié)］從上述解題過程中可見，若題中各已知量的單位如都用國際單位表示后，那么結(jié)果中的單位也一定是國際單位.既然如此，我們在運(yùn)算中就不必一一寫出各物理量的單位，而只在后面寫出正確的單位即可. 用投影片給出簡化后的解題過程 a=(vt2-v02)/2s = m/s2=2.5105 m/s2 Ff=F合=ma=1010-32.5105 N=2.5103 N ［鞏固訓(xùn)練］ 1.下列有關(guān)力學(xué)單位制的說法中，正確的是( ) A.在力學(xué)的分析計(jì)算中，只能采用國際單位，不能采用其他單位 B.力學(xué)單位制中，選為基本單位的物理量有長度、時間、質(zhì)量 C.力學(xué)單位制中，采用國際單位制的基本單位有：千克、米、秒 D.單位制中的導(dǎo)出單位可以用基本單位來表示 2.一原來靜止的物體，質(zhì)量是700 g，受到1.4 N的力的作用.求物體10 s所經(jīng)過的路程？ 答案與解析： 1.正確選項(xiàng)為BCD 在國際單位制中共有七個物理量的單位被作為基本單位，其中是力學(xué)部分的有長度的單位：m；質(zhì)量的單位：kg；時間的單位：s.而其余物理量的單位都在這些基本物理量的基礎(chǔ)上應(yīng)用公式推導(dǎo)而得出，即其他物理量的單位（導(dǎo)出單位）由基本單位來表達(dá).國際單位制只是諸多單位制中的一種，在實(shí)際生活中還存在有其他的單位制. 2.要求物體從靜止開始10 s所經(jīng)過的路程，根據(jù)物體的受力情況知它所做的是勻變速直線運(yùn)動，所以可由s=at2來求解，而在本式中的a又是未知量，故必先求得a.由牛頓第二定律及物體的受力情況可知：F=ma 即a=F/m，至此，本題得解. 解：已知：m=700 g=70010-3 kg=0.7 kg ，F(xiàn)=1.4 N,t=10 s 由牛頓第二定律：F合=ma得：a=F/m=1.4/0.7 m/s2=2 m/s2 由運(yùn)動學(xué)公式可知： s=at2=2102 m=100 m [課堂討論] 1.談一下單位制在物理計(jì)算中的作用 2.什么是基本單位？什么是導(dǎo)出單位？ [學(xué)生活動] 分組討論并解答上述問題. [教師點(diǎn)撥] 1．單位制在物理計(jì)算中的作用： (1)可對計(jì)算結(jié)果的正誤進(jìn)行檢驗(yàn)，例如用力學(xué)國際單位制計(jì)算時，只有所求物理量的計(jì)算結(jié)果的單位和該物理量在力學(xué)國際單位制中的單位完全統(tǒng)一時，該運(yùn)算過程才可能是正確的，若所求物理量的單位不對，則結(jié)果一定錯. (2)用同一單位制進(jìn)行計(jì)算時，可不必一一寫出各個已知量的單位，只在計(jì)算結(jié)果的后面寫出所求物理量在該單位制下的單位即可，這樣可以簡化計(jì)算. 2.物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系.我們可以選定幾個物理量的單位作為基本單位. 據(jù)物理公式中其他物理量和這幾個物理量的關(guān)系，推導(dǎo)出來的其他物理量的單位叫導(dǎo)出單位. 三、小結(jié) [投影小結(jié)思考題] 1.我們選定幾個物理量的單位作為 ，基本單位是人為規(guī)定的. 利用物理公式由基本單位推導(dǎo)出來的其他物理量的單位，叫做 . 2. 和 一起組成單位制. 3．力學(xué)中三個基本物理量是 、 、 ，在國際單位制中，力學(xué)中的三個基本單位是 、 、 四、作業(yè) 1.課本P57練習(xí)四. 2.補(bǔ)充題：閱讀課本P200. 五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.關(guān)于國際單位制，下列說法中正確的是( ) A.在力學(xué)單位制中，若采用cm、g、s作為基本單位，力的單位是牛（N） B.牛是國際單位制中的一個基本單位 C.牛是國際單位制中的一個導(dǎo)出單位 D.千克米/秒2、焦/米都屬于力的國際單位 2.在厘米、克、秒制中，力的單位是“達(dá)因”，1達(dá)因=1克厘米/秒2，請推導(dǎo)1達(dá)因等于______N. 3.發(fā)射槍彈時，槍彈在槍筒中的運(yùn)動可以看做勻加速運(yùn)動.如果槍彈的加速度大小是5105 m/s2，槍筒長64 cm，槍彈射出槍口時的速度是多大？ 4.一個滑雪的人，從85 m長的山坡上勻變速滑下，初速度是1.8 m/s，末速度是18 km/h，他通過這段山坡需要多長時間？ ［參考答案］ 1.C D 解析：力的單位是由牛頓第二定律而導(dǎo)出的，當(dāng)取國際單位時，由F=ma可知力的單位應(yīng)是質(zhì)量的單位和加速度單位的乘積，即：N=kgm/s2 若取厘米、克、秒作為基本單位，那么根據(jù)牛頓第二定律力的單位就應(yīng)是克厘米/秒2≠N. 故A、B錯誤，C選項(xiàng)正確. 由功的計(jì)算公式W=Fs，得F=W/s.由于功的國際單位是J，時間的國際單位是秒，所以力的國際單位也可表示為焦/秒，所以D選項(xiàng)是正確的. 2.10-5 解析：把厘米克秒制中的所有單位都轉(zhuǎn)化成國際單位后得： 1達(dá)因=1克厘米/秒2=110-3 kg110-2 m/s2=110-5 kgm/s2=110-5 N 3.槍彈在槍筒中的運(yùn)動可以看做初速度為零的勻加速運(yùn)動，槍筒的長度就是這個勻加速運(yùn)動的位移s，槍彈射出槍口時的速度就是這段位移的末速度v1.根據(jù)題目所給的條件，已知s、a和初速度v0=0,另外這一問題又不涉及時間.將vt=v0+at、s=v0t+at2兩式聯(lián)立求解，消去t,得到位移加速度的關(guān)系；vt2-v02=2as,利用這個關(guān)系，代入已知數(shù)據(jù)就可以求解了. 解析：已知v0=0,s=64 cm=0.64 m,a=5105 m/s2. 根據(jù)公式vt2-v02=2as,可得 vt2=2as vt=800 m/s 4.題目已經(jīng)告訴我們滑雪的人沿山坡勻變速滑下，我們可以認(rèn)為他的運(yùn)動是直線的，因而這個問題可以應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律來分析解決.已知三個物理量：v0=1.8 m/s. vt=18 km/h=5.0 m/s,s=85 m.聯(lián)立vt=v0+at,s=v0t+at2 即可求得. 解析：滑雪人做勻變速直線運(yùn)動， 由vt=v0+at可得 at=vt-v0,代入s=v0t+at2中得： s=v0t+ (vt-v0)t=(vt+v0)t 解出t,代入數(shù)值得到t= =25 s