2019-2020年人教版必修一4.4《力學(xué)單位制》WORD教案8.doc
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2019-2020年人教版必修一4.4《力學(xué)單位制》WORD教案8.doc
2019-2020年人教版必修一4.4《力學(xué)單位制》WORD教案8
[要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)]
1、單位制的概念——基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。
2、國際單位制(SI)就是由七個(gè)基本單位和用這些基本單位導(dǎo)出的單位組成的單位制。
3、國際單位制(SI)中的基本單位:
力學(xué)中有三個(gè)基本單位:長度的單位米,國際符號(hào)m、質(zhì)量的單位千克,國際符號(hào)㎏、時(shí)間的單位秒,國際符號(hào)s。
以下基本單位將在今后學(xué)習(xí)
電學(xué)中有一個(gè)基本單位:電流強(qiáng)度的單位安培,國際符號(hào)A;
熱學(xué)中有二個(gè)基本單位:物質(zhì)的量的單位摩爾,國際符號(hào)mol;
熱力學(xué)溫度的單位開爾文,國際符號(hào)K;
光學(xué)中有一個(gè)基本單位:發(fā)光強(qiáng)度的單位坎德拉,國際符號(hào)cd。
4、力學(xué)中除了三個(gè)基本單位外,用這三個(gè)基本單位推導(dǎo)出來的單位都是導(dǎo)出單位?,F(xiàn)舉例如下:力的單位——牛頓。F=ma 1N=1㎏m/s2.
功的單位——焦耳。W=FS 1J=1Nm=1㎏m2/s2.
功率的單位——瓦特。P=W/t 1W=1㎏m2/s3.
值得指出的是國際單位(SI)單位還有輔助單位,例如平面角的單位——弧度就是它的輔助單位:平面角的單位——弧度(rad),弧度是一個(gè)圓內(nèi)兩條半徑之間的平面角。若兩條半徑在圓周上截取的弧長與半徑相等,這兩條半徑之間的夾角就是1弧度(rad)。
5、應(yīng)該指出,國際單位制不是唯一的單位制,只是因?yàn)槿澜缤茝V使用國際單位制,所以我們的教材和絕大部分參考資料都使用國際單位制。舉個(gè)例子來說,我們可以以“厘米、克、秒”這三個(gè)單位作為基本單位組成一套單位制,這套單位制就叫做厘米、克、秒制。由此可見“厘米、克、秒”這些單位是非國際單位制單位,在國際單位制中它們既不是基本單位,也不是導(dǎo)出單位,因?yàn)樗鼈兏静皇菄H單位制里面的單位。
6、一個(gè)物理公式不僅決定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系,而且決定了物理量之間的單位關(guān)系,所以導(dǎo)出單位都是由物理公式?jīng)Q定的。統(tǒng)一使用國際單位制單位的好處是,只要已知量全部使用國際單位制單位,求出的未知量一定也是國際單位制單位,更大的好處是便于國際交流。
7、在國際單位制中,牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的公式是F=ma,就是說式中的比例常數(shù)k=1。在其它單位制中,比例常數(shù)就不一定等于1,因此我們應(yīng)該自覺使用國際單位制。
[范例精析]
例1 下列物理量的單位中,哪些屬于國際單位制的基本單位?哪些不屬于國際單位制中的單位?
A、毫米(mm) B、米(m) C、克(g)
D、千克(kg) E、牛(N) F、焦耳(J)
解析 在力學(xué)單位制中,長度、質(zhì)量、時(shí)間三個(gè)物理量的單位都是基本單位,但在國際單位制中,質(zhì)量的單位是kg,長度的單位是m,時(shí)間的單位是s,以kg、m、s為基本單位的導(dǎo)出單位和這幾個(gè)基本單位一起構(gòu)成了國際單位制中的力學(xué)單位制。上述單位中屬于國際單位制基本單位的有B、D。上述單位中不屬于國際單位制中單位有A、C。
拓展 毫米和克雖然分別是長度單位和質(zhì)量單位,但它們都不是國際單位制中的單位。所以不能認(rèn)為長度、質(zhì)量和時(shí)間單位就是國際單位制單位,正確的認(rèn)識(shí)是:質(zhì)量的單位kg,長度的單位m,時(shí)間的單位s一起構(gòu)成了國際單位制中的力學(xué)基本單位。
例2 寫出下列物理量在國際單位中的單位(用符號(hào)表示)
1、力;2、速度;3、加速度;4、壓強(qiáng)。
解析 導(dǎo)出單位都是依據(jù)物理公式推導(dǎo)出來的。
1、由F=ma知,力的單位是“kgm/s2” 即“㎏ms-2”
2、由v=Δx/Δt知,速度的單位是“m/s” 即“ms-1”
3、由a=Δv/Δt知,加速度的單位是“m/s2”即“ms-2”
4、由P=F/S知,壓強(qiáng)的單位是“kg/s2m” 即“kgm-1s-2”
拓展 在國際單位制中,所有導(dǎo)出單位都可以用“m、kg、s”的指數(shù)形式表示。
例3 請(qǐng)把下列物理量與單位一一對(duì)應(yīng)起來(用直線連接).
(1)力 A、kgm2/s3
(2)壓強(qiáng) B、kgm/s2
(3)功 C、kgm2/s2
(4)功率 D、kg/(s2m)
解析 物理公式不僅決定了物理量間數(shù)量的關(guān)系,也決定了物理量間單位的關(guān)系,推導(dǎo)物理量的單位一定要借助于物理公式。如由F=mα和α=Δx/T2可得力的單位應(yīng)是kgm/s2;在力的單位基礎(chǔ)上由p=F/S可得壓強(qiáng)的單位應(yīng)是kg/(s2m),由W=Fs可得功的單位應(yīng)是kgm2/s2;再由P=W/t可得功率的單位是kgm2/s3。所以正確的聯(lián)接是(1)與(B),(2)與(D),(3)與(C),(4)與(A)。
拓展 由此例可以看出,有時(shí)候根據(jù)物理量的單位就能判斷結(jié)果是否有錯(cuò)誤。例如運(yùn)算中出現(xiàn)F=mv1+mv2,就可以發(fā)現(xiàn)公式兩邊的單位不同,這個(gè)公式肯定錯(cuò)了。
例4 質(zhì)量1.5t的汽車在平直公路上作勻加速運(yùn)動(dòng),在5s內(nèi)速度從v1=36km/h增加到v2=54km/h,汽車所受的阻力是車重的0.05倍,求發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力。(g=10m/s2)
解析 首先要把非國際單位制單位的物理量轉(zhuǎn)化為國際單位制單位。m=1500㎏,v1=10m/s,v2=15m/s。本題是已知運(yùn)動(dòng)情況,求解受力情況。先求加速度:v2=v1+at,a=1m/s2.
以加速度方向?yàn)檎较?,F(xiàn)合=F-0.05mg=ma, F=m(a+0.5)=15001.5=2250N.
物體由25m高處從靜止開始下落,落至地面共用時(shí)間2.5s,若空氣阻力大小恒定,則空氣阻力是重力的多少倍?(g=10m/s2)
解析 本題也是已知運(yùn)動(dòng)情況,求解受力情況。先求加速度a:x=at2/2,a=8m/s2。
以豎直向下為正方向,F(xiàn)合=mg-Ff=ma, Ff=m(g-a)=2m ,Ff/mg=1/5=0.2.
拓展 從以上兩例中可以看出,用牛頓運(yùn)動(dòng)定律立方程時(shí),應(yīng)該先選定一個(gè)正方向。
[能力訓(xùn)練]
1、在國際單位制中,長度的基本單位是______,質(zhì)量的基本單位是_____,時(shí)間的基本單位是________。
米、千克、秒
2、寫出下列物理量的國際單位(用符號(hào)表示)
力:______,速度: ,加速度:_______,壓強(qiáng):_______.
N、m/s、m/s2、N/m2
3、下列有關(guān)力學(xué)單位制的說法中,正確的是( D )
A.在有關(guān)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、物質(zhì)的量和速度
C.力學(xué)單位制中,采用國際單位的基本單位有牛頓、千克、米、秒
D.單位制中的導(dǎo)出單位可以用基本單位來表達(dá)
4、下列物理量中,其單位屬于基本單位的是(BC)
A.力 B.時(shí)間 C.位移 D.速度
5、關(guān)于力學(xué)單位制,下列說法正確的是( BD )
A.kg、m/s、N是導(dǎo)出單位
B.kg、m、s是基本單位
C.在國際單位制中,質(zhì)量的單位是g,也可以是kg
D.在國際單位制中,牛頓第二定律的表達(dá)式是F=ma
6、下列物理量的單位中,屬于國際單位制中的導(dǎo)出單位的是(AC)
A.牛頓 B.秒 C.焦耳 D.千米
7、在國際單位制中功率的單位“瓦”是導(dǎo)出單位,用基本單位表示瓦正確的是( D )
A.焦/秒 B.牛米/秒 C.千克米2/秒2 D.千克米2/秒3
8、測量“國際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量”可用下列哪一組儀器?( D )
A.米尺、彈簧秤、秒表 B.米尺、測力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C.量筒、天平、秒表 D.米尺、天平、秒表
9、在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,取相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.10s,測得相鄰時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差Δx=1.2cm,若還測得小車的質(zhì)量m=500g,則關(guān)于加速度、合力的大小及單位,既正確又符合一般運(yùn)算要求的是(BD)
A.a(chǎn)=Δx/T2=1.2/0.102=120m/s2 B.a(chǎn)=Δx/T2=1.210-2/0.102 m/s2=120m/s2
C.F=ma=5001.2=600N D.F=ma=0.51.2=0.60N
10、對(duì)于下列物理量或單位,按要求選擇填寫:
A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.米 H.長度
I.時(shí)間 J.千克 K.力 L.位移
(1)屬于物理量的是 ,其中屬于矢量的是 ,屬于標(biāo)量的是 ;
(2)屬于物理量的單位的是 ,其中屬于國際單位制中基本單位的是 ,屬于導(dǎo)出單位的是 .
A D E H I K L,D K L,A E H I,BC F G J,F(xiàn) G J,BC
11、一個(gè)靜止在光滑水平面上的小球質(zhì)量為1200g,今有0.2N的向東的水平力作用于此小球,求該當(dāng)力作用了6s時(shí)小球的位移是多少?
3m
12、一輛小車的質(zhì)量為400g,初速度為2m/s,在與速度方向相同的大小為4N的外力作用下,5s末小車的速度是多大?
52m/s
13、一輛質(zhì)量為5t的汽車在高速公路上以108km/h的速度行駛,若要求汽車遇緊急情況時(shí)剎車滑行距離不得超出36m。問緊急剎車時(shí)對(duì)汽車的制動(dòng)力至少應(yīng)多大?
6.25104N
14、2003年10月15日9時(shí)整,“長征”二號(hào)F型火箭在震天憾地的轟鳴中騰空而起,她帶著“神舟五號(hào)”急速飛向太空?!伴L征”二號(hào)F型火箭首次采用了包括故障檢測系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)在內(nèi)的55項(xiàng)新技術(shù),達(dá)到國際先進(jìn)水平?;鸺L58.3米,起飛質(zhì)量479.8噸,是目前中國研制的火箭中最長、最重的火箭?!吧裰畚逄?hào)”總長8.86m,飛船包括軌道艙、返回艙、推進(jìn)艙和附加段,總質(zhì)量7790千克。
問:(1)需要多大的合外力才能使火箭和飛船產(chǎn)生5m/s2的加速度。
(2)如果火箭點(diǎn)火時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)火箭的推力是豎直向上的,并且已知火箭和飛船的加速度為10m/s2,方向豎直向上此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)火箭的推力是多大?
(1)2.44106N (2)9.75106N