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111 4.4 力學單位制 整體設(shè)計 單位對學生來說并不陌生，但學生很少研究單位確立的方法和在計算過程中不同的單位造成的影響，也很少注意到單位與科學、社會的關(guān)系.本節(jié)以史實為背景，提出單位不統(tǒng)一的弊端，讓學生通過討論與交流，學習單位制的組成以及單位制對科技的進步、生產(chǎn)的發(fā)展所帶來的影響，讓學生從另一角度認識單位是為了對“量”進行測量和比較而建立的. 當學生真正感覺到統(tǒng)一單位制的必要后，再介紹制定國際單位制的歷史，讓學生體會到人類在統(tǒng)一單位制當中作出的努力.單位制不僅包括同一個物理量的不同單位之間的換算關(guān)系，更重要的是按照各個物理量之間的關(guān)系，規(guī)定所有物理量的單位，使所有物理量的單位標準化、制度化和系統(tǒng)化. 在學生感受了統(tǒng)一單位的必要以及了解了相關(guān)歷史后，本節(jié)需要學生掌握什么是單位制，什么是基本單位，什么是導出單位，力學中的三個基本單位是什么，并且明確單位制在物理計算中的應用. 由于這節(jié)課的內(nèi)容相對比較簡單，沒有復雜的計算和推理，是學生采用自學這種學習方法的很好的一節(jié)課，可以通過教師引導、學生總結(jié)的方式提高學生的概括能力和總結(jié)能力. 教學重點 1.什么是基本單位，什么是導出單位. 2.什么是力學中的三個基本單位. 3.單位制. 教學難點 統(tǒng)一單位后，計算過程的正確書寫. 課時安排 1課時 三維目標 知識與技能 1.了解什么是單位制，知道力學中的三個基本單位. 2.認識單位制在物理計算中的作用. 過程與方法 １.讓學生認識到統(tǒng)一單位的必要性. ２.使學生了解單位制的基本思想. ３.培養(yǎng)學生在計算中采用國際單位，從而使運算過程的書寫簡化. ４.通過學過的物理量了解單位的重要性，知道單位換算的方法. 情感態(tài)度與價值觀 １.使學生理解建立單位制的重要性，了解單位制的基本思想. ２.了解度量衡的統(tǒng)一對中國文化的發(fā)展所起的作用，培養(yǎng)學生的愛國主義情操. ３.讓學生了解單位制與促進世界文化的交流和科技的關(guān)系. ４.通過一些單位的規(guī)定方式，了解單位統(tǒng)一的重要性，并能運用單位制對計算過程或結(jié)果進行檢驗. 教學過程 導入新課 故事導入 1998年2月，美國宇航局（NASA）發(fā)射了一枚探測火星氣象的衛(wèi)星，預定于1999年9月23日抵達火星.然而研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星沒有進入預定的軌道，卻陷入了火星大氣層，很快就煙消云散了.NASA的官員經(jīng)過緊急調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問題居然出在有些資料的計量單位沒有把英制轉(zhuǎn)換成公制，錯誤起自承包工程的洛克希德馬丁航天公司.美國企業(yè)包括太空工業(yè)使用英制，噴射推進實驗室（國家實驗室）使用公制，承包商理應把英制都轉(zhuǎn)換成公制，以便噴射推進實驗室每天兩次啟動小推進器，來調(diào)整太空船的航向.導航員認定啟動小推進器的力是以公制的“牛頓”為單位.不料，洛克希德馬丁公司提供的資料卻是以英制的“磅”為單位，結(jié)果導致太空船的航向出現(xiàn)微小偏差.日積月累，終于差之毫厘，失之千里. 這個英制未換算成公制的“小錯誤”造成的損失有多大呢？其他損失不計，單單衛(wèi)星的造價就高達1.25億美元，這些費用就這樣全泡了湯.如果美國有統(tǒng)一的度量衡計量單位制，這樣的損失本是可以避免的. 圖4-4-1 問題導入 問題：單位的不統(tǒng)一會造成什么樣的困難？ 學生討論交流，活躍課堂氣氛. 總結(jié)：單位的統(tǒng)一有利于各個國家之間、一個國家各個地區(qū)之間進行文化交流和經(jīng)貿(mào)往來，可以促進科學文化盡快地發(fā)展，使全球人類能夠共享光明，共享人類文明進步的成果. 推進新課 教師投影展示問題，學生帶著問題閱讀課文. （課件展示） 1.什么是基本量，什么是基本單位？力學中的基本單位都有哪些，分別對應什么物理量？ 2.什么是導出單位？你學過的物理量中哪些是導出單位？借助物理公式來推導. 3.什么是國際單位制？國際單位制中的基本單位共有幾個？它們分別是什么？對應什么物理量？ 說明：在這個過程中，老師可以巡回指導學生自己總結(jié)，并幫助水平較差的同學進行總結(jié)，這個過程大約持續(xù)１０ min左右.然后讓學生回答所提出的問題并鞏固補充學生掌握的知識. 明確：1.選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫做基本單位. 力學中的基本量有長度、質(zhì)量和時間，它們的單位分別是米、千克和秒. 2.由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位，叫做導出單位. 我們學過的導出單位很多，比如加速度的單位m/s２，它可以根據(jù)公式a=來進行推導.密度的單位是kg/m3，可以根據(jù)密度的計算公式：ρ=進行推導. 3.國際計量委員會在1960年的第11屆國際計量大會上制訂了一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制，叫做國際單位制.簡稱SI. 物理量的名稱 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 熱力學溫度 開（爾文） K 物質(zhì)的量 摩（爾） mol 發(fā)光強度 坎（德拉） cd 例題 一個原來靜止的物體，質(zhì)量是7 kg，在14 N的恒力作用下，5 s末的速度是多大？5 s內(nèi)通過的位移是多少？ （展示例題，學生求解探究） 解：根據(jù)已知條件，m=7 kg，F(xiàn)=14 N，t=5 s 根據(jù)牛頓第二定律，有 a===2 N/kg=2 m/s2 v=at=2 m/s25 s=10 m/s x=at2=2 m/s225 s2=25 m. 教師點評：我們看到，題目的已知量的單位都用國際單位制表示時，計算的結(jié)果也是用國際單位制表示的.既然如此，在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必一一寫出各量后面的單位，只在數(shù)字后面寫出正確的單位就可以了.這樣，上面的計算就可以寫成： a== m/s2=2 m/s2 v=at=25 m/s=10 m/s x=at2=225 m=25 m. 總結(jié)：通過分析實例，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，同時體會單位制的意義. 教師設(shè)疑 我們學過的力的單位牛頓是不是基本單位呢？ 學生討論、交流，與老師交換意見. 結(jié)論：牛頓也是一個導出單位.根據(jù)牛頓第二定律F=ma,可得力的單位應該與質(zhì)量的單位和加速度的單位有關(guān)，1 N=1 kgm/s2. 課堂訓練 1.聲音在空氣中的傳播速度v與空氣的密度ρ、壓強p有關(guān).下列速度的表達式(k為比例系數(shù)，無單位)中正確的是（ ） A.v=k B.v= C.v= D.v= 解析：可把p、ρ的單位用基本單位表示，代入進行單位運算，看得出的單位是否是v的單位.p的單位用基本單位表示 1 Pa=1 =1 ρ的單位用基本單位表示：. 答案：Ｂ ２.現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空: A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長度 I.時間J.千克 (1)屬于物理量的是(填前面的字母). (2)在國際單位制中，作為基本單位的物理量有. (3)在國際單位制中基本單位是，屬于導出單位的是. 解析：要分清物理量和物理單位、基本單位和導出單位. 答案：(1)ADEHI (2)EHI (3)FJ BC 說明：本題容易把物理量和單位制混淆. 3.一個原來靜止在光滑水平面上的物體，質(zhì)量是20 kg，在兩個大小都是50 N且互成120角的水平外力作用下，3 s末物體的速度是多大？3 s內(nèi)物體的位移是多少？ 解析：兩個大小都是50 N且互成120角的水平外力的合力大小為50 N，方向在這兩個力的角平分線上，且與水平面平行.由于水平面光滑，故水平方向上沒有滑動摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有 a== m/s2＝2.5 m/s2 由運動學公式得 v=at=2.53 m/s=7.5 m/s s=t=t= m=11.25 m. 答案：7.5 m/s 11.25 m 點撥：在整個計算過程中所有物理量都采用國際單位制,就不需要在運算過程中每一步都將物理量代入進行計算，這樣可以使計算過程簡化. 課堂小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，我們知道了什么是基本單位，什么是導出單位，什么是單位制，知道了力學中的三個基本單位以及統(tǒng)一單位后，解題過程的正確書寫方法. 布置作業(yè) 教材第80頁“問題與練習”. 板書設(shè)計 4 力學單位制 單位制 物理量的名稱 單位名稱 單位符號 國際單位制 基本單位 力學單位 長度 米 m 質(zhì)量 千米 kg 時間 秒 s 其他單位 導出單位 公式+基本單位 活動與探究 課題：單位的發(fā)展與變革. 步驟 學生活動 教師指導 目的 1 到圖書館、上網(wǎng)查閱有關(guān)單位發(fā)展和變革的書籍 介紹相關(guān)書籍與網(wǎng)站 1.讓學生更多地了解有關(guān)單位方面的知識，了解單位在生產(chǎn)生活中的重要性 2.了解物理學史，讓學生樹立為人類服務的思想 2 根據(jù)查閱的資料，確定文章主題和內(nèi)容 解答學生提出的具體問題 3 寫出相關(guān)論文，了解人類歷史上單位變革的過程和單位統(tǒng)一的意義，交流各個小組的心得體會 對優(yōu)秀文章進行點評，指出單位統(tǒng)一勢在必行 習題詳解 1.解答：由v2-v02=2ax可求出自行車的加速度a==m/s2=-0.2 m/s2根據(jù)牛頓第二定律，自行車受的阻力F=ma=100(-0.2) N=-20 N，負號表示阻力方向與自行車運動方向相反. 2.解答：貨車剎車后加速度大小為：a== m/s2=6 m/s2 從剎車開始到停下來駛過的路程為：x== m=19 m. 3.解答：因為W=Fl，所以1 J=1 N1 m=1 kg1 m/s21 m=1 kgm2s-2. 4.證明：1 N/kg==1 m/s2. 設(shè)計點評 單位制由基本單位和導出單位組成.基本單位是基本物理量的單位，導出單位是基本物理量單位制確定后根據(jù)物理關(guān)系式而推導出來的單位.本著這一思路，本節(jié)介紹了基本力學量和它們的單位，并重點介紹了11屆國際計量大會制定的一種通用的，包括一切計量領(lǐng)域的單位制——國際單位制（SI）.根據(jù)實例說明應用國際單位制的重要性；簡化計算、清晰過程、方便交流，并能對公式的驗證起輔助作用. 111