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2019-2020年高中物理《力學(xué)單位制》教案19 新人教版必修1 知識(shí)與技能 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(gè)基本單位 ３．認(rèn)識(shí)單位制在物理計(jì)算中的作用 過程與方法 １．會(huì)議體會(huì)單位的重要性，知道單位換算的方法 ２．培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算中采用國(guó)際單位的習(xí)慣 情感態(tài)度與價(jià)值觀 使學(xué)生理解立單位制的重要性，理解單位制的基本思想 教學(xué)重點(diǎn) 知道單位制的作用，即清楚物理公式與物理量的關(guān)系，掌握國(guó)際單位制中的基本單位和導(dǎo)出單位 教學(xué)難點(diǎn) 通過今天的學(xué)習(xí)能夠在今后的學(xué)習(xí)中推導(dǎo)物理量的單位 教學(xué)過程 【引入】 師：同學(xué)們，今天我們一起來討論物理研究計(jì)算中如何使用單位的問題。在進(jìn)行新課之前，我們先來討論下面幾個(gè)問題。 1、什么叫做單位 答：測(cè)量是將待測(cè)的量與一個(gè)選來作為標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比較，確定待測(cè)量是該同類標(biāo)準(zhǔn)量的多少倍的過程。選來作為標(biāo)準(zhǔn)的同類量稱之為單位，比如：1790年：巴黎會(huì)議約定：通過巴黎的地球子午線全長(zhǎng)的四千萬分之一定義為1米；千克 （kilogram）：1立方分米的水在其密度最大時(shí)的溫度(約為4攝氏度)下的質(zhì)量。 倍數(shù)稱為測(cè)量數(shù)值。 測(cè)量值=測(cè)量數(shù)值單位。 長(zhǎng)度=8.00厘米 2、位移、質(zhì)量、時(shí)間、速度、加速度以及力的單位是什么？ 生：位移常用的單位有厘米、米、千米等；質(zhì)量的單位有克、千克、噸等；時(shí)間單位有秒、分、小時(shí)等；速度單位有米每秒、千米每小時(shí)等；加速度的單位有m/s2、cm/s2等；力的單位有N。 【單位換算】 師：那36km/h與12m/s兩個(gè)速度相比較，哪個(gè)大？ 生：要比較兩個(gè)速度的大小必須先統(tǒng)一單位，先把36km/h轉(zhuǎn)化成多少m/s？ 師：那如何進(jìn)行單位換算呢？ 生：數(shù)值不變，只將單位進(jìn)行換算就行了，比如 10m/s<12m/s 例1、完成下列單位換算： 　　(1)0.1 mg=_____________kg (2)4.2t=_____________kg (3)54 km／h=____________m/s (4)____________ 帶領(lǐng)學(xué)生看圖片：姚明的身高 各個(gè)國(guó)家、地區(qū)以及各個(gè)歷史時(shí)期,都有各自的計(jì)量單位。以長(zhǎng)度為例：歐洲曾以手掌的寬度或長(zhǎng)度作為長(zhǎng)度的計(jì)量單位,稱為掌尺.在英國(guó),1掌尺=7.62cm;在荷蘭,1掌尺=10cm；英尺是8世紀(jì)英王的腳長(zhǎng),1英尺=0.3048m。10世紀(jì)時(shí)英王埃德加把自己大拇指關(guān)節(jié)間的距離定為1英寸,1英寸=2.54cm。這位君王還別出心裁，把從自己的鼻尖到伸開手臂中指末端的距離91cm定為1碼， 1碼=91cm. 我國(guó)，從秦朝至清末的xx多年間，我國(guó)的“尺”竟由1尺=0.2309m到0.3558m的變化，其差距相當(dāng)懸殊。 【國(guó)際單位制】 師：大家也看到了，如果單位不統(tǒng)一，或者說不同的地方對(duì)單位有不同的規(guī)定，那對(duì)于我們研究問題很不方便，所以有必要對(duì)單位進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定。為了便于交流合作，1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)制定了一種國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制，叫做國(guó)際單位制。簡(jiǎn)稱SI 思考： 1、數(shù)碼產(chǎn)品的接口為什么要統(tǒng)一？ 2、為什么歐盟要發(fā)行統(tǒng)一的貨幣-歐元？ 【基本單位和導(dǎo)出單位】 師：如果我們不小心忘記了某個(gè)物理量的單位怎么辦呢？有沒有辦法從腦海里把這個(gè)單位找回來呢？ 生：能，根據(jù)對(duì)應(yīng)的物理公式就可以。比如根據(jù)公式，如果位移用米做單位，時(shí)間用秒做單位，得出的速度的單位就是米每秒；根據(jù)公式，速度用米每秒做單位，時(shí)間用秒做單位，得出加速度的單位就是米每二次方秒。 師：這位同學(xué)回答得非常好！由此可見：物理學(xué)的關(guān)系式不僅確定物理量之間的關(guān)系，也確定了物理量單位之間的關(guān)系。而且從剛才所講可以看出：只要選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其它物理量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量，基本量的單位叫做基本單位。由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其它物理量叫做導(dǎo)出量，導(dǎo)出量的單位叫做導(dǎo)出單位?；締挝缓蛯?dǎo)出單位一起組成了單位制。 師：國(guó)際單位制中選定了七個(gè)基本物理量，大家看課本上的圖表。其中需要我們牢記的是力學(xué)范圍內(nèi)的三個(gè)基本量：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間，對(duì)應(yīng)的基本單位分別是米(米是光在真空中1/299792 458秒的時(shí)間間隔內(nèi)的行程)、千克(千克等于國(guó)際千克原器的質(zhì)量)、秒(秒是銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射的 9 192 631 770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間)。 力學(xué)范圍內(nèi)的單位制 基 本 量 導(dǎo)出 量 長(zhǎng)度 m km cm …… 時(shí)間 s m h …… 質(zhì)量 kg t g …… 速度 m/s km/h …… 加速度 m/s2 cm/s2 …… 力 N 密度 kg/m3 g/cm3 …… 基 本 單位 導(dǎo)出 單位 單位 制 國(guó)際單位制中的單位 例2、現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空.(填序號(hào)字母) A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長(zhǎng)度 I.時(shí)間 J.千克 K.厘米/秒 (1)屬于物理量的是 ADEHI (2)在國(guó)際單位制中，作為基本物理量有 EHI (3)屬于基本單位的是 FGJ ，屬于導(dǎo)出單位的是 BCK 。 (4)在國(guó)際單位中屬于基本單位的是 FJ ，屬于導(dǎo)出單位的是 BC 【解析】：凡是基本量的單位均是基本單位，像厘米、分米等，會(huì)有相當(dāng)一部分同學(xué)可能會(huì)把國(guó)際單位制的基本單位與基本單位混為一談。導(dǎo)出單位是由基本單位組合成的，長(zhǎng)度單位為m，時(shí)間單位為s，則速度單位必是m/s，若長(zhǎng)度單位為cm，時(shí)間單位為s，則速度單位必cm/s。 【國(guó)際單位制與公式成立條件】 師：看完表格后難道沒有同學(xué)感到奇怪：力學(xué)范圍內(nèi)的基本單位怎么沒有力的單位牛頓??？ 生：力的單位可以在基本單位的基礎(chǔ)上用公式推導(dǎo)出來。根據(jù) 質(zhì)量的單位用千克，加速度單位用米每二次方秒，得到力的單位是千克米每二次方秒，由于這個(gè)名稱太長(zhǎng)，人們才給了它另一個(gè)簡(jiǎn)單的名稱：牛頓，即1牛頓=1千克米每二次方秒。 師：由此可見，力的單位是導(dǎo)出單位。 例3、如果質(zhì)量的單位用克，加速度單位用米每二次方秒，力的單位用牛頓，則公式還成立嗎？ 答：如果成立的話就有1牛頓=1克米每二次秒，而我們已知國(guó)際單位制上已規(guī)定1牛頓=1千克米每二次方秒，所以公式不成立，如果質(zhì)量單位要用克，則公式應(yīng)改為 例4、 牢記： 1、計(jì)算時(shí)必須保證公式兩邊使用的是同一單位制，最好是國(guó)際單位制。如：要用公式，那公式中的位移單位是m，時(shí)間單位是秒，速度單位是米每秒。如果我們計(jì)算時(shí)時(shí)間單位用小時(shí)，位移用米，速度用米每秒，那公式就得變形為 2、在統(tǒng)一已知量的單位后，計(jì)算時(shí)只需要在最后的結(jié)果上加上單位即可，過程中不需要一一寫出各量的單位。 【補(bǔ)充資料】 中國(guó)古代的單位制 度是指長(zhǎng)度的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，單位有丈、尺、寸等； 量是指容量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，單位有斗、升等； 衡是指質(zhì)量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，單位有斤、兩等 《孔子家語》：布手知尺，布指知寸 商代骨尺 長(zhǎng)16.95厘米、寬1.8厘米 《爾雅》：“掬，一升也?！? 十升為斗 商鞅銅方升 全長(zhǎng)18.7cm、內(nèi)口長(zhǎng)12.4cm、 寬6.9cm、深2.3cm、容積202ml 新莽始建國(guó)銅方斗 通長(zhǎng)23.92cm，高11cm， 口方14.75cm。容積1940ml。 秦始皇詔文權(quán) 通高5.3cm， 徑4.7cm， 重260g 匠石運(yùn)斤成風(fēng)，聽而斫之，盡堊而鼻不傷。 —— 《莊子徐無鬼》 《說文》：“斤，斫木斧也?！? 人們常常借用斧的重量作為一個(gè)單位，與其他交換物相比較從事交易活動(dòng)，后來，斧便逐漸地過渡為一個(gè)重量單位——斤 英制 英制單位是一種起源于英國(guó)、并在其前殖民地和英聯(lián)邦國(guó)家使用的單位制 長(zhǎng)度單位 英寸（吋 inch ）（1英寸＝2.54厘米） 10世紀(jì)：英王埃德加大拇指的第一個(gè)指節(jié)的長(zhǎng)度。 14世紀(jì)：從大麥穗中選取3粒最大的麥粒排成一行，其長(zhǎng)度就是一英寸。 英尺（呎 foot）（1英尺＝12英寸＝30.48厘米） 9世紀(jì)：英國(guó)查理曼大帝的腳板的長(zhǎng)度。 16世紀(jì)：德國(guó)：某一個(gè)禮拜日最先從教堂里走出來的16個(gè)男子的左腳長(zhǎng)度平均值。 碼 （yard）（1碼＝3英尺＝91.44厘米） 12世紀(jì)：英國(guó)亨利一世的鼻尖到前伸手臂時(shí)中指尖的距離。 磅（pound) (1磅 =454克) 一顆從麥穗的中間抽取的大麥的重量的7000倍 米制 米 （metre）： 1790年：巴黎會(huì)議約定：通過巴黎的地球子午線全長(zhǎng)的四千萬分之一定義為1米。 鉑銥合金制成的國(guó)際米原器 千克 （kilogram）： 1立方分米的水在其密度最大時(shí)的溫度(約為4攝氏度)下的質(zhì)量。 鉑銥合金制成的國(guó)際千克原器 時(shí)間的單位 年：地球繞太陽一周所用的時(shí)間。 月：月球繞地球一周所用的時(shí)間。 日: 地球自轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間。 秒：一個(gè)平太陽日的1/86400為一秒 1999年9月23日：xx年12月美國(guó)發(fā)射的火星氣候探測(cè)器與地面失去聯(lián)系。 火星大氣層的最小安全距離： 大約 85km～100km， 預(yù)定140km～150km。 實(shí)際：探測(cè)器距火星表面最近僅57km。 探測(cè)器在火星大氣中被“火葬”。 1999年9月30日的調(diào)查報(bào)告： 造成飛行高度太低的原因是公制和英制的轉(zhuǎn)換問題! 洛克希德馬丁公司提供資料，以便噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室每天兩次啟動(dòng)小推進(jìn)器，來調(diào)整太空船的航向。導(dǎo)航員認(rèn)為啟動(dòng)小推進(jìn)器的力是以公制的“牛頓”為單位，不料這些資料卻是以英制的“磅”為單位，結(jié)果導(dǎo)致太空船的航向出現(xiàn)微小偏差。日積月累，終于差之毫厘，謬以千里。 就是因?yàn)樵趩挝恢粕系氖д`，結(jié)果犯了一個(gè)“極端愚蠢的錯(cuò)誤”，價(jià)值1.25億美元的火星探測(cè)器毀于一旦。