粤教版 (2019)必修 第一册第四章 牛顿运动定律第七节 力学单位第1课时教学设计

这是一份粤教版 (2019)必修 第一册第四章 牛顿运动定律第七节 力学单位第1课时教学设计，共5页。教案主要包含了单位制的意义，国际单位制中的力学单位，量纲分析法等内容，欢迎下载使用。

1. 大体了解国际单位制，知道国际单位制中力学的三个基本单位。
2. 知道基本单位和导出单位的概念。
3. 知道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之间的关系。
4. 初步掌握量纲分析法。
教学重难点
教学重点
量纲分析法、由物理关系式确定物物理量单位之间的关系
教学难点
量纲分析法、由物理关系式确定物物理量单位之间的关系
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师口述：在谈及煤炭的产量时，经常用吨来计量；在谈及黄金的价格时，经常用克来计量黄金的质量。这些单位的使用有什么规律吗？
讲授新课
一、单位制的意义
教师活动：讲解制定计量标准的必要性。
人类在漫长的社会化生活和生产中逐渐形成了数和量的概念，各个国家和民族在不同历史条件下又会逐渐形成不同的计量单位。计量制度是一个民族文化的重要组成部分。计量单位的差异，会给社会化生活的物品交流和经济往来带来障碍，从而促使人们协商建立计量单位的变通关系，形成统一的计量标准。
公元前221年，秦国国君嬴政统一中国，结束了群雄割据的局面，称始皇帝。秦始皇的一项伟大之举就是统一了民族文化，即统一文字、统一度量衡。从此，“普天之下”对长度、体积和质量的计量，有了统一的单位。这一举措，扫除了地域间经济来往和文化交流的障碍，为后世中国政治制度、社会生活、经济贸易的发展，为2000多年来中华民族始终保持统一整体奠定了文化基础。
教师活动：讲解建立单位制的必要性。
以实验为基础的物理学离不开对物理量精确的测量。麦克斯韦说，每个物理量都可以表述为一个数值与一个单位的乘积，即
物理量=数值×单位
所以，精确的数字加上对应的单位，才是有价值的测量结果。
物理学通过公式描述各物理量之间的数量关系，表达自然规律。一方面，物理量选取的单位不同，会直接影响物理规律的数学形式，上一节关于牛顿第二定律公式F=kma中比例系数k的讨论便可见一斑。另一方面，随着对物质世界认识的不断深入，物理学研究需要不断引入新的物理量，才能对自然现象进行科学的描述。那么，对于每一个物理量，是否都要为它定义一个独立的单位呢？物理学家的回答是：建立科学的单位制。
二、国际单位制中的力学单位
教师活动：讲解由速度的定义求速度、由加速度的定义求速度时的计算过程。
根据速度的定义求速度

如果位移的单位是米，时间的单位用的是秒。则所得速度的单位为米每秒。
根据加速度的定义求加速度

如果速度的单位是米每秒，时间的单位是秒，则所得加速度的单位为米每秒的二次方。
在物理学中，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作基本量，它们相应的单位叫作基本单位。
在上面的例子中，长度、时间就是基本量，它们相应的单位(米、秒)就是基本单位。由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位，例如速度、加速度的单位。
基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制。
教师活动：讲解国际单位制。
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。
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。
教师活动：介绍国际单位制中的基本量和基本单位。
师生活动：教师引导学生手机查询国际单位制的发展史。
1948年第9届国际计量大会根据决议，责成国际计量委员会(CIPM)“研究并制定一整套计量单位规则”，力图建立一种科学实用的计量单位制。
1954年第10届国际计量大会决议，决定采用长度、质量、时间、电流、热力学温度和发光强度6个量作为实用计量单位制的基本量。
1960年第11届国际计量大会按决议，把这种实用计量单位制定名为国际单位制，以SI作为国际单位制通用的缩写符号；制定用于构成倍数和分数单位的词头(称为SI词头)、SI导出单位和SI辅助单位的规则以及其他规定，形成一整套计量单位规则。
1971年第14届国际计量大会决议，决定在前面6个量的基础上，增加“物质的量”作为国际单位制的第7个基本量，并通过了以它们的相应单位作为国际单位制的基本单位。
教师活动：简单介绍其他的单位制。如厘米克秒制、米千克力秒制、原子单位制等。
三、量纲分析法
教师活动：讲解物理量的量纲。
量纲：撇开单位的大小，表征物理量的性质和类别。
力学中基本物理量的量纲：
长度l的量纲记为L=[l]
质量m的量纲记为M=[m]
时间t的量纲记为T=[t]
可以根据量纲大体地判断所得结果是否正确。如在某次问题解决过程中所得加速度的单位为m/s。那么，这个结果一定是错误的。
典题剖析
例1 光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700 g，在1.4 N的水平恒力作用下开始运动。那么，5 s末物体的速度是多少？ 5 s内它的位移是多少？
解：由牛顿第二定律得此物体的加速度为

由题意得初速度v0=0。于是由速度与时间的关系得5 s末的速度为

由位移与时间的关系得5 s内的位移为

教师活动：讲解若解题过程中所有的物理量均用国际基本单位，则最终所得结果的物理量的单位也是国际单位制中的单位。故在解题过程中，可以不将每个物理量的单位都写出来，而只写一项的整体的单位。
这样上面的计算过程可以写成



课堂小结
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安(培)
A
热力学温度
T
开(尔文)
K
物质的量
n
摩(尔)
ml
发光强度
I
坎德拉
cd