4.7 力学单位 教案（粤教版必修1）
教学重点1.什么是基本单位,什么是导出单位.
2.力学中的三个基本单位.
教学难点 统一单位后，计算过程的正确书写.
教学方法 启发式、讨论式.
教学用具 多媒体课件
课时安排 1课时
三维目标
知识与技能
1.知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位.
2.知道力学中的三个基本单位.
过程与方法
1.让学生认识到统一单位的必要性.
2.使学生了解单位制的基本思想.
3.培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程书写简化.
情感态度与价值观
1.使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想.
2.了解度量衡的统一对中国文化的发展所起的作用，培养学生的爱国主义情操.
3.让学生了解单位制与促进世界文化的交流和科技的关系.
教学过程
导入新课
师 阅读下面一段材料，谈谈你的感受.
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在古代，人们常用身体的某些器官或部位的尺度作为计量单位.在遥远的古埃及时代，人们用中指来衡量人体的身长，认为健美的人身长应该是中指长度的19倍.
各个国家、地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位.仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺.在英国，1掌尺相当于7.62厘米；而在荷兰，1掌尺却相当于10厘米.英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.304 8米.10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸.1英寸为2.54厘米.这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个长度单位.他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91厘米，定为1码.到了1101年，亨利一世在法律上认定了这一度量单位，此后，“码”便成为英国的主要长度单位，一直沿用了1 000多年.
在我国亦有“伸掌为尺”的说法，我国三国时期(公元3世纪初)王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻.”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝（约公元前221年）至清末（约公元1911年）的2 000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.230 9米到0.355 8米的变化，其差别相当悬殊.
请各位同学阅读以上材料后，以四人为一组，关于单位的统一对社会进步、生产发展的影响，互相交流和发表自己的看法.
学生活动：交流自己的想法.
师 古时量物，以身体的某些器官或部位的尺度作为计量单位，必然对互相交流有很大的限制，这样的量度到了别的国家自然就会寸步难行，甚至纷争迭起.
讨论与交流
师 有的国家量度人的高度，通常以英尺表示.如果拿一个身高为6英尺4英寸的人与自己相比，谁更高？
参考答案:我们量度人的身高习惯以“米”来表示.两者的单位不同，必须要化成同一单位才能比较.
1英尺＝0.304 8米，1英寸＝2.54厘米＝0.025 4米.
所以：6英尺4英寸＝1.930 4米
化成相同的单位后，再和我们的身高进行比较.
师 “度”、“量”、“衡”是我国古代长度、体积、质量单位的描述.请从社会发展的角度出发，就秦始皇统一度量衡的意义发表自己的看法.
参考答案:秦始皇扫平六国、一统天下后，不仅在政治上、经济上和军事上高度统一，而且统一了度、量、衡（度指的是长度，量指的是体积，衡指的是质量）.从此，“中国是一个统一的国家”的观念深入人心，使得中国历史长河中任何企图分裂的局面都是暂时的.秦始皇统一度、量、衡，不仅能方便交往，而且在一定程度上表现出一种文化认同的倾向.
师 单位，是为了对“量”进行测量和比较而建立的，我们为了方便交流，需要有一个统一的标准.
推进新课
一、单位制的意义
师 18世纪至19世纪，随着生产力和科学技术的发展，人们逐渐认识到计量单位必须符合物理学的概念，也发现各物理量之间必然存在着一定的联系，故其单位之间也必然有一定的关系.在前面的课程学习里，我们都使用过哪些单位？
生 m、km、cm、mm、h、s、min、kg、g、m/s、km/h、m/s2、N、N/kg等.
师 这些单位中，有基本单位，也有导出单位.请大家看下面的例题.
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1.在广州火车站的时刻表上得知某列特快列车的时刻如下表471所示，该列车的平均速率是多少？
车次
始发站
始发时间
开车时间
终点站
终点时间
里程（km）
T30
广州
10：57
10：57
北京西
次日09：25
2 294
表4-7-1
2.某电动玩具半秒钟内，绕长为2.5 m的轨道转了一圈，试求此电动玩具的平均速率.
生 1.列车的平均速度的大小是：= km/h=102 km/h.
2.电动玩具的平均速率是：=m/s=5 m/s.
师 我们是怎样确定计算结果的单位的？
生1 在计算列车的平均速度的大小时，距离的单位取km，时间的单位取h，根据公式推出速度的单位是：km/h.
生2 在计算电动玩具的平均速率时，距离的单位取m，时间的单位取s，根据公式推出速度的单位是：m/s.
师 总结：通过以上的计算可以知道，物理公式在确定数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系.像速度单位这样，在基本单位的基础上，由物理公式推导出来的单位，我们称为导出单位.基本单位和导出单位所组成的一系列完整的单位体系叫单位制.其中基本单位是可以任意选定的，导出单位则是由定义方程式与比例系数确定的.基本单位选取不同，组成的单位制也不同.
由于基本单位是可以任意选定的，所以统一单位时不同国家可能有不同的单位制.单位制的形成、发展与科技的进步、生产的发展密切相关.
阅读下面两段材料，并结合自己所知的信息，关于世界统一单位制对全球科技、经济等的发展的影响，发表你的看法.
读一读
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1.利用计量单位制设置技术壁垒
很多出口商品能否顺利销售，有时取决于所使用的计量单位制.有些国家抵制与本国计量单位不一致的商品进口.美国商务部曾对美国实行英制造成的贸易壁垒作了分析，指出，如果美国坚持传统的计量单位制(英制)，那么向非英制国家推销商品将日益困难，还指出，如果美国在1965年就转向米制计量单位制，1975年美国出口可增长27%以上，出口产品总量将会增加近6 000亿美元.据美国米制协会报告，欧共体市场已经宣布，1989年以后，他们将不再购以英寸或磅为计量的任何商品，甚至包括带有双重计量单位标记的商品.米制已成为世界普遍采用的计量单位制.
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2.一次因单位失误而导致的事故
1998年2月，美国宇航局（NASA）发射了一枚探测火星气象的卫星，预定于1999年9月23日抵达火星.然而研究人员惊讶地发现，卫星没有进入预定的轨道，却陷入了火星大气层，很快就烟消云散了.NASA的官员经过紧急调查，发现问题居然出在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制，错误起自承包工程的洛克希德马丁航天公司.美国企业包括太空工业使用英制，喷射推进实验室（国家实验室）使用公制，承包商理应把英制都转换成公制，以便喷射推进实验室每天两次启动小推进器，来调整太空船的航向.导航员认定启动小推进器的力是以公制的“牛顿”为单位.不料，洛克希德马丁公司提供的资料却是以英制的“磅”为单位，结果导致太空船的航向出现微小偏差.日积月累，终于差之毫厘，失之千里.这个英制未换算成公制的“小错误”造成的损失有多大呢？其他损失不计，单单卫星的造价就高达1.25亿美元，这些费用就这样全泡了汤.如果美国有统一的度量衡计量单位制，这样的损失本是可以避免的.
（学生活动：阅读材料，发表自己的看法）
师 各种单位制并存不仅对国际贸易有阻碍作用，而且也不利于各国间的文化交流.人类为了统一单位制，作出了不懈的努力.阅读课本P79—80，了解国际单位制的建立过程.
学生活动：阅读教材.
二、国际单位制中的力学单位
师 国际计量委员会在1956年制定并于1960年通过的计量单位制称为国际单位制.阅读课本P80，用列表的方式把国际单位制用简单直观的方式表示出来.
（学生活动：阅读教材）
师 国际单位制有哪些单位组成？
生 7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位组成.
师 与力学有关的基本单位有哪些？
生 有三个.长度单位——米（m），质量单位——千克（kg），时间单位——秒（s）.
师 国际单位制里除了有3个力学的基本单位，还有其他4个，国际单位制中的7个基本单位如下表4-7-2所示.
物理量的名称
单位名称
单位符号
长度
米
m
质量
千克（公斤）
kg
时间
秒
s
电流
安（培）
A
热力学温度
开（尔文）
K
物质的量
摩（尔）
mol
发光强度
坎（德拉）
cd
表4-7-2
师 其他的单位都可以由基本单位推导出来.请同学们推导一下速度、加速度、力的国际单位.
（学生活动：推导速度、加速度、力的国际单位）
师 检查推导情况后，用实物投影仪把同学们写得较好的推导情况投影出来.例如下表473所示：
公式
已知物理量
单位
所求的物理量
单位
v=
s
m
v
m/s
t
s
a=
v
m/s
a
m/s2
t
Ss
F=ma
m
kg
F
kg·m/s2=N
a
m/s2
课堂训练
1.转换密度的单位：克/升转换成国际单位制中的单位.
2.现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空：
A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 Ｇ.厘米 H.长度 J.时间 K.千克
（1）属于物理量的有：__________________；
（2）在国际单位制中，作为基本单位的物理量有__________________.
（3）在国际单位制中属基本单位的有________________，属导出单位的有_______________.
参考答案:
1.由ρ=m/V得：克/升＝=kg/m3.
2.（1）ADEHJ (2)EHJ (3)FK BC.
师 国际单位制体现单位的一贯性，即在国际单位制中，对于所有的导出单位，当按一定的定义方程式从基本单位或辅助单位导出时，它们的系数都是1，而且所有的国际单位在运算过程中的系数也都是1，从而使运算简化.例如在牛顿第二定律的数学表达式中，当所有的物理量选择国际单位时，比例系.数k＝1，使得运算大大地简化.
三、单位制在物理计算中的应用
在物理计算当中，若没有对单位先进行统一，那么在计算中的每一步都必须让单位参与运算，计算结果很容易出错.若题中各已知物理量的运算单位都用国际单位表示后，那么结果中的单位也一定是国际单位，这样我们在运算中就不必一一写出各物理量的单位，而只在后面写出正确的单位即可.同学们应习惯运用这种书写方法.
例：1999年10月1日晚在天安门广场举行了盛大的庆祝中华人民共和国成立50周年焰火晚会，花炮爆炸的高度为100 m.设爆炸前向上做匀减速运动（加速度大小为g=10 m/s2），且在最高点爆炸.求：
(1)花炮出炮筒口时的速度约为多大？
(2)若花炮质量为2 kg，在炮筒中运动时间为0.02 s，火药对花炮的平均推力为多大？
生 解:（1）花炮向上做匀减速直线运动
v0=m/s=44.72 m/s.
（2）花炮在炮筒中在推力的作用下从静止开始做匀加速直线运动v0=0，vt=47.72 m/s
a=m/s2=2 236 m/s2
由牛顿第二定律得F-mg=ma,F=ma+mg=(2×2 236+2×10) N=4 492 N
课堂训练
质量m=200 g的物体，测得它的加速度a=20 cm/s2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又符合一般运算要求的是（ ）
A.F=200×20＝4 000 N B.F=0.2×0.2 N＝0.04 N
C.F=0.2×0.2＝0.04 D.F=0.2 kg×0.2 m/s2=0.04 N
答案:BD
实践与拓展
检索或参阅相关文献，看看力学单位是如何具体规定的.
课堂小结
通过本节课的学习，我们知道了什么是基本单位，什么是导出单位，什么是单位制，知道了力学中的三个基本单位，以及统一单位后解题过程的正确书写方法.
布置作业
课后练习
板书设计
第七节 力学单位
单位制
物理量的名称
单位名称
单位符号
国际单位制
基本单位
力学单位
其他单位
长度
米
m
质量
千克(公斤)
kg
时间
秒
s
导出单位
公式+基本单位
其他单位制
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