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高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力学单位制精品一课一练
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力学单位制精品一课一练，共7页。
【学习目标】
1.知道力学中的几个基本物理量：质量、时间、长度，以及它们的基本单位：千克、秒、米。
2.知道力学中其他物理量的单位都是可以用基本单位导出，并会推导。
3.知道单位制和国际单位制。能通过物理量的定义和推导过程掌握各物理量的国际单位制单位。
4.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法。
【学习重难点】
1.基本量与基本单位（重点）
2.导出量和导出单位（重点）
3.应用单位制对结果进行检验（难点）
【知识回顾】
1.牛顿第二定律及其表达式
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的质量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 。
(2)表达式：F＝ ，k是比例系数，F是物体所受的 。
2.力的单位
(1)比例系数k的意义：F＝kma中k的数值由F、m、a三个物理量的单位共同决定，若三量都取国际单位，则k＝1，所以牛顿第二定律的表达式可写成F＝ 。
(2)力的单位： ，符号是N。
(3)1 N的物理意义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，称为1 N，即1 N＝ 。
【自主预习】
一、基本单位
1.物理关系式的功能：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 之间的关系。
2.基本量与基本单位：只要选定几个物理量的 ，就能够利用物理量之间的关系 出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫作 ，它们相应的单位叫作 。
3.导出量与导出单位：由基本量根据 推导出来的其他物理量叫作 ，推导出来的相应单位叫作 。
二、国际单位制
1.单位制： 单位和 单位一起组成了单位制。
2.国际单位制：是一种国际通用的、包括一切 领域的 。
3.国际单位制中的七个基本物理量和相应的基本单位
【课堂探究】
1.背景材料（中国）
（1）战国时期，各国度量衡的标准不一，给工商业发展带来很大不便。商鞅变法前，秦国各地度量衡不统一。为了保证国家的赋税收入，制造标准的度量衡器，要求全国统一施行。
从“商鞅量”中得知，商鞅规定的1标准尺约合今0.23公尺，1标准升约合今0.2公升。由量器及其铭文可知，当时统一度量衡一事是十分严肃认真的。商鞅还统一了斗、桶、权、衡、丈、尺等度量衡。要求秦国人必须严格执行，不得违犯。
（2）我国亦有“伸掌为尺”的说法。三国时期王肃编的《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；从秦朝至清末的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化，其差距相当悬殊。
（3）1930年代，南京国民政府为了与国际接轨，并统一中国度量衡制度，解决不同地区之间度量衡差异给经济发展带来的障碍 ，促进经济发展，进行了度量衡改革。为满足广大人民群众的习惯需要，将“库平营造制”改革为“市制”，为与国际接轨，将“市制”与国际标准制方便换算。特将“一营造尺”改为“一市尺”，等于33.33厘米=0.3米；一公里等于二市里。“一库平斤”改为“一市斤”等于500克=0.5公斤。 因此，我们可以认为，在1950年之时，一米等于3市尺。但是由于众所周知的原因，南京国民政府的改革度量衡制度并不是很彻底，在很多地方，由于政令不一，各种度量衡的计算单位仍在混用。这种情况一直到中华人民共和国建立之后，1959年国务院下达《关于统一我国计量制度的命令》后才得到彻底的改观。
2.背景材料（欧洲）
各个国家、地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位。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7.62cm；在荷兰，1掌尺相当于10cm；英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.3048m。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英寸等于2.54cm。这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个单位。他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91cm，定为1码。
3.背景材料（美国）
20世纪末美国曾发射一个火星探测器, 在设定环绕轨道半径时，没有进行单位换算，导致探测器离火星过近, 温度过高而起火，随后脱离轨道坠入火星的大气层。 致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器。
思考与讨论：
计量一头大象的质量时常用吨（t）做单位，但在计量人的质量时却用千克（kg）做单位。自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？
基本单位
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。
1.这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫 ；
长度： 、km、cm
时间： 、min、hur
质量： 、g、mg
2.由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做 。
速 度： 、km/h
加速度： 、cm/s2
力： 、kg·m/s2
密 度： 、g/cm3
3.由基本单位和导出单位一起组成 。
二、国际单位制
（一）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 ,简称SI。
在力学范围内，规定 、 、 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。
（二）七个基本物理量和相应的基本单位
（三）典例突破
【例题】 一个静止在光滑水平面上的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？ 5s内通过的路程是多大？
思考与讨论：
小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积的计算公式为：小红说，从单位关系上看，这个公式是错误的。她的根据是什么？
（四）基本单位的定义
(1)秒的定义：
铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631 770个周期的持续时间为1 s。现在测量时间的最精准仪器是原子钟。
(2)米的定义：光在真空中 时间间隔所经路径的长度。
(3)千克的定义：
国际千克原器的质量为1千克 。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂铱合金制成的圆柱体，高度和直径均为39 mm。2018年，第26届计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义，1 kg＝h/6.62607015×10-34m2 ·s-1
课堂小结：
【自我测评】
1．物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量单位之间的关系，因此，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做基本量，它们相应的单位叫做基本单位。下列各组选项中均属于力学中基本量的是（ ）
A．千克、米、秒B．米、千克、牛顿C．质量、时间、长度D．位移、速度、时间
2．下列器材中，不是测量国际单位制中力学基本量的工具的是（ ）
A．天平B．弹簧测力计
C．秒表D．刻度尺
3．2020年7月26日，我国水陆两栖飞机“龙”AG600安全飞行约28分钟，实现海上首飞成功.该机机长37米，最大起飞重量53.5吨.在这则新闻中涉及了质量、长度和时间及其单位，在国际单位制中，下列说法中正确的是（ ）
A．秒是国际单位制中力学三个基本物理量之一
B．“千克米每二次方秒”被定义为“牛顿”，所以“牛顿”是国际单位制中的基本单位
C．新闻中涉及的“28分钟、37米和53.5吨”中，只有米是国际单位制中的基本单位
D．两个或更多的符号表示的单位一定是导出单位
4．某文献中出现的单位“m/s3”与以下哪个物理量随时间的变化率有关（ ）
A．速度B．加速度C．位移D．力
5．磁悬浮列车高速运行时，受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，即，则比例系数k的单位是（ ）
A．kg/mB．
C．D．
6．杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。若E表示杨氏模量，弹性体原长为，形变量为，横截面积为S，所受压力为F，则有。在国际单位制中，E的单位为（ ）
A．B．
C．D．
7．匀强电场中有一与电场垂直的平面，面积为S，该电场的电场强度随时间的变化率为，静电力常量为k，则对应物理量的单位是（ ）
A．欧姆B．伏特C．安培D．法拉
8．刘老师给小朋友演示飞机模型AS-6的起飞过程，小朋友们都集中精力认真观看。已知飞机模型AS-6在跑道上滑行的过程中获得的升力F跟速度的三次方v³成正比，跟模型的总质量m成反比。其表达式可写为那么k的单位是（ ）
A．B．C．D．
【学后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
m
质量
m
(公斤)
kg
时间
t
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
发光强度
I，(Iv)
坎[德拉]
cd
物质的量
n，(ν)
摩[尔]
ml
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
质量
m
时间
t
电流
I
热力学温度
T
发光强度
I，(Iv)
物质的量
n，(ν)
【学习目标】
1.知道力学中的几个基本物理量：质量、时间、长度，以及它们的基本单位：千克、秒、米。
2.知道力学中其他物理量的单位都是可以用基本单位导出，并会推导。
3.知道单位制和国际单位制。能通过物理量的定义和推导过程掌握各物理量的国际单位制单位。
4.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法。
【学习重难点】
1.基本量与基本单位（重点）
2.导出量和导出单位（重点）
3.应用单位制对结果进行检验（难点）
【知识回顾】
1.牛顿第二定律及其表达式
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的质量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 。
(2)表达式：F＝ ，k是比例系数，F是物体所受的 。
2.力的单位
(1)比例系数k的意义：F＝kma中k的数值由F、m、a三个物理量的单位共同决定，若三量都取国际单位，则k＝1，所以牛顿第二定律的表达式可写成F＝ 。
(2)力的单位： ，符号是N。
(3)1 N的物理意义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，称为1 N，即1 N＝ 。
【自主预习】
一、基本单位
1.物理关系式的功能：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 之间的关系。
2.基本量与基本单位：只要选定几个物理量的 ，就能够利用物理量之间的关系 出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫作 ，它们相应的单位叫作 。
3.导出量与导出单位：由基本量根据 推导出来的其他物理量叫作 ，推导出来的相应单位叫作 。
二、国际单位制
1.单位制： 单位和 单位一起组成了单位制。
2.国际单位制：是一种国际通用的、包括一切 领域的 。
3.国际单位制中的七个基本物理量和相应的基本单位
【课堂探究】
1.背景材料（中国）
（1）战国时期，各国度量衡的标准不一，给工商业发展带来很大不便。商鞅变法前，秦国各地度量衡不统一。为了保证国家的赋税收入，制造标准的度量衡器，要求全国统一施行。
从“商鞅量”中得知，商鞅规定的1标准尺约合今0.23公尺，1标准升约合今0.2公升。由量器及其铭文可知，当时统一度量衡一事是十分严肃认真的。商鞅还统一了斗、桶、权、衡、丈、尺等度量衡。要求秦国人必须严格执行，不得违犯。
（2）我国亦有“伸掌为尺”的说法。三国时期王肃编的《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；从秦朝至清末的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化，其差距相当悬殊。
（3）1930年代，南京国民政府为了与国际接轨，并统一中国度量衡制度，解决不同地区之间度量衡差异给经济发展带来的障碍 ，促进经济发展，进行了度量衡改革。为满足广大人民群众的习惯需要，将“库平营造制”改革为“市制”，为与国际接轨，将“市制”与国际标准制方便换算。特将“一营造尺”改为“一市尺”，等于33.33厘米=0.3米；一公里等于二市里。“一库平斤”改为“一市斤”等于500克=0.5公斤。 因此，我们可以认为，在1950年之时，一米等于3市尺。但是由于众所周知的原因，南京国民政府的改革度量衡制度并不是很彻底，在很多地方，由于政令不一，各种度量衡的计算单位仍在混用。这种情况一直到中华人民共和国建立之后，1959年国务院下达《关于统一我国计量制度的命令》后才得到彻底的改观。
2.背景材料（欧洲）
各个国家、地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位。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7.62cm；在荷兰，1掌尺相当于10cm；英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.3048m。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英寸等于2.54cm。这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个单位。他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91cm，定为1码。
3.背景材料（美国）
20世纪末美国曾发射一个火星探测器, 在设定环绕轨道半径时，没有进行单位换算，导致探测器离火星过近, 温度过高而起火，随后脱离轨道坠入火星的大气层。 致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器。
思考与讨论：
计量一头大象的质量时常用吨（t）做单位，但在计量人的质量时却用千克（kg）做单位。自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？
基本单位
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。
1.这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫 ；
长度： 、km、cm
时间： 、min、hur
质量： 、g、mg
2.由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做 。
速 度： 、km/h
加速度： 、cm/s2
力： 、kg·m/s2
密 度： 、g/cm3
3.由基本单位和导出单位一起组成 。
二、国际单位制
（一）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 ,简称SI。
在力学范围内，规定 、 、 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。
（二）七个基本物理量和相应的基本单位
（三）典例突破
【例题】 一个静止在光滑水平面上的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？ 5s内通过的路程是多大？
思考与讨论：
小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积的计算公式为：小红说，从单位关系上看，这个公式是错误的。她的根据是什么？
（四）基本单位的定义
(1)秒的定义：
铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631 770个周期的持续时间为1 s。现在测量时间的最精准仪器是原子钟。
(2)米的定义：光在真空中 时间间隔所经路径的长度。
(3)千克的定义：
国际千克原器的质量为1千克 。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂铱合金制成的圆柱体，高度和直径均为39 mm。2018年，第26届计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义，1 kg＝h/6.62607015×10-34m2 ·s-1
课堂小结：
【自我测评】
1．物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量单位之间的关系，因此，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做基本量，它们相应的单位叫做基本单位。下列各组选项中均属于力学中基本量的是（ ）
A．千克、米、秒B．米、千克、牛顿C．质量、时间、长度D．位移、速度、时间
2．下列器材中，不是测量国际单位制中力学基本量的工具的是（ ）
A．天平B．弹簧测力计
C．秒表D．刻度尺
3．2020年7月26日，我国水陆两栖飞机“龙”AG600安全飞行约28分钟，实现海上首飞成功.该机机长37米，最大起飞重量53.5吨.在这则新闻中涉及了质量、长度和时间及其单位，在国际单位制中，下列说法中正确的是（ ）
A．秒是国际单位制中力学三个基本物理量之一
B．“千克米每二次方秒”被定义为“牛顿”，所以“牛顿”是国际单位制中的基本单位
C．新闻中涉及的“28分钟、37米和53.5吨”中，只有米是国际单位制中的基本单位
D．两个或更多的符号表示的单位一定是导出单位
4．某文献中出现的单位“m/s3”与以下哪个物理量随时间的变化率有关（ ）
A．速度B．加速度C．位移D．力
5．磁悬浮列车高速运行时，受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，即，则比例系数k的单位是（ ）
A．kg/mB．
C．D．
6．杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。若E表示杨氏模量，弹性体原长为，形变量为，横截面积为S，所受压力为F，则有。在国际单位制中，E的单位为（ ）
A．B．
C．D．
7．匀强电场中有一与电场垂直的平面，面积为S，该电场的电场强度随时间的变化率为，静电力常量为k，则对应物理量的单位是（ ）
A．欧姆B．伏特C．安培D．法拉
8．刘老师给小朋友演示飞机模型AS-6的起飞过程，小朋友们都集中精力认真观看。已知飞机模型AS-6在跑道上滑行的过程中获得的升力F跟速度的三次方v³成正比，跟模型的总质量m成反比。其表达式可写为那么k的单位是（ ）
A．B．C．D．
【学后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
m
质量
m
(公斤)
kg
时间
t
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
发光强度
I，(Iv)
坎[德拉]
cd
物质的量
n，(ν)
摩[尔]
ml
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
质量
m
时间
t
电流
I
热力学温度
T
发光强度
I，(Iv)
物质的量
n，(ν)
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