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4.4力学单位制教材分析本节从牛顿第二定律数学表达式F=ma，各物理量单位必须使用统一的国际单位制出发，引入新课，探究物理量的单位，培养学生逻辑推理、探究、创新的思维水平。
由学生根据已学的物理量和日常生活中的事实，体验数量后面必有单位，才能构成一个完整的概念。
探究物理量单位如何确定及利用单位制对一些问题实行判断。
教学目标知识与技能1、理解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位；2、理解单位制在物理计算中的作用1、让学生理解到统一单位的必要性．2、使学生理解单位制的基本思想．3、培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化．4、通过学过的物理量理解单位的重要性，知道单位换算的方法．情感、态度与价值观1、使学生理解建立单位制的重要性，理解单位制的基本思想．2、理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、让学生理解单位制与促动世界文化的交流和科技的关系．4、通过一些单位的规定方式，理解单位统一的重要性，并能使用单位制对计算过程或结果实行检验教学重点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．3、单位制．教学难点统一单位后，计算过程的准确书写教学过程一、预习检查、总结疑惑检查落实知道了学生的预习情况并理解了学生的疑惑，使教学具有了针对性二、情景导入、展示目标展示张飞和姚明的图片师：大家都理解这两个人吧．生：理解，一个是张飞，一个是姚明．师：那么大家知道他们的身高是多少呢?生：《三国演义)上说张飞身高9尺．师：按照现在的计算方法，张飞的身高应该是多少?生：三尺是1 m，张飞的身高应该是3m．师：姚明在当代应该是身高极大的人了，他的身高是多少?生：2．26m．看起来张飞要比姚明高很多，打篮球一定挺厉害．师：并不是张飞比姚明高，而是古代的尺和现代的尺不一样．在我国有“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 9m到0．355 8m 的变化，其差别相当悬殊．师：大家假如经常看NBA介绍时会发现姚明的身高并不是说成2．26m，而是怎样介绍的呢?生：我记得好像是几英尺几英寸，具体数值记不清了．师：1英尺等于0．304 8m，1英寸为2．54 cm．大家假如不记得的话能够重新计算一下，也能够计算一下自己的身高是多少．大家知道尺和英尺是怎样来得吗?生：不知道．多媒体介绍．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．在遥远的古埃即时代，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 cm而在荷兰，1掌尺却相当于10cm．英尺是8世纪英王的脚长， 1英尺等于0.304 8 m．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2．54cm．这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个长度单位．他把从启己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91 cm，定为1码．到了1101年，亨利一世在法律上认定了这个度量单位，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．”两臂伸开长八尼，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 m到0.355 8m的变化，其差别相当悬殊．多媒体展示学习目标，强调重难点。
《力学单位制》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 了解国际单位制的基本概念。
2. 掌握基本单位的概念及意义。
3. 理解长度、质量、时间等物理量的单位转换。
4. 学会应用单位制进行物理计算和解释现象。
二、教学重难点1. 教学重点：掌握基本单位，理解长度、质量、时间等物理量的单位转换。
2. 教学难点：在实际问题中灵活应用单位制进行计算和解释现象。
三、教学准备1. 准备教学PPT，包含图片、案例和相关概念的解释。
2. 准备相关实验器材，用于演示单位制的应用。
3. 准备适当数量的练习题，用于学生巩固和应用所学知识。
4. 确保实验室或教室的设备安全，并确保学生对实验器材的使用了解。
四、教学过程：本节内容主要是使学生掌握力学单位制的基本知识，能进行简单的单位换算，知道使用国际单位制的好处。
教学过程包括介绍、导入、讨论、实验和总结等几个环节。
（一）引入课题教师可以通过以下问题引入课题：1. 物理学中的基本量有哪些？2. 这些基本量的单位是如何规定的？3. 使用国际单位制的好处是什么？（二）介绍单位制教师向学生介绍国际单位制（SI）的基本概念，包括基本单位、导出单位和单位换算。
同时，教师也可以介绍其他常用的单位制，如英制、米制等。
（三）讨论单位制教师引导学生讨论一些常见的物理量及其单位，例如速度、加速度、力、能量等。
学生可以分组讨论，并尝试使用不同的单位制进行单位换算。
教师对学生的讨论进行点评和指导。
（四）实验演示教师进行实验演示，让学生更直观地了解单位制的重要性。
例如，教师可以演示不同单位制下重力加速度的数值差异，让学生了解使用国际单位制可以避免因单位不同而导致的数值误差。
（五）总结与反馈教师对本节课的内容进行总结，强调国际单位制的重要性，并鼓励学生在实际应用中积极使用国际单位制。
同时，教师也可以让学生回答一些与本节课内容相关的问题，以检查学生的学习效果。
教学设计方案（第二课时）一、教学目标1. 了解国际单位制的基本概念和单位定义。
第四章牛顿运动定律第四节力学单位制【学习目标】1.明确国际单位制及七个基本物理量和力学中的三个基本物理量2.清楚力的作用是相互的，清楚作用力和反作用力的概念【知识点详细解析】知识点一、单位制与国际单位制1．单位制(1)基本单位：所选定的基本物理量的单位．①物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位．②在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位．长度的单位有：厘米(cm)、米(m)、千米(km)等．质量的单位有：克(g)、千克(kg)等．时间的单位有：秒(s)、分(min)、小时(h)等．(2)导出单位：根据物理公式中其他物理量和基本物理量的关系，推导出的物理量单位．从根本上说，所有的物理量都是由基本物理量构成的，在力学范围内，所有的力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物理量组成的，因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物理量的单位．(3)单位制：基本单位和导出单位的总和叫做单位制．由于基本单位的选择不同，历史上力学中出现了厘米、克、秒制和米、千克、秒制两种不同的单位制，工程技术领域还有英尺、秒、磅制等单位制．2．国际单位制(1)国际单位制：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，叫做国际单位制，其法文简称为SI．以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位．【典型例题】类型一、力学单位制【高清课程：力学单位制、牛顿第三定律 例2】例1、声音在空气中的传播速度v 与空气的密度p 、压强p 有关，下列速度的表达式(k 为比例系数，无单位)中正确的是( )A ．Pv k ρ= B ．v = C ．v = D ．v【答案】B【解析】由各物理量的单位之间的关系确定表达式是否正确．压强p 可由公式p ＝F /s 求得，则其单位为222kg m /s kg /(m s )m =kg /(m ·s 2)．密度ρ可由公式ρ＝m /V ，求得，则ρ的单位为kg /m 3．由于题中k 无单位，则pk ρ的单位为m 2/s 2，显然不是速度的单位，A m /s ，B 正s /m ，也不是速度的单位，C kg /(m 2·s )，不是速度的单位，D 错误．综上所述，正确选项应为B ．【总结升华】采用国际单位制，为我们提供了一种比较简便的验证法．例2、现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空．(填写字母的代号)A ．密度B ．米/秒C ．牛顿D ．加速度E ．质量F ．秒G ．厘米H ．长度I ．时间J ．千克(1)属于物理量的是________________．(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有________________．(3)在国际单位制中的基本单位是________________，属于导出单位的是________________．【答案】(1)A 、D 、E 、H 、I (2)E 、H 、I (3)F 、J B 、C【解析】(1)题中所有各项中，属于物理量的是：密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A 、D 、E 、H 、I ”．(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有质量、长度、时间．故此空填“E 、H 、I ”．(3)此题中给定的选项内是国际单位制的基本单位的有：“千克、秒”；属于导出单位的是：“米/秒、牛顿”．故第一个空填“F 、J ”，第二个空填“B 、C ”．【总结升华】只有理解题意，明确物理量和单位的基本特征，才能作出正确判断．同时，必须把物理量与物理量的单位严格区分开来，不能混淆．例3、一辆质量为4×103 kg 的汽车在水平地面上匀速行驶．某个时刻关闭发动机，经过20 s 滑行40 m 而停下来，求汽车所受阻力为多大?【答案】 800N【解析】根据题意可判断汽车关闭发动机后在阻力作用下做匀减速运动，结合运动学公式求出汽车运动的加速度，再根据牛顿第二定律求出阻力F ．选汽车为研究对象，则根据速度公式和位移公式可得：0＝v 0-at ．根据位移公式，得 2012x v ta t =-． 由以上两式解得 22x a t =，02x v t =． 这时，只要正确确定已知量单位(要统一)，可以不把各量单位代入：222240m /s 0.2m /s (20)a ⨯==，0240m /s 4m /s 20v ⨯==． 根据牛顿第二定律知汽车所受阻力：F ＝ma ＝4×103×0.2N ＝800 N ．【总结升华】在物理计算中，为了使计算过程简洁、清晰，所有的已知量都用国际单位制的单位来表示，那么只要正确地应用物理公式，计算结果必定是用国际单位制的单位来表示的．举一反三【变式】下列有关力学单位制的说法中，正确的是( )A ．在力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位B ．力学单位制中，选为基本单位的物理量有：长度、时间、质量C ．力学单位制中，采用国际单位制的基本单位有：千克、米、秒D ．单位制中的导出单位可以用基本单位来表示【答案】B 、C 、D【解析】在国际单位制中共有七个物理量的单位被作为基本单位，其中力学部分的有长度的单位：m ；质量的单位：kg ；时间的单位：s ．而其余物理量的单位都在这些基本物理量的基础上应用公式推导而得出，即其他物理量的单位(导出单位)由基本单位来表达．国际单位制只是诸多单位制中的一种，在实际生活中还存在有其他的单位制．在分析和计算时可采用其他单位，A 错．B 、C 、D 正确．。
4 力学单位制【例题解析】例１在下面列举的物理量单位中，属于国际单位制力学基本单位的是（）A.千克（kg）B.米（m）C. 牛（N）D. 秒（s）解析: 在上面列举的物理量单位中，属于国际单位制力学基本单位的是千克（kg）、米（m）、秒（s），正确选项为A、B、D。
点评：国际单位制中的物理量基本单位有长度单位米（m）、质量单位千克（kg）、时间单位秒（s）、电流单位安（A）、热力学温度单位开（K）、发光强度单位坎（cd）、物质的量的单位摩（mol），共7个。
其中米、千克、秒属于力学基本单位，安属于电磁学基本单位，坎在中学物理中不作介绍。
例2 在下面的物理量和单位中（）①密度②牛③米/秒④加速度⑤长度⑥质量⑦千克⑧时间A.属于国际单位制中基本单位的是①⑤⑥⑧B.属于国际单位制中基本单位的是⑦C.属于国际单位的是②③⑦D.属于国际单位的是④⑤⑥解析：密度、加速度、长度、质量和时间不是单位的名称，而是物理量的名称。
千克是国际单位制中的基本单位。
牛、米/秒是国际单位制中的导出单位，千克是国际单位制中的基本单位，都属于国际单位。
正确选项为B、C。
点评：要牢记物理量的名称和物理量单位的名称和符号，了解基本单位和导出单位的概念。
例3 一个原来静止的物体，质量是7.0kg，受到14N的力的作用，求物体的加速度和5.0s末的速度的大小．解答：由于m=7.0kg，F=14N，t=5.0s．所以物体的加速度物体的末速度v t=at=2.0 m／s2×5.0s=10m／s．点评：题中的已知量都用国际单位制的单位来表示，得到的答案也是用国际单位制的单位来表示的，因此，解题时就没有必要在式子中一一写出各个物理量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位就可以了．例4 一辆质量为1.0×103kg的小汽车正在以10m／s的速度行驶．现在让它在12.5 m 的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力．解析：由于v0=10m／s，s=12.5m，v t=0，可求出再由m=1.0×103kg和a=-4m／s2求出F ＝ma=1.0×103×（-4）N ＝-4.0×103N ．F 是负值，表示力的方向跟汽车的速度方向相反．点评： 本题所给出的物理量的单位都是国际单位制中的单位，所以可直接带入进行运算。
若个物理量的单位不在同单位之中必须先统一到同一单位制中。
例5 一个静止在水平面上的物体，质量是2.0kg ，在水平方向受到4.4N 的拉力，物体跟平面的滑动摩擦力是2.2N ．求物体4.0s 末的速度和4.0s 内发生的位移．解析：对物体受力分析如图4—4—1所示，由于F=4.4 N ，f=2.2 N ，m=2.0 kg ，t=4.0s ． 而F 合=F-f ，F 合=ma ，可以得到所以，物体4.0s 末的速度v t =at=1.1×4.0m／s=4.4m ／s ，物体在4.0s 内发生的位移点评： 本题是牛顿第二定律与运动学知识相结合的问题，在这一问题中要注意加速度的正负号问题。
【基础训练】1．下列说法中正确的是（ ）A. 质量是物理学中的基本物理量B. 长度是国际单位制中的基本单位C. 千克·米/秒（kg·m/s ）是国际单位制中的导出单位D. 时间的单位小时（h ）是国际单位制中的导出单位2． 下列单位中，属于国际单位制中加速度的单位的是（ ）A. 厘米/秒2（cm/s 2）B. 米/秒2（m/s 2）C. 牛/千克（N/kg ）D. 牛/米（N/m ）3． 关于力的单位，下列说法中正确的是（ ）A. 力的单位是根据公式F=ma 和基本单位推导出来的B. 在国际单位制中，力的单位用“牛（N ）”是为了使牛顿第二定律公式中的比例系数k=1C. 1N=105g·cm/s 2D. 在力学中，牛（N ）是一个最主要的基本单位4． 在下列几组仪器中，测量国际单位制规定的三个力学基本物理量可用的仪器是（ ）A. 米尺、弹簧秤、秒表B. 米尺、测力计、打点计时器C. 量筒、天平、秒表D. 米尺、天平、秒表5． 质量m =200g 的物体，测得它的加速度a =20cm/s 2，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 000NB. F =0.2×0.2=0.04NC. F =0.2×0.2=0.04D. F =0.2×0.2 N =0.04N6． 完成下列单位换算：3t= kg ；72km/h= m/s ；40cm/s 2= m/s 2；2N/g= m/s 2。
7. 物体只受重力作用时，产生的加速度就是重力加速度．北京地区的重力加速度g=9.801m ／s 2，广州地区的重力加速度g=9.788m ／s 2，试求质量为1.000kg 的物体，在北京和广州所受的重力各是多少牛．8．一辆汽车的质量是 1.0×103kg ，行驶速度是15m ／s ，紧急刹车时受到的阻力是6.0×103N ，求刹车后5.0s 内的位移．【能力提高】1．请把下列物理量与单位一一对应起来（用直线连接）(1) 力 A. kg·m 2/s 3（2）压强 B. kg·m/s 2（3）功 C. kg·m 2/s 2（4）功率 D. kg/(s 2·m)2．一个恒力作用在质量为m 1的物体上，产生的加速度为a 1；作用在质量为m 2的物体上，产生的加速度为a 2。
若这个恒力作用在质量为m 1+ m 2的物体上，则产生的加速度等于（ ）A. a 1 a 2B. 21a a C. 2121a a a a + D. 2121a a a a + 3．下列说法错误的是（ ）Ａ．在有关力学的计算中，只能采用国际单位制，不能采用其他单位制Ｂ．力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、物质的量和速度Ｃ．牛顿是国际单位制中的一个基本单位，因他在力学中出现频率很高Ｄ．单位制中的导出单位可以用基本单位来表达4．下列说法正确的是（ ）A. 在力学单位制中，若采用cm 、g 、s 作为基本单位，则力的单位为牛顿B. 在力学单位制中，若采用m 、kg 、s 作为基本单位，则力的单位为牛顿C. 牛顿是国际单位制中的一个基本单位D. 牛顿是力学单位制中采用国际单位的一个导出单位5． 声音在空气中的传播速度v 与空气的密度ρ、压强p 有关，下列关于空气中声速的表达式（k 是比例系数，无单位）中正确的是（ ）A. ρkpv = B. ρkpv = C. pk v ρ= D. ρkp v = 6．物理公式在确定物理量间数量关系的同时，也确定了物理量间的单位关系。
下面给出的式子中，l 是长度，v 是速度，m 是质量，g 是重力加速度，这些量都用国际单位制单位。
试判断下列式子的单位，并指出这些单位所对应的物理量的名称： (1) gl ，单位 ，物理量名称 ； (2) lv 2，单位 ，物理量名称 ； (3) lv m 2，单位 ，物理量名称 。
7．质量为1.5t 的汽车在前进中遇到的阻力是车重的0.05倍，汽车在水平地面上做匀加速直线运动时，5s 内速度由36km/h 增至54km/h 。
求汽车发动机的牵引力的大小。
（g 取10m/s 2）8．一艘在太空飞行的宇宙飞船的质量为3t ，开动推进器3s 的时间内，飞船的速度增加了90cm/s ，则推进器产生的推力有多大？【开阔视野】纳米走近我们生活1、纳米是什么 随着科学家的一次次努力，“纳米”这个几年前对我们十分生疏的字眼，眼下却频频出现在我们的视野里。
纳米是一个长度单位，1纳米等于十亿分之一米，20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。
90年代起，各国科学家纷纷投入一场“纳米战”：在0.10至100纳米尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动的规律和特性。
2、中国人的贡献1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。
1998年，清华大学范守善小组在国际上首次把氮化镓制成一堆纳米晶体。
同年。
我国科学家成功制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为“稻草变黄金——从四氯化碳制成多刚石”。
1999年，北京大学教授薛增泉领导的研究组在世界上首次将单壁纳米管组装竖立在金属表面，并组装出世界上最细且性能最良好的扫描隧道显微镜用探针；中科院成会明博士领导的研究组合成出高质量的碳纳米材料，被认定为迄今为止“储氢纳米碳管研究”领域最令人信服的结果；中科院物理所研究员解思深领导的研究组研制出世界上最细的碳纳米管——直径0.5纳米，已十分接近碳纳米管的理论极限值0.4纳米，这个研究小组还成功地合成出世界上最长的纳米碳管，创造了“3毫米的世界之最”。
在主题为“纳米”的争夺战中，中国人频频露脸，尤其在碳纳米管合成以及高密度信息存储等领域，中国实力不容小觑。
3、纳米走近我们的衣、食、住、行科学界的努力，使“纳米”不再是冷冰冰的科学词语，它走出实验室，渗透中国百姓的衣、食、住、行。
居室环境日益讲究环保，传统的涂料耐洗刷性差，时间不长，墙壁就会变得斑驳陆离。
现在有了加入纳米技术的新型油漆，不但耐洗刷性提高了十多倍，而且有机挥发物极低，无毒无害无异味，有效解决了建筑密封性增强所带来的有害气体不能尽快排出的问题。
人体长期受电磁波、紫外线照射，会导致各种发病率增多或影响正常发育。
现在，加入纳米技术的高效防辐射服装——高科技电脑工作装和孕妇装问世了。
科技人员将纳米大小的抗辐射物质掺入到纤维中，制成了可阻隔95％以上紫外线或电磁波辐射的“纳米服装”，而且不挥发、不溶水，持久保持防辐射能力。
同样，化纤布料制成的衣服因摩擦易产生静电，在生产时加入少量的金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。
白色污染也遭遇到“纳米”的有力挑战。
科学家将可降解的淀粉和不可降解的塑料通过特殊研制的设备粉碎至“纳米级”后，进行物理结合，用这种新型原料可生产出100％降解的农用地膜、一次性餐具、各种包装袋等类似产品。
农用地膜经4至5年的大量实验表明：70到90天内，淀粉完全降解为水和二氧化碳，塑料则变成对土壤和空气无害的小颗粒，并在17个月内同样完全降解为水和二氧化碳。
专家评价说，这是彻底解决白色污染的实质性突破。
从电视广播、书刊报章、互联网络，我们一点点认识了“纳米”，“纳米”也悄悄改变着我们。
