2020-2021学年高中物理学案：4.4-力学单位制(人教版必修1).docx

4.4力学单位制目标定位1.知道单位制、基本单位和导出单位的概念.2.明确国际单位制中七个基本物理量和力学中三个基本物理量及其单位.3.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法一、基本单位和导出单位1基本量：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2基本单位：所选定的几个基本量的单位叫做基本单位力学中选定长度、质量和时间为基本量，它们的单位米、千克、秒为基本单位3导出单位：由基本量依据物理关系推导出来的其他物理量的单位，例如速度、加速度的单位，叫做导出单位想一想：一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位肯定是导出单位吗？答案是；导出单位是由基本物理量的物理关系推导出来的单位，所以都是由两个或两个以上的基本单位的符号表示二、单位制和国际单位制1单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制2国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，简称SI.想一想：赛车竞赛中两辆摩托车的速度分别为v1160 km/h，v250 m/s，甲同学说v1v2，乙同学说v1v1.一、对单位制的理解单位制包括国际单位制和常用单位制，1国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、发光强度(I)、物质的量(n)七个量为基本物理量2国际单位制包括力学单位制和其他单位制；力学单位制中包括基本单位和导出单位基本单位长度l，单位：m；质量m，单位：kg；时间t，单位：s.常用的导出单位速度(v)，由公式v导出，单位：m/s.加速度(a)，由公式a导出，单位：m/s2.力(F)，由公式Fma导出，单位：N(kgm/s2)此外还有功、功率、压强等等例1现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空(填序号字母)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，作为基本物理量的有_(3)在国际单位制中属于基本单位的是_，属于导出单位的是_解析(1)题中全部各项中，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，作为基本物理量的有：质量、长度、时间故此空填“E、H、I”(3)在国际单位制中属于基本单位的是秒和千克，属于导出单位的是米/秒，牛顿故应填“F、J”；“B、C”答案(1)ADEHI(2)EHI(3) FJBC针对训练关于国际单位制下列叙述中正确的是()A在力学的国际单位制中，力的单位、质量的单位、位移的单位选定为基本单位B牛顿、千克米每二次方秒都属于力的单位C在厘米、克、秒制中，重力加速度g的值等于9.8 cm/s2D中华人民共和国计量法规定：中华人民共和国接受市制单位解析力学的国际单位制中，时间的单位、质量的单位、位移的单位选定为基本单位，故A错误；单位制中的导出单位就是依据基本单位，由物理的规律公式推导而得到的规定力的单位是牛顿，由牛顿其次定律得，Fma，1 N1 kgm/s2，故B正确；在物理问题的分析计算过程中，可以接受不同的力学单位制，并非只能接受国际制单位而不能接受其他单位但在同一运算式中必需接受同一单位制这是物理问题的求解过程中必需遵循的一个基本原则，在厘米、克、秒制中，重力加速度g的值等于9.8 cm/s2，故C正确；我国接受的也是国际单位，故D错误故选B、C答案BC二、单位制在计算中的应用1单位制可以简化计算过程计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，用国际单位制中的基本单位和导出单位表示，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算简便2单位制可检查物理量关系式的正误依据物理量的单位，假如发觉某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与接受的单位制中该量的单位不全都，那么该公式或计算结果确定是错误的3比较某个物理量不同值的大小时，必需先把它们的单位统一到同一单位制中，再依据数值来比较例2一列质量为103 t的列车，机车牵引力为3.5105 N，运动中所受阻力为车重的0.01倍列车由静止开头做匀加速直线运动，速度变为180 km/h需多长时间？此过程中前进了多远距离？(g取10 m/s2)解析列车总质量m103 t106 kg，总重力Gmg10610 N107 N，运动中所受阻力F0.01G0.01107 N1105 N.设列车匀加速运动的加速度为a.由牛顿其次定律得F牵Fma，则列车的加速度为am/s20.25 m/s2.列车由静止加速到v180 km/h50 m/s所用时间为t s200 s.此过程中列车的位移为x m5103 m5 km.答案200 s5 km借题发挥应用物理公式计算前应先将各物理量的单位在同一单位制中统一，一般统一到国际单位假如已知各物理量都是国际单位制中单位，所求量也肯定是国际单位制中单位，故在计算式中不必一一写出各物理量的单位，而只是在计算式的后面写出所求量的单位就行针对训练物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强，其定义式为p，它的单位是帕斯卡(Pa)，是一个导出单位在国际单位制中，力学的基本单位有：千克(kg)、米(m)、秒(s)，用上述单位表示压强的单位应为()Akgms2 Bkg/(ms2)Ckgm2s2 Dkg/(m2s2)解析压强定义式为p，它的单位是帕斯卡(Pa)，依据牛顿其次定律Fma知，1 N1 kgm/s2.而面积S的单位是m2.所以1 Pa1 kg/(ms2)，故选B.答案B对单位制的理解1在国际单位制中，力学的三个基本单位是()AN、kg、s BN、m、sCm、kg、s Dkg、s、cm答案C2下列叙述中正确的是()A在力学的国际单位制中，力的单位、质量的单位、位移的单位选定为基本单位B牛、千克米每二次方秒都属于力的单位C若长度单位用厘米，时间单位用秒，重力加速度g的值等于98 cm/s2D在力学计算中，如无特殊说明，全部涉及的物理量的单位都应取国际单位解析力的单位是导出单位，A错，1牛1千克米/秒2，牛、kgm/s2是力的单位，B对，1 m100 cm，故g9.8 m/s2980 cm/s2，C错，D对答案BD单位制在计算中的应用3轿车的加速度大小是衡量轿车加速性能的一项重要指标，近年来，一些高级轿车的设计师在关注轿车加速度的同时，提出了一个新的概念，叫做“加速度的变化率”(即加速度的变化a与时间t的比值)，用“加速度的变化率”这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢轿车的加速度变化率越小，乘坐轿车的人感觉越舒适下面四个单位中，适合做加速度变化率单位的是()Am/s Bm/s2 Cm/s3 Dm/s4解析由于加速度的单位是m/s2，所以加速度的变化量aa2a1，单位也是m/s2，所以加速度的变化率的单位为m/s3；故选C.答案C4质量为10 g的子弹，以300 m/s的速度，水平射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹穿出时的速度为200 m/s，板厚10 cm，求子弹受到木板的平均作用力解析子弹的质量为m10 g0.01 kg，木板厚度为d10 cm0.1 m，由运动学公式可求得子弹的加速度为a2.5105 m/s2，由牛顿其次定律求出子弹所受的平均作用力为Fma2.5103 N，负号说明子弹受到的是阻力，方向与运动方向相反答案2.5103 N，方向与运动方向相反(时间：60分钟)题组一对单位制的理解1下列关于单位制及其应用的说法不正确的是()A基本单位和导出单位一起组成了单位制B选用的基本单位不同，构成的单位制也不同C在物理计算中，假如全部已知量都用同一单位制的单位表示，只要正确应用物理公式，其结果就肯定是用这个单位制中的单位来表示D一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不肯定同时确定单位关系解析A、B为单位制的一般性描述，是正确描述；在物理计算中，物理公式既确定了各物理量间的数量关系，又同时确定了其单位关系，故错误的说法为D.答案D2关于国际单位制，下列说法正确的是()A国际单位制是世界各国统一使用的一种通用的单位制B各国均有不同的单位制，国际单位制是为了便利沟通而接受的一种单位制C国际单位制是一种基本的单位制，只要在物理运算中各物理量均接受国际单位制中的单位，则最终得出的结果的单位必定是国际单位制中的单位D国际单位制中的基本单位所对应的物理量是长度、能量、时间解析国际单位制中，规定了七种基本量与基本单位，即长度(m)、质量(kg)、时间(s)、电流(A)、热力学温度(K)、物质的量(mol)、发光强度(cd)国际单位制就是各国都要统一接受的通用单位制，故A正确国际单位制的重要作用之一，就是便于在世界各国的政治、经济、科技、文化等领域中的沟通，故B正确为了物理运算的简捷、便利，才有了国际单位制的统一规定只要运算过程中各量均接受国际单位制中的单位，最终得到的结果的单位也必定是国际单位制中的单位这是国际单位制的又一重要作用，故C正确国际单位制中规定基本单位的物理量中没有“能量”，故D错误答案ABC3下列单位与牛顿等价的有()Akgm/s2 BJ/mCkgm/s Dm2/kgs解析由牛顿其次定律Fma可得1 N1 kgm/s2，A正确；依据做功公式WFl得1 J1 Nm，所以1 N1 J/m，B正确答案AB4下列关于重力和质量的单位以及关系的叙述中，正确的是()A在地面上质量为1 kg的物体，其重力约为10 NB1 kg10 NC1 kg的质量约为10 ND10 N的力约为1 kg的质量解析质量为1 kg的物体，在地球上不同的地理位置，不同的高度，甚至不同的星球上，其重力加速度有所不同，故其重力也有所不同，可以说在地面上物体质量为1 kg，其重力约为10 N，但不能说1 kg的质量约为10 N，或10 N的力约为1 kg的质量，质量和重力是两个不同的物理量，故B、C、D错误，A正确答案A题组二单位制在计算中的应用5声音在空气中的传播速度v与空气的密度、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()Avk BvCv Dv解析国际单位制中p的单位是N/m2，1 N1 kgm/s2，的单位是kg/m3，代入可得m/s，而m/s即为速度的单位，故B正确答案B6雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即FfkSv2，则比例系数k的单位是()Akg/m4 Bkg/m3 Ckg/m2 Dkg/m答案B7在解一道计算题时(由字母表达结果的计算题)一个同学解得位移x(t1t2)，用单位制的方法检查，这个结果()A可能是正确的B肯定是错误的C假如用国际单位制，结果可能正确D用国际单位制，结果错误，假如用其他单位制，结果可能正确解析可以将右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式看得到的单位是否和位移x的单位全都；还可以依据Fma，av/t，vx/t，将公式的物理量全部换算成基本物理量的单位，就简洁推断了在x(t1t2)式中，左边单位是长度单位，而右边的单位推知是速度单位，所以结果肯定是错误的，单位制选的不同，不会影响结果的精确性，故A、C、D错，B对答案B8质量m200 g的物体以加速度a20 cm/s2做匀加速直线运动，则关于它受到的合外力的大小及单位，下列运算既简洁又符合一般运算要求的是()AF200204 000 NBF0.20.2 N0.04 NCF0.20.20.04 NDF0.2 kg0.2 m/s20.04 N解析在物理计算中，假如各物理量的单位都统一到国际单位制中，则最终结果的单位也肯定是国际单位制中的单位答案B9物理公式在确定物理量关系的同时，也确定了物理量的单位关系下面给出的关系式中，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推断下列表达式的单位，并指出这些单位所对应的物理量的名称(1)单位_，物理量名称_(2)单位_，物理量名称_(3)m单位_，物理量名称_解析将各物理量的单位都取国际单位制中的单位，再由公式导出，如：中代入单位得：s，为时间单位答案(1)s时间(2)m/s2加速度(3)N力题组三综合题组10一质量m2 000 g的木块，放在光滑水平地面上，受到三个大小均为100 N、互成120的力的作用，则物体加速度的大小是多少？若把其中一个力反向，物体的加速度大小又是多少？解析木块的质量m2 000 g2 kg，当三个力互成120时，这三个等大的力的合力为零，所以加速度a10；当其中一个力反向时，F合200 N，由牛顿其次定律得F合ma2，则a2m/s2100 m/s2.答案0100 m/s211汽车满载时总质量为5 t，从静止开头做匀加速直线运动，经5 s速度达到36 km/h，所受阻力为重力的0.02倍，求汽车的牵引力大小(g取10 m/s2)解析按国际单位制有m5103 kg，t5 s，v10 m/s由vat，得a m/s22 m/s2由牛顿其次定律得FF阻ma，则FF阻ma(0.0251031051032)N1.1104 N，故牵引力为1.1104 N.答案1.1104 N12大连某条道路上，规定车辆行驶速度不得超过30 km/h，在一次交通事故中，肇事车是一辆卡车，测得这辆车紧急刹车(车轮被抱死)时留下的刹车痕迹长为7.6 m经过测试得知这种轮胎与路面间的动摩擦因数为0.7，请推断该车是否超速(g取10 m/s2)解析刹车时的合力：Fmg由牛顿其次定律Fma得刹车时的加速度aF/mg7 m/s2由运动学公式v2v2ax得v010.3 m/s37.1 km/h30 km/h，所以该车超速答案超速