2019-2020年高一物理 第三章 牛顿运动定律 五、力学单位制(第一课时) 人教大纲版第一册.doc

2019-2020年高一物理 第三章 牛顿运动定律 五、力学单位制(第一课时) 人教大纲版第一册从容说课单位制的知识本身是独立于牛顿运动定律的，但国际单位制中的力的单位牛顿是应用牛顿第二定律推导出来的，因此在本章中安排了这一节内容.本节通过实例分析说明物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，并介绍了基本单位和导出单位的概念以及力学中的三个基本单位，在教学中应注意讲清单位制的作用，弄清物理公式和物理量的单位之间的关系 本节课的教学目标定位如下： 1了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位 认识单位制在物理计算中的作用 本节课的教学重点定位于；什么是基本单位，什么是导出单位； 力学中的三个基本单位 本节课的教学难点是统一单位后，计算过程的正确书写 本节课采用讲练法和归纳法，使学生理解单位制在物理计算中的作用 本节课的教学程序设计如下： 首先让学生知道单位是为了测量、比较量的大小而建立的然后通过实例分析，使学生明确：物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，并在此基础上介绍基本单位和导出单位的概念，以及在力学中的三个基本单位，并且导出力学中常见的其他单位最后通过实例让学生了解单位制在物理计算中的作用是可以省去计算过程中单位的代人，从而使计算简单明了，并对今后物理计算中单位的使用提出了规范的要求教学目标一、知识目标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.3.明确单位制在物理计算中的应用.二、能力目标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.三、德育目标使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想.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.教学方法讲练法、归纳法.教学用具投影仪、投影片.课时安排1课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标1.知道什么是单位制，知道力学中的三个基本单位.2.认识单位制在物理计算中的作用.学习目标完成过程一、导入新课教师不同的数字可以反映出其大小，那么我们在比较物理量时，是否可以只用数字来比较呢？学生不可以.教师为什么呢？试举例说明.学生因为仅凭数字的大小关系并不能确定物理量的大小关系.例如：两人身高分别为160和1.70时，我们就很难说明哪个人的身高要高一些.要想能比较还必须加上单位.教师由此可见，我们在对物理量进行描述时，除了有数外，还必须有单位.那么，各物理量的单位间有何关系呢？本节我们一起来讨论这一问题.二、新课教学(一）基本单位和导出单位教师用投影片出示（1）某人从相距15 km的甲地到乙地，需要3 h，则此人的行进速度是多少？（2）某电动玩具半秒钟内，绕长为2.5 m的轨道转了一圈，试求此电动玩具的速度？（3）试求质量为15 kg的物体的重量.请同学们快速完成这三道简单题目.学生活动完成上述题目.教师检查运算结果.学生甲人行进的速度是:v=5 km/h.学生乙电动玩具的速度：v=5 m/s.学生丙物体的重量为：G=150 N.教师请问甲、乙、丙三位同学，你们是怎么样来确定计算结果的单位的呢？学生甲我在用公式计算时，距离的单位取km，时间单位取h.根据公式即可推出：速度的单位是：km/h.学生乙我在用公式计算时，距离的单位取m，时间的单位取s.根据公式推导出速度的单位是：m/s.学生丙我在用公式计算时，质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2.根据公式推导出重量的单位：kgm/s2=N.教师总结从同学们上面的推导及运算过程可知：物体公式在确定数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系. 用复合投影片出示计算结果如下表：公式已知量数量单位所求量数量单位v=距离15km速度5km/h时间3hv=距离2.5m速度5m/s时间0.5sG=mg质量15kg重量150N重力加速度10m/s2巩固练习试利用公式推导：压强、功、密度三个物理量的单位.学生活动应用公式进行推导.教师总结同学们可能得到了各不相同的单位，但我们必须保证公式前后的单位是一致的.只要满足这一条件，那么同学们得到的结果就是正确的.不过，不同的单位会给我们在对物理量进行比较时带来不必要的麻烦.我们返回看上表.教师用投影片显示上表.请同学们观察前两题的计算结果，其数值大小相同吗？学生相同.教师那么，我们就说这两个速度的大小是相同的，可以吗？学生不可以.教师为什么呢？学生因为它们的单位不同.教师我们能比较出哪个速度大一些吗？学生也不能.教师那么，我们怎样就能进行比较了呢？学生统一单位.教师怎样去统一单位呢？学生把公式中已知量的单位统一后，根据公式推导出的单位也就一样了.教师总结由于物理量的单位带有一定程度的任意性，所以在统一单位时不同国家可能有不同的单位.这就给经济全球化的发展带来麻烦.为了避免这种麻烦的发生，国际组织对几个基本物理量的单位作了规定（见下表），这样就使全球有了一系列通用的单位.我们把这几个量的单位叫基本单位.物理量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发光强度坎（德拉）cd物质的量摩（尔）mol教师现在请同学们利用规定的国际单位推导一下速度、加速度、力的单位.学生活动利用公式对上述物理量的单位进行推导.教师检查推导情况后，用投影片出示推导结果下表:公式已知量单位所求量单位v=smvm/stsa=vm/sam/s2tsF=mamkgFkgm/s2=NAm/s2教师总结像我们刚才所推导的速度、加速度、力的单位都是在基本单位的基础上，利用公式推导出来的.我们把这些单位叫导出单位.由基本单位、导出单位等一系列单位所构成的单位体系叫单位制，又叫国际单位制.巩固训练1.请同学们把密度的单位：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：密度、米/秒、牛顿、加速度、质量、秒、厘米、长度、时间、千克A.属于物理量的有：_.B.在国际单位制中，作为基本单位的物理量有_.C.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=m/V得：克/升=110-3 kg/110-3 m3=kg/m32.A.B.C.；（二）单位制在物理计算中的应用在物理计算中，如果所有已知量都用同一种单位制的单位表示，那么计算结果就用这种单位制的单位表示.反则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，否则，计算结果的单位很可能要出现错误.例题教学投影片出示质量为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，子弹穿出的速度为200 m/s，板厚10 cm，求子弹对木板的平均作用力.分析本题要求子弹对木板的平均作用力大小，该力又直接作用于木板.正常要选木板作为研究对象.但由于板的受力及运动情况均未说明，故选板作为研究对象不可能求出该力.根据牛顿第三定律知；作用力和反作用力总是大小相等、方向相反.故我们只要求得其反作用力便可间接求出此力，而其力的反作用力就是板对子弹的平均阻力，所以，我们关键是要求子弹穿过木板过程中所受的阻力.而这一阻力的作用对象是子弹，因此我们选子弹作为研究对象.要求子弹所受的阻力，则必清楚子弹的受力，故先对子弹进行受力分析（如图所示）.在子弹所受的重力、支持力、阻力三个力当中,重力和支持力是一对平衡力，故这两力的作用效果相抵消，即合力为零.所以子弹所受的合力就等效于阻力.根据牛顿第二定律的矢量性可知，子弹运动时的加速度a的方向就与子弹所受合力（即子弹所受阻力）方向相同，而其加速度的大小就由阻力的大小来决定.由F合=F阻=ma知，要求子弹所受阻力，则必先求子弹的加速度.由子弹运动情况知：a=(vt2-v02)/2s至此，本题得解解：因为vt=200 m/s,v0=300 m/s,s=10 cm所以由vt2-v02=2as得：a=(vt2-v02)/2s=-2.5105 m/s2又因为m=10 g=1010-3 kg=10-2 kg所以由牛顿第二定律得：Ff=F合=ma=10-2 kg(-2.5105) m/s2=-2.5103 kgm/s2=-2.5103 N根据牛顿第三定律知，板所受平均作用力：F=-Ff=2.5103 N教师总结从上述解题过程中可见，若题中各已知量的单位如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.既然如此，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.用投影片给出简化后的解题过程a=(vt2-v02)/2s= m/s2=2.5105 m/s2Ff=F合=ma=1010-32.5105 N=2.5103 N巩固训练1.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2.一原来静止的物体，质量是700 g，受到1.4 N的力的作用.求物体10 s所经过的路程？答案与解析：1.正确选项为BCD在国际单位制中共有七个物理量的单位被作为基本单位，其中是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.2.要求物体从静止开始10 s所经过的路程，根据物体的受力情况知它所做的是匀变速直线运动，所以可由s=at2来求解，而在本式中的a又是未知量，故必先求得a.由牛顿第二定律及物体的受力情况可知：F=ma即a=F/m，至此，本题得解.解：已知：m=700 g=70010-3 kg=0.7 kg ，F=1.4 N,t=10 s由牛顿第二定律：F合=ma得：a=F/m=1.4/0.7 m/s2=2 m/s2由运动学公式可知：s=at2=2102 m=100 m课堂讨论1.谈一下单位制在物理计算中的作用2.什么是基本单位？什么是导出单位？学生活动分组讨论并解答上述问题.教师点拨1单位制在物理计算中的作用：(1)可对计算结果的正误进行检验，例如用力学国际单位制计算时，只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在力学国际单位制中的单位完全统一时，该运算过程才可能是正确的，若所求物理量的单位不对，则结果一定错.(2)用同一单位制进行计算时，可不必一一写出各个已知量的单位，只在计算结果的后面写出所求物理量在该单位制下的单位即可，这样可以简化计算.2.物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系.我们可以选定几个物理量的单位作为基本单位.据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系，推导出来的其他物理量的单位叫导出单位.三、小结 投影小结思考题1.我们选定几个物理量的单位作为 ，基本单位是人为规定的. 利用物理公式由基本单位推导出来的其他物理量的单位，叫做 .2. 和 一起组成单位制.3力学中三个基本物理量是 、 、 ，在国际单位制中，力学中的三个基本单位是 、 、 四、作业1.课本P57练习四.2.补充题：阅读课本P200.五、板书设计六、本节优化训练设计1.关于国际单位制，下列说法中正确的是( )A.在力学单位制中，若采用cm、g、s作为基本单位，力的单位是牛（N）B.牛是国际单位制中的一个基本单位C.牛是国际单位制中的一个导出单位D.千克米/秒2、焦/米都属于力的国际单位2.在厘米、克、秒制中，力的单位是“达因”，1达因=1克厘米/秒2，请推导1达因等于_N.3.发射枪弹时，枪弹在枪筒中的运动可以看做匀加速运动.如果枪弹的加速度大小是5105 m/s2，枪筒长64 cm，枪弹射出枪口时的速度是多大？4.一个滑雪的人，从85 m长的山坡上匀变速滑下，初速度是1.8 m/s，末速度是18 km/h，他通过这段山坡需要多长时间？参考答案1.C D解析：力的单位是由牛顿第二定律而导出的，当取国际单位时，由F=ma可知力的单位应是质量的单位和加速度单位的乘积，即：N=kgm/s2若取厘米、克、秒作为基本单位，那么根据牛顿第二定律力的单位就应是克厘米/秒2N.故A、B错误，C选项正确.由功的计算公式W=Fs，得F=W/s.由于功的国际单位是J，时间的国际单位是秒，所以力的国际单位也可表示为焦/秒，所以D选项是正确的.2.10-5解析：把厘米克秒制中的所有单位都转化成国际单位后得：1达因=1克厘米/秒2=110-3 kg110-2 m/s2=110-5 kgm/s2=110-5 N3.枪弹在枪筒中的运动可以看做初速度为零的匀加速运动，枪筒的长度就是这个匀加速运动的位移s，枪弹射出枪口时的速度就是这段位移的末速度v1.根据题目所给的条件，已知s、a和初速度v0=0,另外这一问题又不涉及时间.将vt=v0+at、s=v0t+at2两式联立求解，消去t,得到位移加速度的关系；vt2-v02=2as,利用这个关系，代入已知数据就可以求解了.解析：已知v0=0,s=64 cm=0.64 m,a=5105 m/s2.根据公式vt2-v02=2as,可得vt2=2asvt=800 m/s4.题目已经告诉我们滑雪的人沿山坡匀变速滑下，我们可以认为他的运动是直线的，因而这个问题可以应用匀变速直线运动的规律来分析解决.已知三个物理量：v0=1.8 m/s.vt=18 km/h=5.0 m/s,s=85 m.联立vt=v0+at,s=v0t+at2 即可求得.解析：滑雪人做匀变速直线运动，由vt=v0+at可得at=vt-v0,代入s=v0t+at2中得：s=v0t+ (vt-v0)t=(vt+v0)t解出t,代入数值得到t= =25 s