物理：4.4《力學(xué)單位制》教案（新人教版必修1）

1114.4 力學(xué)單位制整體設(shè)計(jì) 單位對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)并不陌生，但學(xué)生很少研究單位確立的方法和在計(jì)算過(guò)程中不同的單位造成的影響，也很少注意到單位與科學(xué)、社會(huì)的關(guān)系.本節(jié)以史實(shí)為背景，提出單位不統(tǒng)一的弊端，讓學(xué)生通過(guò)討論與交流，學(xué)習(xí)單位制的組成以及單位制對(duì)科技的進(jìn)步、生產(chǎn)的發(fā)展所帶來(lái)的影響，讓學(xué)生從另一角度認(rèn)識(shí)單位是為了對(duì)“量”進(jìn)行測(cè)量和比較而建立的. 當(dāng)學(xué)生真正感覺(jué)到統(tǒng)一單位制的必要后，再介紹制定國(guó)際單位制的歷史，讓學(xué)生體會(huì)到人類(lèi)在統(tǒng)一單位制當(dāng)中作出的努力.單位制不僅包括同一個(gè)物理量的不同單位之間的換算關(guān)系，更重要的是按照各個(gè)物理量之間的關(guān)系，規(guī)定所有物理量的單位，使所有物理量的單位標(biāo)準(zhǔn)化、制度化和系統(tǒng)化. 在學(xué)生感受了統(tǒng)一單位的必要以及了解了相關(guān)歷史后，本節(jié)需要學(xué)生掌握什么是單位制，什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位，力學(xué)中的三個(gè)基本單位是什么，并且明確單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用. 由于這節(jié)課的內(nèi)容相對(duì)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜的計(jì)算和推理，是學(xué)生采用自學(xué)這種學(xué)習(xí)方法的很好的一節(jié)課，可以通過(guò)教師引導(dǎo)、學(xué)生總結(jié)的方式提高學(xué)生的概括能力和總結(jié)能力.教學(xué)重點(diǎn) 1.什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位. 2.什么是力學(xué)中的三個(gè)基本單位. 3.單位制.教學(xué)難點(diǎn) 統(tǒng)一單位后，計(jì)算過(guò)程的正確書(shū)寫(xiě).課時(shí)安排 1課時(shí)三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 1.了解什么是單位制，知道力學(xué)中的三個(gè)基本單位. 2.認(rèn)識(shí)單位制在物理計(jì)算中的作用. 過(guò)程與方法 .讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到統(tǒng)一單位的必要性. .使學(xué)生了解單位制的基本思想. .培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算中采用國(guó)際單位，從而使運(yùn)算過(guò)程的書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)化. .通過(guò)學(xué)過(guò)的物理量了解單位的重要性，知道單位換算的方法. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 .使學(xué)生理解建立單位制的重要性，了解單位制的基本思想. .了解度量衡的統(tǒng)一對(duì)中國(guó)文化的發(fā)展所起的作用，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情操. .讓學(xué)生了解單位制與促進(jìn)世界文化的交流和科技的關(guān)系. .通過(guò)一些單位的規(guī)定方式，了解單位統(tǒng)一的重要性，并能運(yùn)用單位制對(duì)計(jì)算過(guò)程或結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn).教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課 故事導(dǎo)入 1998年2月，美國(guó)宇航局（NASA）發(fā)射了一枚探測(cè)火星氣象的衛(wèi)星，預(yù)定于1999年9月23日抵達(dá)火星.然而研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星沒(méi)有進(jìn)入預(yù)定的軌道，卻陷入了火星大氣層，很快就煙消云散了.NASA的官員經(jīng)過(guò)緊急調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題居然出在有些資料的計(jì)量單位沒(méi)有把英制轉(zhuǎn)換成公制，錯(cuò)誤起自承包工程的洛克希德馬丁航天公司.美國(guó)企業(yè)包括太空工業(yè)使用英制，噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）使用公制，承包商理應(yīng)把英制都轉(zhuǎn)換成公制，以便噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室每天兩次啟動(dòng)小推進(jìn)器，來(lái)調(diào)整太空船的航向.導(dǎo)航員認(rèn)定啟動(dòng)小推進(jìn)器的力是以公制的“牛頓”為單位.不料，洛克希德馬丁公司提供的資料卻是以英制的“磅”為單位，結(jié)果導(dǎo)致太空船的航向出現(xiàn)微小偏差.日積月累，終于差之毫厘，失之千里. 這個(gè)英制未換算成公制的“小錯(cuò)誤”造成的損失有多大呢？其他損失不計(jì)，單單衛(wèi)星的造價(jià)就高達(dá)1.25億美元，這些費(fèi)用就這樣全泡了湯.如果美國(guó)有統(tǒng)一的度量衡計(jì)量單位制，這樣的損失本是可以避免的.圖4-4-1 問(wèn)題導(dǎo)入 問(wèn)題：?jiǎn)挝坏牟唤y(tǒng)一會(huì)造成什么樣的困難？ 學(xué)生討論交流，活躍課堂氣氛. 總結(jié)：?jiǎn)挝坏慕y(tǒng)一有利于各個(gè)國(guó)家之間、一個(gè)國(guó)家各個(gè)地區(qū)之間進(jìn)行文化交流和經(jīng)貿(mào)往來(lái)，可以促進(jìn)科學(xué)文化盡快地發(fā)展，使全球人類(lèi)能夠共享光明，共享人類(lèi)文明進(jìn)步的成果.推進(jìn)新課 教師投影展示問(wèn)題，學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀課文. （課件展示） 1.什么是基本量，什么是基本單位？力學(xué)中的基本單位都有哪些，分別對(duì)應(yīng)什么物理量？ 2.什么是導(dǎo)出單位？你學(xué)過(guò)的物理量中哪些是導(dǎo)出單位？借助物理公式來(lái)推導(dǎo). 3.什么是國(guó)際單位制？國(guó)際單位制中的基本單位共有幾個(gè)？它們分別是什么？對(duì)應(yīng)什么物理量？ 說(shuō)明：在這個(gè)過(guò)程中，老師可以巡回指導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)，并幫助水平較差的同學(xué)進(jìn)行總結(jié)，這個(gè)過(guò)程大約持續(xù) min左右.然后讓學(xué)生回答所提出的問(wèn)題并鞏固補(bǔ)充學(xué)生掌握的知識(shí). 明確：1.選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫做基本單位. 力學(xué)中的基本量有長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間，它們的單位分別是米、千克和秒. 2.由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位，叫做導(dǎo)出單位. 我們學(xué)過(guò)的導(dǎo)出單位很多，比如加速度的單位m/s，它可以根據(jù)公式a=來(lái)進(jìn)行推導(dǎo).密度的單位是kg/m3，可以根據(jù)密度的計(jì)算公式：=進(jìn)行推導(dǎo). 3.國(guó)際計(jì)量委員會(huì)在1960年的第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上制訂了一種國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制，叫做國(guó)際單位制.簡(jiǎn)稱SI.物理量的名稱單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度米m質(zhì)量千克（公斤）kg時(shí)間秒s電流安（培）A熱力學(xué)溫度開(kāi)（爾文）K物質(zhì)的量摩（爾）mol發(fā)光強(qiáng)度坎（德拉）cd 例題 一個(gè)原來(lái)靜止的物體，質(zhì)量是7 kg，在14 N的恒力作用下，5 s末的速度是多大？5 s內(nèi)通過(guò)的位移是多少？ （展示例題，學(xué)生求解探究） 解：根據(jù)已知條件，m=7 kg，F(xiàn)=14 N，t=5 s 根據(jù)牛頓第二定律，有 a=2 N/kg=2 m/s2 v=at=2 m/s25 s=10 m/s x=at2=2 m/s225 s2=25 m. 教師點(diǎn)評(píng)：我們看到，題目的已知量的單位都用國(guó)際單位制表示時(shí)，計(jì)算的結(jié)果也是用國(guó)際單位制表示的.既然如此，在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必一一寫(xiě)出各量后面的單位，只在數(shù)字后面寫(xiě)出正確的單位就可以了.這樣，上面的計(jì)算就可以寫(xiě)成： a= m/s2=2 m/s2 v=at=25 m/s=10 m/s x=at2=225 m=25 m. 總結(jié)：通過(guò)分析實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)體會(huì)單位制的意義. 教師設(shè)疑 我們學(xué)過(guò)的力的單位牛頓是不是基本單位呢？ 學(xué)生討論、交流，與老師交換意見(jiàn). 結(jié)論：牛頓也是一個(gè)導(dǎo)出單位.根據(jù)牛頓第二定律F=ma,可得力的單位應(yīng)該與質(zhì)量的單位和加速度的單位有關(guān)，1 N=1 kgm/s2.課堂訓(xùn)練1.聲音在空氣中的傳播速度v與空氣的密度、壓強(qiáng)p有關(guān).下列速度的表達(dá)式(k為比例系數(shù)，無(wú)單位)中正確的是（ ） A.v=k B.v= C.v= D.v=解析：可把p、的單位用基本單位表示，代入進(jìn)行單位運(yùn)算，看得出的單位是否是v的單位.p的單位用基本單位表示 1 Pa=1 =1 的單位用基本單位表示：. 答案： .現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空: A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長(zhǎng)度 I.時(shí)間J.千克 (1)屬于物理量的是(填前面的字母). (2)在國(guó)際單位制中，作為基本單位的物理量有. (3)在國(guó)際單位制中基本單位是，屬于導(dǎo)出單位的是. 解析：要分清物理量和物理單位、基本單位和導(dǎo)出單位. 答案：(1)ADEHI (2)EHI (3)FJ BC 說(shuō)明：本題容易把物理量和單位制混淆. 3.一個(gè)原來(lái)靜止在光滑水平面上的物體，質(zhì)量是20 kg，在兩個(gè)大小都是50 N且互成120角的水平外力作用下，3 s末物體的速度是多大？3 s內(nèi)物體的位移是多少？ 解析：兩個(gè)大小都是50 N且互成120角的水平外力的合力大小為50 N，方向在這兩個(gè)力的角平分線上，且與水平面平行.由于水平面光滑，故水平方向上沒(méi)有滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有 a= m/s22.5 m/s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v=at=2.53 m/s=7.5 m/s s=t=t= m=11.25 m. 答案：7.5 m/s 11.25 m 點(diǎn)撥：在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中所有物理量都采用國(guó)際單位制,就不需要在運(yùn)算過(guò)程中每一步都將物理量代入進(jìn)行計(jì)算，這樣可以使計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)化.課堂小結(jié) 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位，什么是單位制，知道了力學(xué)中的三個(gè)基本單位以及統(tǒng)一單位后，解題過(guò)程的正確書(shū)寫(xiě)方法.布置作業(yè) 教材第80頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”.板書(shū)設(shè)計(jì)4 力學(xué)單位制單位制物理量的名稱單位名稱單位符號(hào)國(guó)際單位制基本單位力學(xué)單位長(zhǎng)度米m質(zhì)量千米kg時(shí)間秒s其他單位導(dǎo)出單位公式+基本單位活動(dòng)與探究 課題：?jiǎn)挝坏陌l(fā)展與變革.步驟學(xué)生活動(dòng)教師指導(dǎo)目的1到圖書(shū)館、上網(wǎng)查閱有關(guān)單位發(fā)展和變革的書(shū)籍介紹相關(guān)書(shū)籍與網(wǎng)站1.讓學(xué)生更多地了解有關(guān)單位方面的知識(shí)，了解單位在生產(chǎn)生活中的重要性2.了解物理學(xué)史，讓學(xué)生樹(shù)立為人類(lèi)服務(wù)的思想2根據(jù)查閱的資料，確定文章主題和內(nèi)容解答學(xué)生提出的具體問(wèn)題3寫(xiě)出相關(guān)論文，了解人類(lèi)歷史上單位變革的過(guò)程和單位統(tǒng)一的意義，交流各個(gè)小組的心得體會(huì)對(duì)優(yōu)秀文章進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出單位統(tǒng)一勢(shì)在必行習(xí)題詳解 1.解答：由v2-v02=2ax可求出自行車(chē)的加速度a=m/s2=-0.2 m/s2根據(jù)牛頓第二定律，自行車(chē)受的阻力F=ma=100(-0.2) N=-20 N，負(fù)號(hào)表示阻力方向與自行車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反. 2.解答：貨車(chē)剎車(chē)后加速度大小為：a= m/s2=6 m/s2從剎車(chē)開(kāi)始到停下來(lái)駛過(guò)的路程為：x= m=19 m. 3.解答：因?yàn)閃=Fl，所以1 J=1 N1 m=1 kg1 m/s21 m=1 kgm2s-2. 4.證明：1 N/kg=1 m/s2.設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng) 單位制由基本單位和導(dǎo)出單位組成.基本單位是基本物理量的單位，導(dǎo)出單位是基本物理量單位制確定后根據(jù)物理關(guān)系式而推導(dǎo)出來(lái)的單位.本著這一思路，本節(jié)介紹了基本力學(xué)量和它們的單位，并重點(diǎn)介紹了11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)制定的一種通用的，包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制國(guó)際單位制（SI）.根據(jù)實(shí)例說(shuō)明應(yīng)用國(guó)際單位制的重要性；簡(jiǎn)化計(jì)算、清晰過(guò)程、方便交流，并能對(duì)公式的驗(yàn)證起輔助作用.111