2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運動定律 五、力學單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc

《2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運動定律 五、力學單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運動定律 五、力學單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運動定律 五、力學單位制(第一課時) 人教大綱版第一冊 從容說課 單位制的知識本身是獨立于牛頓運動定律的，但國際單位制中的力的單位牛頓是應用牛頓第二定律推導出來的，因此在本章中安排了這一節(jié)內(nèi)容. 本節(jié)通過實例分析說明物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系，并介紹了基本單位和導出單位的概念以及力學中的三個基本單位，在教學中應注意講清單位制的作用，弄清物理公式和物理量的單位之間的關(guān)系． 本節(jié)課的教學目標定位如下： 1．了解什么是單位制，知道力學中的三個基本單位． ②認識單位制在物理計算中的作用． 本節(jié)課的教學重點定位于；①什么是基本單位，什么是導出單位； ②力學中的三個基本單位． 本節(jié)課的教學難點是統(tǒng)一單位后，計算過程的正確書寫． 本節(jié)課采用講練法和歸納法，使學生理解單位制在物理計算中的作用． 本節(jié)課的教學程序設(shè)計如下： 首先讓學生知道．單位是為了測量、比較量的大小而建立的．然后通過實例分析，使學生明確：物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上介紹基本單位和導出單位的概念，以及在力學中的三個基本單位，并且導出力學中常見的其他單位．最后通過實例讓學生了解單位制在物理計算中的作用是可以省去計算過程中單位的代人，從而使計算簡單明了，并對今后物理計算中單位的使用提出了規(guī)范的要求． 教學目標 一、知識目標 1.知道什么是單位制，什么是基本單位，什么是導出單位. 2.知道力學中的三個基本單位. 3.明確單位制在物理計算中的應用. 二、能力目標 培養(yǎng)學生在計算中采用國際單位，從而使運算過程的書寫簡化. 三、德育目標 使學生理解建立單位制的重要性，了解單位制的基本思想. 教學重點 1.什么是基本單位，什么是導出單位. 2.力學中的三個基本單位. 教學難點 統(tǒng)一單位后，計算過程的正確書寫. 教學方法 講練法、歸納法. 教學用具 投影儀、投影片. 課時安排 1課時 教學過程 ［用投影片出示本節(jié)課的學習目標］ 1.知道什么是單位制，知道力學中的三個基本單位. 2.認識單位制在物理計算中的作用. [學習目標完成過程] 一、導入新課 ［教師］不同的數(shù)字可以反映出其大小，那么我們在比較物理量時，是否可以只用數(shù)字來比較呢？ ［學生］不可以. ［教師］為什么呢？試舉例說明. ［學生］因為僅憑數(shù)字的大小關(guān)系并不能確定物理量的大小關(guān)系.例如：兩人身高分別為160和1.70時，我們就很難說明哪個人的身高要高一些.要想能比較還必須加上單位. ［教師］由此可見，我們在對物理量進行描述時，除了有數(shù)外，還必須有單位.那么，各物理量的單位間有何關(guān)系呢？本節(jié)我們一起來討論這一問題. 二、新課教學 (一）基本單位和導出單位 ［教師］用投影片出示 （1）某人從相距15 km的甲地到乙地，需要3 h，則此人的行進速度是多少？ （2）某電動玩具半秒鐘內(nèi)，繞長為2.5 m的軌道轉(zhuǎn)了一圈，試求此電動玩具的速度？ （3）試求質(zhì)量為15 kg的物體的重量. 請同學們快速完成這三道簡單題目. ［學生活動］完成上述題目. ［教師］檢查運算結(jié)果. ［學生甲］人行進的速度是:v=5 km/h. ［學生乙］電動玩具的速度：v=5 m/s. ［學生丙］物體的重量為：G=150 N. ［教師］請問甲、乙、丙三位同學，你們是怎么樣來確定計算結(jié)果的單位的呢？ ［學生甲］我在用公式計算時，距離的單位取km，時間單位取h.根據(jù)公式即可推出：速度的單位是：km/h. ［學生乙］我在用公式計算時，距離的單位取m，時間的單位取s.根據(jù)公式推導出速度的單位是：m/s. ［學生丙］我在用公式計算時，質(zhì)量的單位取kg，加速度的單位取m/s2.根據(jù)公式推導出重量的單位：kgm/s2=N. ［教師總結(jié)］從同學們上面的推導及運算過程可知： 物體公式在確定數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系. 用復合投影片出示計算結(jié)果如下表： 公式 已知量 數(shù)量 單位 所求量 數(shù)量 單位 v= 距離 15 km 速度 5 km/h 時間 3 h v= 距離 2.5 m 速度 5 m/s 時間 0.5 s G=mg 質(zhì)量 15 kg 重量 150 N 重力加速度 10 m/s2 ［鞏固練習］ 試利用公式推導：壓強、功、密度三個物理量的單位. ［學生活動］應用公式進行推導. ［教師總結(jié)］同學們可能得到了各不相同的單位，但我們必須保證公式前后的單位是一致的.只要滿足這一條件，那么同學們得到的結(jié)果就是正確的.不過，不同的單位會給我們在對物理量進行比較時帶來不必要的麻煩.我們返回看上表. ［教師］用投影片顯示上表.請同學們觀察前兩題的計算結(jié)果，其數(shù)值大小相同嗎？ ［學生］相同. ［教師］那么，我們就說這兩個速度的大小是相同的，可以嗎？ ［學生］不可以. ［教師］為什么呢？ ［學生］因為它們的單位不同. ［教師］我們能比較出哪個速度大一些嗎？ ［學生］也不能. ［教師］那么，我們怎樣就能進行比較了呢？ ［學生］統(tǒng)一單位. ［教師］怎樣去統(tǒng)一單位呢？ ［學生］把公式中已知量的單位統(tǒng)一后，根據(jù)公式推導出的單位也就一樣了. ［教師總結(jié)］由于物理量的單位帶有一定程度的任意性，所以在統(tǒng)一單位時不同國家可能有不同的單位.這就給經(jīng)濟全球化的發(fā)展帶來麻煩.為了避免這種麻煩的發(fā)生，國際組織對幾個基本物理量的單位作了規(guī)定（見下表），這樣就使全球有了一系列通用的單位.我們把這幾個量的單位叫基本單位. 物理量名稱 單位名稱 單位符號 長度 米 m 質(zhì)量 千克（公斤） kg 時間 秒 s 電流 安（培） A 熱力學溫度 開（爾文） K 發(fā)光強度 坎（德拉） cd 物質(zhì)的量 摩（爾） mol ［教師］現(xiàn)在請同學們利用規(guī)定的國際單位推導一下速度、加速度、力的單位. ［學生活動］利用公式對上述物理量的單位進行推導. ［教師］檢查推導情況后，用投影片出示推導結(jié)果下表: 公式 已知量 單位 所求量 單位 v= s m v m/s t s a= v m/s a m/s2 t s F=ma m kg F kgm/s2=N A m/s2 ［教師總結(jié)］像我們剛才所推導的速度、加速度、力的單位都是在基本單位的基礎(chǔ)上，利用公式推導出來的.我們把這些單位叫導出單位.由基本單位、導出單位等一系列單位所構(gòu)成的單位體系叫單位制，又叫國際單位制. ［鞏固訓練］ 1.請同學們把密度的單位：克/升轉(zhuǎn)換成國際單位制中的單位. 2.現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空： ①密度、②米/秒、③牛頓、④加速度、⑤質(zhì)量、⑥秒、⑦厘米、⑧長度、⑨時間、⑩千克 A.屬于物理量的有：______. B.在國際單位制中，作為基本單位的物理量有______. C.在國際單位制中屬基本單位的有______，屬導出單位的有______. 參考答案： 1.由ρ=m/V得： 克/升=110-3 kg/110-3 m3=kg/m3 2.A.①④⑤⑧⑨ B.⑤⑧⑨ C.⑥⑩；②③ （二）單位制在物理計算中的應用 在物理計算中，如果所有已知量都用同一種單位制的單位表示，那么計算結(jié)果就用這種單位制的單位表示.反則若沒有對單位先進行統(tǒng)一，那么在計算中的每一步都必須讓單位參與運算，否則，計算結(jié)果的單位很可能要出現(xiàn)錯誤. ［例題教學］投影片出示 質(zhì)量為10 g的子彈，以300 m/s的速度，水平射入一塊豎直固定的木板，把木板打穿，子彈穿出的速度為200 m/s，板厚10 cm，求子彈對木板的平均作用力. ［分析］本題要求子彈對木板的平均作用力大小，該力又直接作用于木板.正常要選木板作為研究對象.但由于板的受力及運動情況均未說明，故選板作為研究對象不可能求出該力.根據(jù)牛頓第三定律知；作用力和反作用力總是大小相等、方向相反.故我們只要求得其反作用力便可間接求出此力，而其力的反作用力就是板對子彈的平均阻力，所以，我們關(guān)鍵是要求子彈穿過木板過程中所受的阻力.而這一阻力的作用對象是子彈，因此我們選子彈作為研究對象. 要求子彈所受的阻力，則必清楚子彈的受力，故先對子彈進行受力分析（如圖所示）.在子彈所受的重力、支持力、阻力三個力當中,重力和支持力是一對平衡力，故這兩力的作用效果相抵消，即合力為零.所以子彈所受的合力就等效于阻力. 根據(jù)牛頓第二定律的矢量性可知，子彈運動時的加速度a的方向就與子彈所受合力（即子彈所受阻力）方向相同，而其加速度的大小就由阻力的大小來決定.由F合=F阻=ma知，要求子彈所受阻力，則必先求子彈的加速度. 由子彈運動情況知： a=(vt2-v02)/2s 至此，本題得解 解：因為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 又因為m=10 g=1010-3 kg=10-2 kg 所以由牛頓第二定律得： Ff=F合=ma =10-2 kg(-2.5105) m/s2=-2.5103 kgm/s2=-2.5103 N 根據(jù)牛頓第三定律知，板所受平均作用力： F=-Ff=2.5103 N ［教師總結(jié)］從上述解題過程中可見，若題中各已知量的單位如都用國際單位表示后，那么結(jié)果中的單位也一定是國際單位.既然如此，我們在運算中就不必一一寫出各物理量的單位，而只在后面寫出正確的單位即可. 用投影片給出簡化后的解題過程 a=(vt2-v02)/2s = m/s2=2.5105 m/s2 Ff=F合=ma=1010-32.5105 N=2.5103 N ［鞏固訓練］ 1.下列有關(guān)力學單位制的說法中，正確的是( ) A.在力學的分析計算中，只能采用國際單位，不能采用其他單位 B.力學單位制中，選為基本單位的物理量有長度、時間、質(zhì)量 C.力學單位制中，采用國際單位制的基本單位有：千克、米、秒 D.單位制中的導出單位可以用基本單位來表示 2.一原來靜止的物體，質(zhì)量是700 g，受到1.4 N的力的作用.求物體10 s所經(jīng)過的路程？ 答案與解析： 1.正確選項為BCD 在國際單位制中共有七個物理量的單位被作為基本單位，其中是力學部分的有長度的單位：m；質(zhì)量的單位：kg；時間的單位：s.而其余物理量的單位都在這些基本物理量的基礎(chǔ)上應用公式推導而得出，即其他物理量的單位（導出單位）由基本單位來表達.國際單位制只是諸多單位制中的一種，在實際生活中還存在有其他的單位制. 2.要求物體從靜止開始10 s所經(jīng)過的路程，根據(jù)物體的受力情況知它所做的是勻變速直線運動，所以可由s=at2來求解，而在本式中的a又是未知量，故必先求得a.由牛頓第二定律及物體的受力情況可知：F=ma 即a=F/m，至此，本題得解. 解：已知：m=700 g=70010-3 kg=0.7 kg ，F(xiàn)=1.4 N,t=10 s 由牛頓第二定律：F合=ma得：a=F/m=1.4/0.7 m/s2=2 m/s2 由運動學公式可知： s=at2=2102 m=100 m [課堂討論] 1.談一下單位制在物理計算中的作用 2.什么是基本單位？什么是導出單位？ [學生活動] 分組討論并解答上述問題. [教師點撥] 1．單位制在物理計算中的作用： (1)可對計算結(jié)果的正誤進行檢驗，例如用力學國際單位制計算時，只有所求物理量的計算結(jié)果的單位和該物理量在力學國際單位制中的單位完全統(tǒng)一時，該運算過程才可能是正確的，若所求物理量的單位不對，則結(jié)果一定錯. (2)用同一單位制進行計算時，可不必一一寫出各個已知量的單位，只在計算結(jié)果的后面寫出所求物理量在該單位制下的單位即可，這樣可以簡化計算. 2.物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系.我們可以選定幾個物理量的單位作為基本單位. 據(jù)物理公式中其他物理量和這幾個物理量的關(guān)系，推導出來的其他物理量的單位叫導出單位. 三、小結(jié) [投影小結(jié)思考題] 1.我們選定幾個物理量的單位作為 ，基本單位是人為規(guī)定的. 利用物理公式由基本單位推導出來的其他物理量的單位，叫做 . 2. 和 一起組成單位制. 3．力學中三個基本物理量是 、 、 ，在國際單位制中，力學中的三個基本單位是 、 、 四、作業(yè) 1.課本P57練習四. 2.補充題：閱讀課本P200. 五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設(shè)計 1.關(guān)于國際單位制，下列說法中正確的是( ) A.在力學單位制中，若采用cm、g、s作為基本單位，力的單位是牛（N） B.牛是國際單位制中的一個基本單位 C.牛是國際單位制中的一個導出單位 D.千克米/秒2、焦/米都屬于力的國際單位 2.在厘米、克、秒制中，力的單位是“達因”，1達因=1克厘米/秒2，請推導1達因等于______N. 3.發(fā)射槍彈時，槍彈在槍筒中的運動可以看做勻加速運動.如果槍彈的加速度大小是5105 m/s2，槍筒長64 cm，槍彈射出槍口時的速度是多大？ 4.一個滑雪的人，從85 m長的山坡上勻變速滑下，初速度是1.8 m/s，末速度是18 km/h，他通過這段山坡需要多長時間？ ［參考答案］ 1.C D 解析：力的單位是由牛頓第二定律而導出的，當取國際單位時，由F=ma可知力的單位應是質(zhì)量的單位和加速度單位的乘積，即：N=kgm/s2 若取厘米、克、秒作為基本單位，那么根據(jù)牛頓第二定律力的單位就應是克厘米/秒2≠N. 故A、B錯誤，C選項正確. 由功的計算公式W=Fs，得F=W/s.由于功的國際單位是J，時間的國際單位是秒，所以力的國際單位也可表示為焦/秒，所以D選項是正確的. 2.10-5 解析：把厘米克秒制中的所有單位都轉(zhuǎn)化成國際單位后得： 1達因=1克厘米/秒2=110-3 kg110-2 m/s2=110-5 kgm/s2=110-5 N 3.槍彈在槍筒中的運動可以看做初速度為零的勻加速運動，槍筒的長度就是這個勻加速運動的位移s，槍彈射出槍口時的速度就是這段位移的末速度v1.根據(jù)題目所給的條件，已知s、a和初速度v0=0,另外這一問題又不涉及時間.將vt=v0+at、s=v0t+at2兩式聯(lián)立求解，消去t,得到位移加速度的關(guān)系；vt2-v02=2as,利用這個關(guān)系，代入已知數(shù)據(jù)就可以求解了. 解析：已知v0=0,s=64 cm=0.64 m,a=5105 m/s2. 根據(jù)公式vt2-v02=2as,可得 vt2=2as vt=800 m/s 4.題目已經(jīng)告訴我們滑雪的人沿山坡勻變速滑下，我們可以認為他的運動是直線的，因而這個問題可以應用勻變速直線運動的規(guī)律來分析解決.已知三個物理量：v0=1.8 m/s. vt=18 km/h=5.0 m/s,s=85 m.聯(lián)立vt=v0+at,s=v0t+at2 即可求得. 解析：滑雪人做勻變速直線運動， 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,代入數(shù)值得到t= =25 s