力學(xué)單位制-完整版課件

第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)案4力學(xué)單位制

一次因單位失誤而導(dǎo)致的事故美國(guó)國(guó)家航空航天局（ＮＡＳＡ）在20世紀(jì)末曾發(fā)射過(guò)一個(gè)火星探測(cè)器，但由于它飛得離火星太近，結(jié)果因溫度過(guò)高而起火，并脫離軌道墜入火星大氣層。航空航天局調(diào)查事故原因時(shí)發(fā)現(xiàn)：原來(lái)探測(cè)器制造商洛克希德·馬丁公司計(jì)算加速度時(shí)的力使用了英制單位，而噴氣推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的工程師理所當(dāng)然地認(rèn)為他們提供的數(shù)據(jù)是國(guó)際制單位算出來(lái)的，并把這些數(shù)據(jù)直接輸入電腦。就是因?yàn)樵趩挝恢粕系氖д`，結(jié)果犯了一個(gè)“極端愚蠢的錯(cuò)誤”，價(jià)值1.25億美元的火星探測(cè)器毀于一旦。學(xué)點(diǎn)1單位制

（1）基本量：在物理學(xué)中，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，這些被選用的物理量叫基本量。

（2）基本單位：基本量的單位。

（3）導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理公式推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位。例如：利用v=x/t可以推導(dǎo)出速度的單位（m/s）；利用公式a=(v-v0)/t可以推導(dǎo)出加速度的單位（m/s2）；利用Ｆ＝ma可以推導(dǎo)出力的單位（kg·m/s2）。說(shuō)明：物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時(shí)，也確定了物理量的單位關(guān)系。

（4）單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。

（5）國(guó)際單位制國(guó)際上通用的，包括一切科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的單位制，在1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上通過(guò)的以米、千克、秒制為基礎(chǔ)的國(guó)際單位制（簡(jiǎn)稱(chēng)SI）。

國(guó)際單位制中的七個(gè)基本物理量和相應(yīng)國(guó)際單位制中的基本單位如下表：物理量名稱(chēng)物理量符號(hào)單位名稱(chēng)單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克（公斤）kg時(shí)間t秒s電流I安［培］A熱力學(xué)溫度T開(kāi)［爾文］K發(fā)光強(qiáng)度I，（IV）坎［德拉］cd物質(zhì)的量n,(V)摩［爾］mol學(xué)點(diǎn)2單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用

（1）根據(jù)單位制的單位和已知的導(dǎo)出單位，可以利用物理公式推導(dǎo)出其他物理量的單位，并確定該公式的比例常數(shù)。例如，在國(guó)際單位制中，根據(jù)牛頓第二定律定義是質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力為1N，即1N=1kg·m/s2，這時(shí)F=kma中，k=1，所以F=ma。（2）根據(jù)物理量的單位還可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，在查閱資料或進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問(wèn)題，或者所求結(jié)果的單位與采用的單位制中該量的單位不一致，那么該公式或計(jì)算結(jié)果肯定是錯(cuò)誤的。（3）計(jì)算的時(shí)候，所有的已知量都用國(guó)際單位制的單位來(lái)表示，那么只要正確地應(yīng)用物理公式，計(jì)算結(jié)果必是用國(guó)際單位來(lái)表示的。因此，解題時(shí)沒(méi)有必要在式中一一寫(xiě)出各個(gè)物理量的單位，只要在式子末尾寫(xiě)出所求量的單位就可以了。【例1】一次小明在做物理作業(yè)時(shí)，推導(dǎo)出某物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移s、初速度v0、加速度a和時(shí)間t之間有下面的關(guān)系：s=v0t2+1/2at3，小明以為發(fā)現(xiàn)了一條新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，高興地拿去給老師看，老師一看，立即遺憾地告訴他，這個(gè)公式是錯(cuò)誤的，不可能有滿(mǎn)足這個(gè)公式的運(yùn)動(dòng)。聰明的同學(xué)，你能很快看出該式的錯(cuò)誤嗎？【解析】作為表示物理規(guī)律的方程，它兩邊的單位必須是相同的，不妨設(shè)速度、加速度、時(shí)間分別是1m/s、1m/s2、1s，代入s=v0t2+1/2at3中，得：

s=1m/s×(1s)2+1/2×1m/s2×(1s)3=3/2×m×s

我們知道，位移的單位是米，可見(jiàn)上式中左右兩邊單位不相同，因此，可判斷公式s=v0t2+1/2at3是錯(cuò)誤的，不可能有什么運(yùn)動(dòng)服從它?！驹u(píng)析】利用單位來(lái)檢查物理公式的對(duì)錯(cuò)是單位制的重要功能之一。依據(jù)公式兩邊單位是否相同能迅速加以判斷。1選定了長(zhǎng)度的單位m、質(zhì)量的單位kg、時(shí)間的單位s之后，就足以導(dǎo)出力學(xué)中其他所有的物理量的單位，但必須依據(jù)相關(guān)的公式。現(xiàn)有一個(gè)物理量及其表達(dá)式為

，其中M是質(zhì)量，r是長(zhǎng)度量，又已知G的單位是N·m2·kg-2，據(jù)此能否推知A是什么物理量？A是速度【例2】質(zhì)量m=200g的物體，測(cè)得它的加速度a=20cm/s2，則關(guān)于它所受的合力的大小及單位，下列運(yùn)算既簡(jiǎn)捷又符合一般運(yùn)算要求的是（）

A.F=200×20=4000NB.F=0.2×0.2N=0.04NC.F=0.2×0.2=0.04ND.F=0.2kg×0.2m/s2=0.04N2一物體在2N的外力作用下，產(chǎn)生10cm/s2的加速度，求該物體的質(zhì)量。下面有幾種不同的求法，其中單位運(yùn)用正確、簡(jiǎn)捷而又規(guī)范的是（

）A.m=F/a=2/10kg=0.2kgB.m=F/a=2N/0.1m/s2=(20kg·m/s2)/(m/s2)=20kgC.m=F/a=2/0.1=20kgD.m=F/a=2/0.1kg=20kgB【解析】A中各量未統(tǒng)一到國(guó)際單位，結(jié)果卻用國(guó)際單位，A錯(cuò)；C中第二項(xiàng)缺單位，C錯(cuò)，D太繁瑣，故選B。【評(píng)析】解物理題時(shí)，只要采用了國(guó)際單位制，就不必每個(gè)物理量都帶單位，這樣會(huì)使計(jì)算簡(jiǎn)捷規(guī)范。D

請(qǐng)分析說(shuō)明為什么選“kg、m、s”作為力學(xué)的基本單位？

因?yàn)榱W(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的，因此，聯(lián)系物體自身性質(zhì)的量（