普通高中物理必修一 第四章第4节 力学单位制

这是一篇关于“力学单位制“的思维导图，主要内容包括：基本单位、国际单位制及拓展学习关于基本单位的定义。通过学习了解物理公式不仅确定了物理量之间的关系，同时也确定了各个单位间的关系。作为备课参考。

• 普通高中物理必修一 第四章第4节 力学单位制
• 内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 计量一头大象的质量时常用吨（t）做单位，但在计量人的质量时却用千克（kg）做单位。自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？
• 基本单位
• 物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量的单位之间的关系。
  • 物理量具有明确的定义和物理意义，可以用不同的方法测量，测量的结果用数值和相应的单位来表示。
  • 速度
    • 如果位移的单位用米（m），时间的单位用秒（s），得出的速度单位就是米每秒（m/s）。
  • 加速度
    • 如果速度的单位用米每秒（m/s），时间的单位用秒（s），得出的加速度的单位就是米每二次方秒（m/s2）。
• 基本单位和导出单位一起组成一个单位制。
  • 基本单位
    • 在物理学中，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的单位。这些被选定的物理叫做基本量，它们相应的单位叫作基本单位。
      • 长度、时间是基本量，它们的单位（米、秒）就是基本单位。
  • 导出单位
    • 由基本量根据物理关系导出来的其他物理叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。
      • 速度、加速度是导出量，它们的单位就是导出单位。
• 国际单位制
• 1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫作国际单位制。
  • 如果同的物理量作为基本量，或者虽然采用相同的基本量，但采用的基本单位不同，导出单位自然随之不同，从而产生不同的单位制。
  • 国际单位制的基本单位
    • 在力学范围内，规定长度、质量、时间为基本量。
    • 对热学、电磁学、光学等学科，除了上述三个基本量和相应的基本单位外、还要加上另外四个基本量和它们的基本单位，才能导出其他物理量的单位。
• 例题 光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的水平恒力作用下开始运动。那么5s末物体的速度是多少？5s内它的位移是多少？
  • 由于物体在竖直方向上所受的重力与桌面的支持力平衡，水平方向上的作用力为恒力，所以物体沿水平方向做初速度为0的匀加速直线运动。
  • 由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据匀变速直线运动的速度与时间的关系式、位移与时间的关系式，求出速度和位移。
  • 在国际单位制中运用牛顿第二定律F=ma时，质量的单位必须用千克（kg），所以对质量的单位进行换算。
  • 题中已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算结果也是用国际单位制的基本单位表示。
    • 在统一已知量的单位后，计算过程中就不必写出各量后面的单位，只在数字计算式后面写出正确的单位就可以了。
• 思考与讨论 小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积计算公式为 小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？
• 拓展学习 基本单位的定义
• 秒的定义
  • 铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770 个周期的持续时间为1s。
    • 现在测量时间的最精确仪器是原子钟。
• 米的定义
  • 米是光在真空中 时间间隔所经路径的长度。
    • 米的定义是1960年国际计量大会上批准的。同时，宣布废除1889年国际米原器为标准的米的定义。
      • 国际米原器是以铂铱合金制成的。
• 千克的定义
  • 国际千克原器的质量为1kg。
    • 国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂铱合金制成的圆柱体，高度和直径均为39mm。原型保存在巴黎国际计量局。
  • 2018年11月16日第26届国际计量大会决定千克由普朗克常量h及米和秒定义。
    • 该决定于2019年5月20日起生效。
    • 此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位全部建立在不变的自然常数基本上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。
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