1、第四章 牛顿运动定律 第三节 力学单位制“天宫二号”上的空间冷原子钟 洛克希德马丁公司洛克希德马丁公司是世界第一武器生产商 1999年9月23日，对于美国的火星探测来说是一个黑色的日子。在这一天，美国发射的“火星气候轨道器”在即将进入预定轨道的时候，突然间从科学家的视线中失踪了公制和英制“混岗”，让两亿美元打了水漂原来，在洛克希德马丁公司提供的数据中是以“磅力”为单位计算推力的，而预测飞船轨道的模型是以“牛顿”为单位的。其实，在公制单位中，牛顿是力的单位；在英制单位中，磅则为质量的单位，1磅(lb)=0.4535924千克(kg)。航天失败的教训，能否加快米制的推广1863年，美国国家科学院成
2、立，并呼吁推广米制。但国会只愿意从法律上认可米制，允许美国人根据自己的意愿采用新计量单位。美国对于“米制”的抵制，大多是源于人们对于传统的坚守。一位退休教授拉罗斯莱特这样说：“大部分国家在最初采用公制计量单位时都会遇到阻力。人们不愿意破坏传统，因为这已经是他们认知和控制世界的一种方式。”秦始皇统一度量衡 国际单位制（international system of units）国际单位制很快就被世界上大多数国家采用，有力促进了各国间的贸易往来和科学技术交流。物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克kg时间t秒s电流I安培A热力学温度T开尔文K物质的量N摩尔mol发光强度I坎德拉c
3、d国际单位制（international system of units）基本单位导出单位国际单位制用基本物理量的单位根据物理量之间的关系所推导出的其他物理量的单位叫导出单位。基本物理量米（m）、千克（kg）、秒（s）、安培（A）、开尔文（K）、摩尔（mol）、坎德拉（cd）力学电学热力学化学光学公式xvt速度的单位是m/smsFmaNkgm/s2所以1N=1kgm/s2导出量“天宫二号”上的空间冷原子钟 随着科学技术的发展，测量的精度和范围不断发展。如图418所示为我国自行研制的世界上最先投入使用的空间冷原子钟。用它计时，2 000万年才误差1 s，它将目前人类在太空的时间计量精度提高了12
4、个数量级，使我国天基冷原子传感器的研究走在了世界的最前沿。手机芯片上近乎1 cm2的面积内集成着数十亿个晶体管，加工精度需以纳米计。词缀 为了简单明了地表示数值特别大或者特别小的物理量，我们往往在常用的单位前加上特殊的前缀，例如，纳米（nm）就是在单位米（m）前加了前缀“纳”，表示109。英文单词名称中文词头名称符号因数yocto幺科托y1024zepto仄普托z1021atto阿托a1018femto飞母托f1015pico皮可p1012nano纳诺n109micro微106milli毫m103kilo千k103mega兆M106giga吉咖G109tera太拉T1012peta拍它P101
5、5exa艾可萨E1018zetta泽它Z1021yotta尧它Y1024思考 有同学在研究变速直线运动时得到了这样的关系式：，请 根据单位制的知识判断该关系式是否合理。012xv tat典型例题1质量 m 为 7.5104 kg的民航飞机，从静止起沿平直跑道匀加速至 80 m/s离地。当飞机的加速度 a 小于 4m/s2，乘客不会感到不适，估算飞机在此加速阶段所受的最大合力和最短时间。分析：由题意可知飞机起飞阶段的最大加速度为4 m/s2，根据牛顿第二定律可求得合力F的大小：已知飞机做匀加速运动的加速度 a和末速度 vt 的数值，根据匀加速直线运动速度和时间的关系，即可得到加速所用的时间 t。
6、解：以飞机为研究对象，根据已知条件及牛顿第二定律，飞机起飞阶段所受的最大合力F=ma=7.5104 kg4 m/s2=3105 N设飞机在此加速阶段的末速度为 v，以最大加速度 a 加速耗时最短，设最短时间为 t，由运动学公式v=v0at得飞机起飞阶段所需的最短时间0280m/s0m/s20s4m/stvvta典型例题10800 s20s4tvvta不难发现，当已知量的单位全部采用国际单位制单位时，计算结果的单位也必然是用国际单位制单位表示。因此，在统一已知量的单位后，就不必在计算时逐一写出每个物理量的单位，只要写出与所计算的物理量对应的国际单位制单位即可。由此，示例中的计算过程可简化为F=m
7、a 7.51044 N=3105 N质量 m 为 7.5104 kg的民航飞机，从静止起沿平直跑道匀加速至 80 m/s离地。当飞机的加速度 a 小于 4m/s2，乘客不会感到不适，估算飞机在此加速阶段所受的最大合力和最短时间。分析：由题意可知飞机起飞阶段的最大加速度为4 m/s2，根据牛顿第二定律可求得合力F的大小：已知飞机做匀加速运动的加速度 a和末速度 vt 的数值，根据匀加速直线运动速度和时间的关系，即可得到加速所用的时间 t。拓展多少质量是1千克呢？多少长度是一米呢法国巴黎计量局的国际“千克”和“米”原件拓展典型例题2下列仪器中，不属于国际单位制基本物理量测量工具的是（）（A）天平（B）刻度尺（C）弹簧秤（D）秒表C典型例题3在国际单位制（简称SI）中，力学和电学的基本单位有：m（米）、kg（千克）、s（秒）、A（安培）。导出单位V（伏特）用上述基本单位可表示为（）（A）m2kgs-4A-1（B）m2kgs-3A-1（C）m2kgs-2A-1（D）m2kgs-1A-1B课堂小结 1.基本单位和导出单位2.单位的书写作业36课堂作业 THANKS
