知識點:
對定理的理解:
(1)、物體總保持原先的靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質叫慣性。一切物體都具有慣性。慣性是物體的固有屬性。其大小只與物體的質量有關。與物體是否受力以及處于哪些狀態無關。當物體受合外力為零時,表現為保持靜止或勻速直線運動狀態;當物體所受所合外力不為零時,慣性則使物體表現出具有維持原先運動狀態不變的趨勢。慣性的大小彰顯了物體運動狀態改變的難易程度。
(2)定理是指物體不受外力(客觀上難找到)或所受合外力為零,物體才保持靜止或勻速直線運動狀態不變;有外力(合外力不為零)物體的運動狀態(或形變)發生變化。
(3)物體的運動并不須要力來維持,力不是維持物體運動的緣由,而是改變物體運動狀態的誘因。
(4)牛頓第一定理不能用實驗直接驗證,而是通過如伽里略斜面實驗等大量事實基礎上的邏輯推理結果。
(5)牛頓第一定理是獨立的一條規律,不能簡單看成是牛頓第二定理的特例。
(6)牛頓第一定理的意義在于強調一切物體都有慣性,強調力不是維持物體運動的緣由,并且改變物體運動狀態的緣由,即形成加速度的誘因。
慣性:
(1)慣性是任何物體都具有的固有屬性。質量是物體慣性大小的惟一量度,它和物體受力情況及運動狀態無關。
(2)慣性的表現:物體運動狀態改變的難易程度。物體的質量大,運動狀態難改變,物體的質量小,運動狀態容易改變。
(3)關于慣性的理解:慣性是一切物體的固有屬性,與物體是否遭到外力、物體是否運動均沒有關系,質量才是慣性大小的惟一量度。
運動狀態的改變:(是指速率的改變,若速率的大小,方向其中有一種發生改變或兩種都發生改變,則物體運動狀態發生改變。
講義:
練習:
學案:
教學目標
1.了解化學學史上人們對力與運動關系的認知歷程。
2.初步了解理想化實驗方式,曉得理想化實驗方式的意義和局限。
3.理解慣性的概念,會用慣性解析生活中的與慣性相關的現象。
4.在了解人們對力與運動關系認知歷程的過程中,感受理想化實驗、數學與數學學的關系。
教學重難點教學重點
數學學史上人們對力與運動關系的認知歷程、牛頓第一定理、慣性
教學難點
牛頓第一定理、慣性
教學打算
多媒體講義
教學過程新課引入
班主任通感:在小學,我們學過了牛頓第一定理,請你們回顧一下它的內容。
中學生活動:中學生思索老師所提問題,集體回答老師所提問題。
班主任口述:我們明天就來細致地剖析牛頓第一定理和它的得出過程、及慣性。
講授新課一、理想實驗的魅力
班主任活動:講解亞里士多德關于力與運動關系的觀點。
兩千多年前,古埃及思想家、哲學家亞里士多德斷定:要使一個靜止的物體運動上去,就必須對它使勁;使勁使物體運動上去后,停止使勁,物體歸于靜止。于是,他宣稱“運動者皆被推進。”“當推一個物體的力不再推它時,原先運動的物體便歸于靜止?!?span style="display:none">ohS物理好資源網(原物理ok網)
班主任活動:講解伽利略對力與運動關系的認識。
伽利略覺得,將人們引入歪路的是磨擦,而物體在一般情況下運動時,磨擦又是無法避開的。
伽利略注意到,當一個球沿斜面向上滾動時,它的速率減?。幌蛳聺L動時,速率降低。他由此推測:當球沿水平面滾動時,它的速率應當不增不減。但是,實際情況卻是,雖然沿水平面滾動,球也會越滾越慢,最后停了出來。伽利略覺得這是磨擦作用的結果。若沒有磨擦,球將永遠運動下去。
為了闡述自己的觀點,伽利略設計了如圖所示的實驗:讓一個小球沿斜面從靜止狀態開始運動,小球將“沖”上另一個斜面。假如第二個斜面夾角增大,小球仍將抵達原先的高度,而且運動的距離更長。由此可以推測,當斜面最終變為水平面時,小球要抵達原有高度將永遠運動下去。這說明,力不是維持物體運動的誘因。
班主任活動:講解理想化實驗。
阻力不可能完全清除,第二個斜面也不可能做得無限長,所以,伽利略的實驗是一個“理想實驗”。
首先,“理想實驗”是以實踐為基礎的。所謂的“理想實驗”就是在真實的科學實驗的基礎上,捉住主要矛盾,忽視次要矛盾,對實際過程做出更深入一層的具象剖析。其次,“理想實驗”的推理過程,是以一定的邏輯法則為依據的,而這種邏輯法則,都是從常年的社會實踐中總結下來的,并為實踐所否認了的。
在自然科學的理論研究中,“理想實驗”具有重要的作用。作為一種具象思維的方式,“理想實驗”可以使人們對實際的科學實驗有更深刻的理解,可以進一步闡明出客觀現象和過程之間內在的邏輯聯系,并由此得出重要的推論。
“理想實驗”只是一種邏輯推理的思維過程,它的作用只限于邏輯上的證明與指責,而不能拿來作為檢驗認識正確與否的標準。相反,由“理想實驗”所得出的任何結論,都必須由觀察或實驗的結果來檢驗。
班主任活動:評論伽利略對力與運動關系的認識。
伽利略的力是改變物體運動狀態的緣由,將動力學的研究引入正確的方向。不過伽利略還不能想像不受重力作用的物體將怎樣運動。正是為了防止重力對物體運動的影響,伽利略才將研究對象置于水平面上。這樣使它的推論有很大的局限性。
班主任活動:講解笛卡爾對力與運動關系的認識。
笛卡爾覺得所有的物體都有保持原先的形式和狀態的趨勢。為了才能確定自然事物的發生過程。笛卡爾覺得還須要給出相應的二級定理。
第一條定理說,“如果沒有外界的作用,任何物質粒子的狀態(包括它的大小形狀、位置和運動)不會有任何變化。”
第二條定理說,“如果物體處在運動之中,這么如無其他作用的話,它將繼續以同一速率在同仍然線方向上運動,既不停定來也不偏離原先的方向。”
班主任活動:請你笛卡爾對力與運動關系的認識。
表面上看,笛卡爾的第二條定理是慣性定理的確切描述。但笛卡爾沒有提出力的概念,他認識物體的之間的互相作用只有通過直接的接觸才會發生。
二、牛頓第一定理
班主任活動:講解牛頓第一定理。
在伽利略和笛卡爾工作的基礎上,在隔了一代人之后,美國科學家牛頓提出了動力學的一條基本定理:一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態。這就是牛頓第一定理。物體這些保持原先勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫作慣性。牛頓第一定理也叫作慣性定理。
班主任活動:講解牛頓第一定理的意義。
(1)力不是維持物體運動狀態的緣由,而是改變物體運動狀態的緣由。
(2)保持靜止或勻速直線運動狀態是物體的固有屬性,這一屬性稱為慣性。慣性不是外界強加給它的,是物體固有的,一切物體都具有慣性。
三、慣性與質量
班主任活動:講解慣性與質量的關系。
班主任口述:從生活中我們可以曉得,滿載貨物的大貨車與小車輛相比,更不容易停出來。不同質量的物體,慣性的大小是不一樣的。也就是說,不同物體維持其原有運動狀態的“能力”不同,質量大的物體慣性大。描述物體慣性的化學量是它的質量。
質量只有大小,沒有方向,是標量。在國際單位制中,質量的單位是千克,符號為kg。
典題分析
例1伽利略創造的把實驗、假設和邏輯推理相結合的科學方式,有力地推動了人類科學認識的發展。用如圖所示的裝置做如下實驗:小球從左邊斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向上運動,并沿兩側斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度漸漸減少的材料時,小球沿兩側斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.按照三次實驗結果的對比,可以得到的最直接的推論是()
A.假如斜面光滑,小球將上升到與O點等高的位置
B.假如小球不受力,它將始終保持勻速運動或靜止狀態
C.假如小球遭到力的作用,它的運動狀態將發生改變
D.小球遭到的力一定時,質量越大,它的加速度越小
答案:A
解析:按照題意,鋪墊材料粗糙程度增加時,小球上升的最低位置下降,當斜面絕對光滑時,小球在斜面上沒有能量損失,因而可以上升到與O點等高的位置物理牛頓第一定律ppt,而B、C、D三個選項,從題目不能直接得出,所以選項A正確。
例2伽利略對自由落體運動及運動和力的關系的研究,開創了科學實驗和邏輯推理相結合的重要科學研究方式。圖a、b分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程,對這兩項研究,下述說法正確的是()
A.圖a通過對自由落體運動的研究,合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動
B.圖a中先在夾角較小的斜面上進行實驗,可“沖淡”重力,使時間檢測更容易
C.圖b中完全沒有磨擦阻力的斜面是實際存在的,實驗可實際完成
D.圖b的實驗為“理想實驗”,通過邏輯推理得出物體的運動須要力來維持
答案:B
解析:伽利略構想物體下落的速率與時間成反比,由于當時未能檢測物體的瞬時速率,所以伽利略通過物理推論證明物理牛頓第一定律ppt,假如速率與時間成反比,這么位移與時間的二次方就成反比。因為當時用滴水法計時,難以記錄自由落體的較短時間,伽利略設計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下,來“沖淡”重力的作用療效,而小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多,運動相同位移所用時間長得多,所以容易檢測.伽利略做了上百次實驗,并通過具象思維在實驗結果上做了合理外推,得出了正確推論,故A錯誤,B正確;完全沒有磨擦阻力的斜面是實際不存在的,故C錯誤;伽利略用具象思維、數學推論和科學實驗相結合的方式得到物體的運動不須要力來維持的推論,故D錯誤。
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