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牛頓第一定律(慣性定律)

來源:牛頓       更新時間:2012-6-21 11:00:44
 

   牛頓第一定律(慣性定律):任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時,總保持勻速直線運動或靜止狀態,直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。

 

A    牛頓第一定律 (2課時)

松江二中   金媛

[教學目標] 

1、知識與技能

(1) 理解牛頓第一定律和慣性的概念、正確理解力和物體運動的關系。

(2) 培養學生的觀察能力、思維能力及應用定律解決實際問題的能力。

2、過程與方法

知道伽利略理想實驗的推導分析過程,從中感悟科學推理方法領會科學思維過程

3、情感態度價值觀

進行科學態度、科學方法教育,理解實踐是檢驗真理的唯一標準,感悟科學規律獲得的過程要經過許多科學家的不懈努力,學習科學精神。

[教學重點、難點]

重點:通過牛頓第一定律的學習加深對慣性概念的理解。

難點:伽利略的科學思維方法以及對牛頓第一定律和慣性的理解。

[教學資源]  伽利略理想斜面實驗課件、木塊下滑課件、小木塊、有關慣性的幾個小錄像

[教學過程]

一、引入:

第一章我們學習了機械運動,第二章我們又學習了力和力的平衡,那么力和運動之間又存在什么關系呢?這就是我們第三章要學習的內容。

歷史上人們在認識運動和力之間關系的過程中,存在著兩種不同的觀點。

一種是亞里士多德提出的:維持物體的運動需要力的作用,沒有力的作用物體就要停下來。也就是“力是維持物體運動的原因”。

大家想一想,這種觀點對嗎?

[演示實驗1]:推木塊,木塊運動,松手后,木塊停止

請學生思考后回答,然后給出結論——該實驗似乎說明了該結論正確,但其實這也恰是亞里士多德的重大失誤:他只注重對自然現象的某種解釋,而不考慮其實質,他的這種錯誤已經不止一次了——回憶學習自由落體運動時,他說重物下落比輕物下落快,也是因為只看表面現象,后來伽利略通過理論和實驗推翻了他灌輸于人們長達千年之久的這一錯誤思想。

☆通過上述例子引導學生在今后分析問題時一定要注重問題的實質,而不能想當然的從表面現象輕易得出結論,要有嚴謹的科學研究態度。

然而這一次,還是伽利略又對亞里士多德的結論提出質疑,伽利略提出——一旦物體具有某一速度,只要沒有加速或減速的原因,這個速度就將保持不變,也就是“維持物體的運動不需要力”.

[課件1] 觀察木塊從同一斜面下滑,在不同水平面上滑行的距離不同,引發思考,這個實驗給大家有什么啟發?

——當水平面如冰面一樣光滑,摩擦力可忽略不計時,水平方向上該物體不受到任何力,理論上物體就會以某一速度一直運動下去

二、伽利略的理想斜面實驗

伽利略是如何批駁亞里士多德觀點的呢?下面我們就來看一個著名的“伽利略理想斜面實驗”。

使伽利略受到啟發的是有一次他在教堂做禮拜,無意中觀察到擺鐘來回擺動時有一個特點——總是能夠擺到對面等高的位置,由此他想到用兩個對接的斜面,使小球在斜面上來回滾動,斜面盡可能光滑。

[課件2] 伽利略理想斜面實驗

實驗結論:維持物體做勻速直線運動不需要力的作用。

由于沒有完全光滑的斜面,所以我們才把這個實驗叫做“理想實驗”。

理想實驗:又稱“假想實驗”,它是以可靠的事實為基礎,突出主要因素,忽略次要因素,通過抽象思維深刻揭示自然規律。

☆通過上述例子再結合蘋果落地的故事教育學生要學會留意身邊的事物,許多科學家的成就最開始的靈感大多來源于此。

三、牛頓第一定律

從亞里士多德的觀點——伽利略的研究——與伽利略同時代的物理學家、數學家笛卡爾進一步完善了上述理論,最終牛頓在他們的研究基礎上系統的總結出了三條運動定律,牛頓第一定律就是說明了:維持物體運動不需要力的作用。

——所以牛頓曾謙虛地說自己之所以比別人看得遠是因為自己是站在巨人的肩膀上。

牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。

從該定律可以看出以下三點:(先讓學生仔反復閱讀這一定律然后談談該定律所蘊含的幾層含義,最后教師歸納給出)

(1) 揭示了物體在不受外力作用時,將保持勻速直線運動狀態或靜止狀態。

(2) 揭示了慣性的定義:物體保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質,是物體的一種固有屬性。——故該定律又叫:慣性定律

(3) 說明了力是改變物體運動狀態的原因(力是產生加速度的原因)

四、慣性

    慣性這個概念大家在初中就學習過,我們可以用“惰性”比喻“慣性”。常說人都是有惰性的,不要求人去改變很多人就不會去做改變,安于現狀,同樣一切物體也都有一種“惰性”,這種“惰性”的表現就是不愿意改變原來的運動狀態。

1、定義:物體保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質,是物體的一種固有屬性。

由于慣性是個比較抽象,難理解的概念,可通過下面的問題,引導學生了解慣性保持的是原來的運動狀態(速度)。 

  例:下列各問中的物體的慣性如何體現? 

  1)靜止在桌面上的書?(體現在保持靜止) 

  2)正在以10m/s速度運動的汽車?(體現在保持10m/s速度勻速運動) 

3)一個正在加速的汽車,某時刻的速度是5m/s。(雖然車做加速運動,此時的慣性體現在保持5m/s的速度,只不過后來沒保持住。)

2、注意:

1)一切物體都具有的,是物體的固有屬性,

2)慣性與運動狀態無關物體

3)物體保持勻速運動或靜止依靠的是自身慣性而不是用外力來維持

4)慣性的大小表現在物體運動狀態改變的難易程度

3、有趣的慣性課件,提高學生的學習興趣,做到學以致用

[課件3] 1、拉抬布   2、打銅轉  3、靜者自靜   4、豎直下落小球  5、小車運動

讓學生來舉生活中的相關例子:

1、跑步沖刺時一下停不下來  

2、汽車啟動剎車時(所以有安全氣囊、保險帶、后面的靠枕)  

3、重型貨車的車廂與車身之間有緩沖的硬質彈簧

4、洗完手后甩水   

5、飛機上拋物   

6、轉茶杯中漂浮的茶葉(同靜者自靜例子) 

 

完成自主活動

五、慣性與牛頓第一定律(慣性定律)的區別 

  慣性是自然界中的物體所具有的一種屬性,這種屬性表現為物體總要保持原來的運動狀態,即靜止或勻速直線運動狀態;而慣性定律是一條客觀規律,這一規律說明了正是由于物體具有慣性這種屬性,所以當沒有外力改變物體運動狀態時,物體才會保持原來的運動狀態,即靜止或勻速直線運動狀態。因此,慣性和慣性定律是完全不同的兩回事,前者是物體具有的一種屬性,后者是物體在不受力時遵循的一條客觀規律。

六、作業布置(略)

  • 上一個物理:

  • 下一個物理:

  • 后LHC時代:光纖激光陣列功率達全

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