科学探究：牛顿第一定律.docx

科学探究：牛顿第一定律牛顿第肯定律2 牛顿第肯定律学习目标:1.了解有关运动和力的关系的历史发展，知道志向试验是科学探讨的重要方法。2.理解并驾驭牛顿第肯定律的内容和意义。3.知道什么是惯性，会正确说明有关惯性的现象。知道质量是物体惯性大小的量度。4.知道运动状态和运动状态变更的意义。5.理解运动状态变更与物体受力的关系。理解力是使物体产生加速度的缘由。6.知道影响加速度大小的因素除了外力以外，还有质量。学习重点:1.牛顿第肯定律。2.力是物体运动状态变更的缘由，是物体产生加速度的缘由。学习难点:力是物体产生加速度的缘由。主要内容:一、人类对运动和力的关系的探究历程探讨运动和力的关系，是动力学的基本问题。人类正确相识这个问题，经验了漫长的过程。1.十七世纪前对运动和力的关系的相识(亚里士多德的错误观点)：力是维持问题运动的缘由。时间：公元前。基本观点：必需有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止下来。依据：阅历事实一用力推车，车子才前进；停止用力，车子就要停下来。所用方法：视察+直觉(由生活阅历得出直觉印象)。错误缘由剖析：没有对所视察的物理现象进行深化地分析。只看到对车子施加的推力，而未考虑车子还受到摩擦阻力作用。停止用力(即去掉了车子前进的动力)，车子并没有马上停下来，还要向前发生一段位移；只是由于摩擦阻力的作用，才最终停了下来。路面越光滑，阻力就越小，车子向前发生的位移就越大，假如没有摩擦阻力，车子将始终运动下去，这说明车子的运动并不须要力来维持，而恰恰是(阻)力的作用，才使车子由运动到静止，运动状态发生了变更。危害：在亚里士多德以后的两千年内，动力学始终没有多大进展，直到十七世纪才受到伽利略的质疑。这是为什么?原来亚里士多德的观点与日常体验有相同之处，易于被人们接受，干脆的生活阅历使人们总是把力和物体运动的速度联系在一起，这种相识从孩提时代就起先了，如当拉着玩具小车前进的时候，给人的干脆体验是：只有用力拉小车，小车才会前进；停止用力了，小车就会停下来；用力大的时候，小车就运动得快些；用力小的时候，小车就运动得慢些；往哪个方向用力，玩具小车就向那个方向运动等等，似乎没有力的作用，物体运动不行能维持，力确定着物体运动的快慢，还确定物体运动的方向。人们的直观感觉虽然是外界事物的真实反映，但它具有片面性和表面性，依据干脆视察所得出的直觉的结论不是经常牢靠的，因为它们有时会引到错误的线索上去，然而人们不能毁灭了直觉的观点还是凭直觉来看问题，错误直觉印象在人脑中有很深的潜意识，形成思维定势因此亚里士多德的观点统治了人们的思维两千多年。2.伽利略的志向试验及其推论（正确相识）：力是变更物体运动状态的缘由，运动并不须要力来维持。时间：十七世纪。基本观点：在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的原因。设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度接着运动下去。依据：志向试验。方法：试验+科学推理(把牢靠事实和理论思维结合起来)。志向斜面试验将两个对称的斜面末端平滑地对接在一起，让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面。伽利略仔细视察留意到，球在其次个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上起先滚下时的高度几乎相等。他断定高度上的这一微小差别是由于摩擦产生的，如能将摩擦完全消退的话，则高度将恰好相等。于是他推论说在完全没有摩擦的状况下。若使其次个斜面的倾角越来越小，则不管其次个斜面倾角多么小，球在其次个斜面上总要达到相同的高度，只是小球要通过更长的路径。最终，假如其次个斜面的倾斜度完全消退了(成为水平面)，那么球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度将以恒定的速度在无限长的水平面上恒久不停地运动下去。这就是出名的伽利略志向斜面试验。这个试验是无法实现的，因为恒久也无法将摩擦完全消退掉，所以叫志向试验。又叫假想试验，思想上的试验；是每抽象思维中设想出来而事实上无法做到的试验。伽利略从牢靠的试验动身，设想出这个事实上不行能进行的但又符合严格科学推理的志向化的试验，论证了物体在不受外力(志向试验中小球水平方向不受外力作用)作用时将恒久运动下去的推想是正确的，说明维持物体的运动不须要外力的作用。伽利略的志向试验是在牢靠事实的基础上进行抽象思维的一种科学推理，科学探讨中的一种重要方法，在自然科学的探讨中有着重要的作用，它可以深刻揭示自然规律，被爱因斯坦誉为“是人类思想史上最宏大的成就之一”，伽利略也之无愧地成为动力学的创始人，试验科学的奠基人。3.笛卡尔对伽利略看法的补充和完善：二、牛顿第肯定律1.内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它变更这种状态为止。2.理解：物体不受力时将处于_状态或_状态。即物体的运动状态不变更。力不是维持物体速度的缘由，物体的运动不须要力来维持。外力的作用是迫使物体变更运动状态，即外力是变更_的缘由，力还是产生加速度的缘由，而不是维持_的缘由。一切物体都有保持_的性质，这种性质叫_。因此，牛顿第肯定律也叫惯性定律。这种性质是物体的固有属性。不论物体处于何种状态，即与物体运动状况和受力状况无关，任何物体在任何状态下均有惯性。质量是惯性大小的唯一量度。牛顿第肯定律是物体不受外力作用时的运动定律，所描述的物体不受外力的状态是一种志向化的状态，因为不受外力作用的物体是不存在的，所以牛顿第肯定律不能用试验验证，其正确性可通过由它推导出的结论与试验事实完全一样而得到证明。定律的实际应用场合是物体所受合外力为零，物体在某方向上不受外力或在某方向上受平衡力作用时，该方向上保持静止或匀速直线运动状态的状况是普遍存在的。三、惯性：物体具有的保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。惯性是物体的固有属性，惯性不是一种力。任何物体在任何状况下（不管是否受力不管是否运动和怎样运动）都具有惯性，切莫将惯性误会为“物体只有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态时”才有惯性，在受力作用时，惯性依旧存在，体现在运动状态变更的难易程度上。惯性的大小只由物体本身的特征确定，与外界因素无关，切莫认为物体的速度越大，惯性越大。惯性是不能被克服的，但可以利用惯性做事或防止惯性的不良影响。不要把惯性概念与惯性定律相混淆。惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性，惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律，当有力作用时，物体运动状态必定变更。【例一】火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发觉仍落回到车上原处，这是因为()A.人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他伴同火车一起向前运动。B.人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他伴同火车一起向前运动。C.人跳起后，车在接着向前运动，所以人落下后必是偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已。D.人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终有相同的速度。【例二】有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界，请你评价一下，这个设想可行吗?四、物体运动状态的变更1运动状态指的是物体的速度速度是是矢量，速度不变则运动状态不变，速度变更(大小变更、方向变更或大小方向同时变更)运动状态也就变更了，所以运动状态不断变更的物体总有加速度。2力是使物体产生加速度的缘由3质量是物体惯性大小的量度质量越大的物体_越大，运动状态变更就越_。【例三】月球表面上的重力加速度地球表面上的16，同一个飞行器在月球表面上时与在地球表面上时相比较()A.惯性减小为16，重力不变。B.惯性和重力都减小为16。C.惯性不变，重力减小为l6。D.惯性和重力都不变。【例四】在车箱的顶板上用细线挂着一个小球，在下列状况下可对车厢的运动状况得出怎样的推断：(1)细线竖直悬挂:_。(2)细线向图中左方偏斜:_。(3)细线向图中右方偏斜:_。课堂训练:1.以下各说法中正确的是()A.牛顿第肯定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律。B.不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性。C.在水平地面上滑动的木块最终停下来是由于没有外力维持木块运动的结果。D.物体运动状态发生改变时，物体必定受到外力的作用。2.下列说法正确的是：()A.力是使物体惯性变更的缘由。B.静止的火车启动时速度改变缓慢，是因为物体静止时惯性大。C.乒乓球可快速被抽杀，是因为乒乓球的惯性小。D.为了防止机器运转时振动，采纳地脚螺钉固定在地球上，是为了增大机器的惯性。3.某人推小车前进，不用力，小车就停下来，说明：()A.力是维持小车运动的缘由。B.小车停下来是因为受力的作用的结果。C.小车前进时共受四个力。D.不用力时，小车受到的合外力方向与小车的运动方向相反。4物体的运动状态与受力状况的关系是()A.物体受力不变时，运动状态也不变。B.物体受力改变时，运动状态才会变更。C.物体不受力时，运动状态就不会变更。D.物体不受力时，运动状态也可能变更。5.火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有。人向上跳起，发觉仍落回到车上原处，这是因为()A.人跳起后直至落地，在水平方向上人和车始终具有相同的速度。B.人跳起后，车厢内的空气给他以向前的力，带着他伴同火车一起向前运动。C.人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，推动他伴同火车一起向前运动。D.人跳起后，车接着向前运动，人落下后必定偏后一一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已。课后作业：1一个以速度v运动着的小球，假如没有受到任何力的作用，经时间t后的速度是_，经时间nt后的速度是_。2.用绳子拉着小车沿光滑水平面运动，绳子突然断裂后，小车将作_，这时小车在水平方向受到力的大小是_。3歼击机在战斗前为了提高敏捷性，常抛掉副油箱，因为削减质量后_。4月球表面上的重力加速度g=163m/s2，地球上一个质量为500kg的飞行器在月球表面时的质量为_，重力为_。5下面几个说法中正确的是()A.静止或作匀速直线运动的物体，肯定不受外力的作用。B.当物体的速度等于零时，物体肯定处于平衡状态。C.当物体的运动状态发生改变时，物体肯定受到外力作用。D.物体的运动方向肯定是物体所受合外力的方向。6关于惯性的下列说法中正确的是()A.物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性。B物体不受外力作用时才有惯性。C物体静止时有惯性，一起先运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性。D物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性。7人从行驶的汽车上跳下来后简单()A.向汽车行驶的方向跌倒。B向汽车行驶的反方向跌倒。C向车右侧方向跌倒。D向车左侧方向跌倒。8一人在车厢中把物体抛出，下列哪种状况，乘客在运动车厢里视察到的现象和在静止车厢里视察到的现象一样()A.车厢加速行驶时B车厢减速行驶时C车厢转弯时D车厢匀速直线行驶时9关于力和运动的关系，下列说法中正确的是()A.力是物体运动的缘由。B.力是维持物体运动的缘由。C力是变更物体运动状态的缘由。D力是物体获得速度的缘由。10下列说法中正确的是()A.物体不受力时，肯定处于静止状态。B.物体的速度等于零时，肯定处于力平衡状态。C物体的运动状态发生改变时，肯定受到外力作用。D物体的运动方向，肯定是物体所受外力合力的方向11先后在北京和广州称量同一个物体，下列推断正确的是()A用天平称量时两地结果相同。B.用杆秤(或不等臂天平)称量时两地结果不同。C用弹簧秤称量时北京的示数大些。D用弹簧秤称量时广州的示数大些。12从离开地球表面和月球表面同样高度处做自由落体试验，落地的时间分别为t地与t月，落地的速度分别为v地与v月，则()A.t地t月，v地v月Bt地t月，v地v月Ct地t月，v地v月Dt地t月，v地v月13一个劈形物体abc，各面均光滑，上面放一光滑小球，用手按住在固定的光滑斜面上，如图所示现把手放开，使劈形物体沿斜面下滑，则小球在遇到斜面以前的运动轨迹是()A沿斜面对下的直线。B曲线。C竖直向下的直线。D折线。 14一个物体受四个力作用而静止，当撤去其中的F1后，则物体()A向F1的方向作匀速直线运动。B向F1的反方向作匀速直线运动。C向F1的方向作加速运动。D向F1的反方向作加速运动。 阅读材料：牛顿生平牛顿是17世纪最宏大的科学巨匠。他的成就遍及物理学、数学、天体力学的各个领域。牛顿12岁进金格斯中学上学。那时他喜爱自己设计风筝、风车、日规等玩意。他制作的一架精致的风车，别出心裁，内放老鼠一只，名日“老鼠开磨坊”，连大人看了都赞叹不已。牛顿在物理学上最主要的成就是发觉了万有引力定律，综合并表述了经典力学的3个基本定律一惯性定律、力与加速度成正比的定律、作用力和反作用力定律；引入了质量、动量、力、加速度、向心力等基本概念，从而建立了经典力学的公理体系，完成了物理学发展史上的第一次大综合，建立了自然科学发展史上的里程碑。其重要标记是他于1687年所发表的自然哲学的数学原理这一巨著。在光学上，他做了用棱镜把白光分解为七色光(色散)的试验探讨；发觉了色差；探讨了光的干涉和衍射现象，发觉了牛顿环；制造了以凹面反射镜替代透镜的“牛顿望远镜”。1704年出版了他的(光学专著，阐述了自己的光学探讨的成果。在数学上，牛顿与德国莱布尼兹各自独立创建了“微积分学”；他还建立了牛顿二项式定理。牛顿在声学、热学、流体力学等方面也有不少探讨成果和贡献。牛顿的一生遇到不少争辩和麻烦。例如，关于万有引力发觉权等问题，胡克与他争论不休，差点影响了原理的出版；关于微积分独创权的问题，与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止，给内向的牛顿带来极大的苦痛。40岁以后，他把爱好转向政治、化学(贱金属变成黄金)、神学问题，写了近200万言的著作，毫无价值。常言道“人无完人，金无足赤”，牛顿也是如此。但是牛顿终归是宏大的牛顿，他的科学贡献将永载史册。 牛顿第肯定律和惯性牛顿第肯定律和惯性第五节牛顿第肯定律惯性（一）教学目的1知道什么是惯性，相识一切物体都有惯性2会用物体的惯性说明惯性现象，培育学生的语言表述实力3通过惯性现象，向学生进行交通平安教化（二）教具惯性球、惯性小车和木块（三）教学过程一、复习提问牛顿第肯定律的内容是什么？二、惯性老师：从牛顿第肯定律知道，任何物体都具有保持静止状态或保持匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性也可以说物体有保持运动状态不变的性质叫惯性牛顿第肯定律也叫惯性定律这里提出了一切物体都有惯性，物体在任何状况下都有惯性三、惯性现象老师：一切物体都有惯性下面我们做几个表现物体具有惯性的好玩试验1惯性小球试验我们把一个小球稳稳地放在小木片上，用弹簧片快速地把小木片弹出去，留意视察发生的现象（演示）小木片弹出去后，小球落在了原处大家都知道这是由于小球有惯性但是如何用简洁明白的语言说明这个现象呢？我们用惯性说明物理现象，必需抓住惯性的实质惯性的实质是物体有保持原有的运动状态不变的性质，所以我们必需认清物体原有的运动状态以小球为例，木片被弹出去之前，小球处于静止状态小球由于有惯性，还应保持原有的静止状态，所以小球落在原处简言之，物体原来是什么状态，由于有惯性，它要保持什么状态，这是说明惯性现象的关键2钢笔帽的惯性试验老师示范：拿一个小纸条放在桌边上，在纸条上压一个立着放的钢笔帽，将纸条快速抽出，钢笔帽不倒（学生操作）老师提问：请大家说明当纸条抽出时，笔帽为什么不倒？（学生回答，老师讲评）钢笔帽是静止的当纸条快速抽出时，由于笔帽有惯性，还要保持静止状态，所以笔帽不倒3刹车时的惯性现象老师：我们在小车上立一个木块，使小车和木块一起运动，小车突然停住时会发生什么现象？（演示，并请学生说明，老师讲评）老师：刹车前木块和小车一起运动刹车时，木块底部和小车都停住了，但是由于有惯性，木块上部还要保持向前运动，所以木块向前倾倒这个试验再现了汽车紧急刹车时乘客向前倒这一普遍现象4汽车起动发生的惯性现象老师：请大家说明汽车起动时乘客为什么向后倾倒？（学生回答：老师讲评）四、学生练习1章后习题1（老师讲评从略）2章后习题4（老师讲评从略）3习题3（老师讲评从略）4习题2（学生答）老师：飞机投掷物体前，被投掷物跟飞机一起运动投掷物离开飞机后由于惯性仍要向前保持匀速直线运动可是被投掷物受重力作用，它向前运动的同时还要向下落，物体的实际下落轨道是一抛物线所以必需提前投掷飞机速度越大，高度越大，提前量也应当越大飞机投弹也遵循这个规律5节后练习4（学生答）老师：跳远运动员起跳前经过了一段距离的助跑，踏跳时具有较大的水平向前的速度由于人有惯性，踏跳后还要向前接着用较大的速度运动，这样可以跳的更远些事实证明，跳远运动员都是短跑好手就是这个道理五、学生阅读“汽车刹车之后”老师：从阅读材料可知，汽车的停车距离等于反应距离和制动距离之和假如你是一位汽车司机，应当留意怎样防止发生交通事故？老师：车速不能太快，十次事故九次快驾驶车辆应当精神集中，这样叮以缩短反应时间和减小反应距离司机应保证汽车的刹车机件的性能良好，缩短制动距离下雪、下雨天尤其应减速慢行我们同学骑自行车也应如此不骑快车、精神集中、车闸要灵第五节牛顿第肯定律惯性 第五节牛顿第肯定律惯性（一）教学目的1知道什么是惯性，相识一切物体都有惯性2会用物体的惯性说明惯性现象，培育学生的语言表述实力3通过惯性现象，向学生进行交通平安教化（二）教具惯性球、惯性小车和木块（三）教学过程一、复习提问牛顿第肯定律的内容是什么？二、惯性老师：从牛顿第肯定律知道，任何物体都具有保持静止状态或保持匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性也可以说物体有保持运动状态不变的性质叫惯性牛顿第肯定律也叫惯性定律这里提出了一切物体都有惯性，物体在任何状况下都有惯性三、惯性现象老师：一切物体都有惯性下面我们做几个表现物体具有惯性的好玩试验1惯性小球试验我们把一个小球稳稳地放在小木片上，用弹簧片快速地把小木片弹出去，留意视察发生的现象（演示）小木片弹出去后，小球落在了原处大家都知道这是由于小球有惯性但是如何用简洁明白的语言说明这个现象呢？我们用惯性说明物理现象，必需抓住惯性的实质惯性的实质是物体有保持原有的运动状态不变的性质，所以我们必需认清物体原有的运动状态以小球为例，木片被弹出去之前，小球处于静止状态小球由于有惯性，还应保持原有的静止状态，所以小球落在原处简言之，物体原来是什么状态，由于有惯性，它要保持什么状态，这是说明惯性现象的关键2钢笔帽的惯性试验老师示范：拿一个小纸条放在桌边上，在纸条上压一个立着放的钢笔帽，将纸条快速抽出，钢笔帽不倒（学生操作）老师提问：请大家说明当纸条抽出时，笔帽为什么不倒？（学生回答，老师讲评）钢笔帽是静止的当纸条快速抽出时，由于笔帽有惯性，还要保持静止状态，所以笔帽不倒3刹车时的惯性现象老师：我们在小车上立一个木块，使小车和木块一起运动，小车突然停住时会发生什么现象？（演示，并请学生说明，老师讲评）老师：刹车前木块和小车一起运动刹车时，木块底部和小车都停住了，但是由于有惯性，木块上部还要保持向前运动，所以木块向前倾倒这个试验再现了汽车紧急刹车时乘客向前倒这一普遍现象4汽车起动发生的惯性现象老师：请大家说明汽车起动时乘客为什么向后倾倒？（学生回答：老师讲评）四、学生练习1章后习题1（老师讲评从略）2章后习题4（老师讲评从略）3习题3（老师讲评从略）4习题2（学生答）老师：飞机投掷物体前，被投掷物跟飞机一起运动投掷物离开飞机后由于惯性仍要向前保持匀速直线运动可是被投掷物受重力作用，它向前运动的同时还要向下落，物体的实际下落轨道是一抛物线所以必需提前投掷飞机速度越大，高度越大，提前量也应当越大飞机投弹也遵循这个规律5节后练习4（学生答）老师：跳远运动员起跳前经过了一段距离的助跑，踏跳时具有较大的水平向前的速度由于人有惯性，踏跳后还要向前接着用较大的速度运动，这样可以跳的更远些事实证明，跳远运动员都是短跑好手就是这个道理五、学生阅读“汽车刹车之后”老师：从阅读材料可知，汽车的停车距离等于反应距离和制动距离之和假如你是一位汽车司机，应当留意怎样防止发生交通事故？老师：车速不能太快，十次事故九次快驾驶车辆应当精神集中，这样叮以缩短反应时间和减小反应距离司机应保证汽车的刹车机件的性能良好，缩短制动距离下雪、下雨天尤其应减速慢行我们同学骑自行车也应如此不骑快车、精神集中、车闸要灵 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