3 2牛顿第一定律第一课时

发布 2024-02-29 18:50:12 阅读 4191

[目标定位] 1.知道伽利略的理想实验及其推理过程,知道理想实验是科学研究的重要方法。2.理解牛顿第一定律的内容及意义。3.明确惯性的概念,会解释有关的惯性现象.

一、从亚里士多德到伽利略。

1.亚里士多德把地上的运动分成两类:一类是无须外力帮助的天然运动;另一类是受迫运动,这类运动必须依靠外力的不断作用才能维持.外力一旦消失,受迫运动也就停止了.他的观点由于受到历史的局限性,是错误的.

2.意大利科学家伽利略指出,地面上运动的物体之所以会停下来,是因为摩擦力的缘故.为了说明运动和力的关系,他设计了理想实验:(1)若摩擦可以忽略,小球最终会到达与左侧斜面同样的高度;(2)坡度越小,小球要达到同样的高度经过的坡长就会越长;(3)如果右边的斜面变成水平面,并且没有任何阻力,小球将永远运动下去.从而否定了亚里士多德的观点.

想一想:伽利略的理想实验揭示了什么道理?

答案伽利略的实验揭示了力不是维持物体运动的原因.

二、牛顿第一定律惯性。

1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.

2.牛顿第一定律揭示了力是迫使物体的运动状态发生变化(产生加速度)的一种作用,是物体获得加速度的原因,而物体具有的速度并不与力直接相关.

3.惯性:一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫做惯性.因此牛顿第一定律也称为惯性定律.质量是物体惯性大小的量度.

想一想:1)是不是只有匀速直线运动或静止的物体才具有惯性?(2)有人说:“速度越大惯性越大,受力越小惯性越大”,对吗?

答案 (1)不是一切物体都具有惯性.物体的惯性与运动状态无关.(2)不对惯性只与质量大小有关,而与速度大小无关,与受力大小也无关。

一、对伽利略的理想实验的理解。

1.关于运动和力的两种对立的观点。

1)亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因.这种错误的观点统治了人们的思维近二千年.

2)伽利略的观点(伽利略第一次提出):物体的运动不需要力来维持,力是改变物体速度的原因.

2.伽利略的理想实验的意义。

1)伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来,即采用“事实基础+抽象思维+科学推论”的方法推翻了亚里士多德的观点,初步揭示了运动和力的正确关系.

2)第一次确立了物理实验在物理学中的地位.

例1 理想实验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设计了一个如图311所示的理想实验,他的设想步骤如下:

图311减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度;②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动.

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列___只要填写序号即可).在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.下列有关事实和推论的分类正确的是( )

a.①是事实,②③是推论。

b.②是事实,①③是推论。

c.③是事实,①②是推论。

d.④是事实,①②是推论。

解析本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理,将实验理想化,并符合物理规律,得到正确的结论.而②是可靠事实,因此放在第一步,③①是在斜面上无摩擦的设想,最后推导出水平面上的理想实验④.因此正确顺序是②③①

答案 ②③b

二、对牛顿第一定律的理解。

1.对牛顿第一定律的理解。

1)定性说明了力和运动的关系:

力是改变物体运动状态的原因,或者说力是产生加速度的原因,而不是维持物体运动状态的原因.

物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态.

2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性,因此牛顿第一定律也叫惯性定律.

2.物体运动状态的变化即物体运动速度的变化,有以下三种情况:

1)速度的方向不变,只有大小改变.(物体做直线运动)

2)速度的大小不变,只有方向改变.(物体做曲线运动)

3)速度的大小和方向同时发生改变.(物体做曲线运动)

3.注意:1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态,与物体所受合外力为零是等效的.

2)牛顿第一定律不是实验定律,它是在理想实验的基础上总结得出的.

例2 关于牛顿第一定律的理解正确的是( )

a.牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律。

b.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变。

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.飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态。

解析牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,a、b正确;牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了运动状态,飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而改变了运动状态,c错误,d正确.

答案 abd

三、对惯性的理解。

1.惯性是物体的固有属性.一切物体都具有惯性.

2.质量是惯性大小的唯一量度.质量越大,惯性越大.

3.惯性大小与物体运动状态无关,与物体受力情况以及地理位置无关.

4.惯性的表现。

1)不受力时,惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,有“惰性”的意思.

2)受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度.质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变.

例3 关于惯性,下列说法正确的是( )

a.惯性是物体固有的属性,惯性越大的物体,它的运动状态越难改变。

b.同一物体运动时的惯性大于静止时的惯性。

c.“嫦娥三号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性相同(燃料消耗忽略不计)

d.各种机床和发电机的底座做得很笨重,并用螺丝固定在地面上,目的是增大惯性。

解析惯性是物体固有的属性,惯性越大的物体,保持原来运动状态的性质越强,即它的运动状态越难改变,a正确;质量是惯性大小的唯一量度,惯性大小与运动状态无关,b错误;“嫦娥三号”卫星在地球上的质量与它绕月球飞行时的质量不变,惯性不变,c正确;质量大的物体惯性大,各种机床和发电机的底座做得很笨重,目的是增大惯性,d正确.故选a、c、d.

答案 acd

借题发挥分析有关惯性的问题时,应注意惯性的三个性质:(1)普遍性:一切物体在任何情况下都具有惯性;(2)无关性:

惯性与物体的运动状态和受力情况均无关;(3)唯一性:惯性由物体的质量唯一决定.

例4 如图312所示,在匀速行驶的火车车厢内,有一人从b点正上方相对车厢静止释放一个小球,不计空气阻力,则小球( )

图312a.可能落在a处。

b.一定落在b处。

c.可能落在c处。

d.以上都有可能。

解析匀速行驶的火车车厢内,相对车厢静止释放一个小球,由于惯性,小球在水平方向保持与车速相同的速度,因此在下落这段时间内,水平位移相等,即落回到b点,故选b.

答案 b对伽利略的理想实验的理解。

1.(2013山东烟台期末)下列叙述中符合物理学史实的是( )

a.伽利略认为力不是维持物体运动的原因。

b.伽利略通过理想斜面实验总结出了惯性定律。

c.牛顿认为力是改变物体运动状态的原因。

d.在伽利略和笛卡儿研究的基础上,牛顿建立了惯性定律。

答案 acd

2.伽利略的理想斜面实验说明( )

a.亚里士多德关于运动和力的关系是正确的。

b.亚里士多德关于运动和力的关系是错误的。

c.力是维持物体运动的原因。

d.物体的运动不需要力来维持。

解析伽利略的理想实验中斜面放平后,小球将永远运动下去,说明物体的运动不是由力来维持的,故而推翻了亚里士多德的观点.b、d正确.

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