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第一节 牛顿运动第一定律

2006-06-02 00:00:00   来源:   关注:

教学目标:

一、知识目标

1.知道理想实验是科学研究的重要方法。

2.理解牛顿第一定律和惯性的概念。

3.知道牛顿第一定律的建立过程。

4.正确理解力和物体运动的关系。

二、能力目标

培养学生的观察能力、思维能力及应用定律解决实际问题的能力。

教学重点:牛顿第一运动定律、惯性

教学难点:对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解

教学用具:小车、木块、气垫导轨滑块、电脑、投影仪

教学步骤

一、导入新课

前一章我们学习了怎样描述物体的运动,并没有进一步讨论物体为什么会做这种或那种运动。要讨论这个问题,我们需要把第一、二章的知识联系起来,找到运动和力的关系。这正是本章研究的问题。可见本章的主要内容是要研究运动和力的关系,它的主要任务是要回答物体的运动状态发生变化的原因。

在力学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科叫做运动学;研究运动和力的关系的分科,叫做动力学

动力学知识在生产和科学研究中是很重要的,设计各种机器,控制交通工具的速度,研究天体运动,计算人造卫星的轨道等等,都离不开动力学知识。

动力学的奠基人是英国科学家牛顿。牛顿总结了17世纪以前人类关于力学的知识,并且进行了创造性研究,提出了三条运动定律,这三条定律总面积称为牛顿运动定律,是整个动力学的基础。这一章我们要学习的就是牛顿运动定律。

二、新课教学

1.力是维持物体运动的原因,还是改变物体运动状态的原因?

提问:物体不受力的作用能运动吗?

[举例一]:静止的小车没有力的作用就运动不起来,用力推小车,小车才会运动,说明物体不受力就不能运动。

[分析、讨论]:在第二章中学过,物体到底是运动还是静止这是相对的。比如:平常认为,静止的物体,相对于地球是静止的,相对于太阳是运动的。可见,静止的小车虽不受力,但它们随同地球一起运动,小车随地球的这种运动并不需要外力来维持。

当用力推小车时,推力与小车的运动方向相同,促进小车的运动,使小车的速度越来越大。可见,推力是使小车加速的原因。所谓力使静止的物体运动起来,实际上是力改变了物体的运动状态

[举例二]:运动起来的小车,若去掉外力就会停下来,说明物体不受力就不会运动。

[分析、讨论]:提问1:去掉外力后,小车是怎样停下来的?立即停下,还是通过一段位移后才停下?(演示、观察)回答:经过一段位移才停下。

提问2:小车停下过程中,受到哪些力的作用?(重力、弹力、摩擦力)

提问3:设想小车在无限光滑的水平面上运动,不受推力时,会怎样?

综合前面两例:物体受推力,加速度运动;物体受摩擦力作用,减速运动;当运动的物体既不受推力,也不受摩擦力,将匀速运动。

结论: 物体起动阶段,是外力使物体的速度越来越大。

       物体停下来的过程是摩擦力使物体的速度越来越小。

       物体一旦具有了速度,如果不任何外力,将保持匀速直线运动。

前两句说明:力是改变物体运动状态的原因,第三句说明:物体的运动不需要外力来维持,即力不是维持物体运动的原因。

2.历史的回顾:

远在两千多年以前,人们已经提出了运动和力的关系问题,可是直到伽利略时代才对这个问题给出了正确的答案。下边请同学们阅读课文有关内容,并通过填表回答下列问题。

用投影仪显示题目及表格:

1.  在研究力和运动的关系上有哪些代表人物?

2.  每位科学家对力和运动关系是怎样认识的?

代表人物

对力和运动关系的看法

 

 

 

 

 

 

3.伽利略是如何证明其观点的?

亚里斯多德认为:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。

伽利略认为: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缘故。

笛卡尔认为:如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会改变原来的方向。

请同学们叙述伽利略的理想实验:

让小球从一个斜面从静止滚下来,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。

师总结:伽利略在可靠的实验基础上,推论说:如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程,继续减小第二个斜面的倾角,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定速度继续运动下去。

学生总结伽利略的研究方法,以可靠的事实为依据,抓住主要因素,忽略次要因素,解释自然规律。

演示实验:用气垫导轨近似地验证上述结论:

把滑块放在一个水平气垫导轨上,使滑块和导轨之间形成气层,物体沿这种导轨运动时受到的阻力很小,推动一下物体,可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动。

3.  牛顿第一定律:

1牛顿第一定律的内容:

[师讲]:伽利略和笛卡尔对物体的运动做了准确的描述,但是没有指明原因是什么,牛顿在前人研究的基础上,结合自己的研究,系统地总结了力学知识,提出了三条运动定律。其中第一条定律的内容是:

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。

这就是牛顿第一定律。

2)对定律的理解:

A.牛顿第一定律说明了物体不受力时的运动状态:如果没有外力的作用,物体将保持匀速直线运动状态。

B.牛顿第一定律阐述了力和运动的关系:外力的作用是迫使物体改变其运动状态,说明力是改变物体运动状态的原因。

C.牛顿第一定律建立了惯性的概念:一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫惯性。所以说一切物体都具有惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。

3)惯性定律和惯性的区别和联系:

a:惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律。

b:惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性。

4.巩固训练:(用投影仪显示)

1)一切物体总保持    状态或    状态,直到有    迫使它改变这种状态为止。

2)物体保持       的性质叫做惯性,惯性是物体的    ,与物体的运动情况或受力情况   

3)伽利略的理想实验说明了       

5.运用牛顿第一定律解释现象:

1)演示:在小车上放一方木块,使它们静止在水平桌面上,然后,突然给小车一个推力,观察到木块会向后倾倒。

2)引导学生对实验现象进行解析:

a:施加推力前,小车和木块处于什么状态?(静止)

b:当给小车施加推力后,分析小车和木块会发生什么变化?——(当给小车施加推力后,木块的下部由于摩擦力作用随车前行,而木块的上部由于惯性,仍将保持原来的静止状态,所以会向后倾倒)

3)巩固训练

a:汽车突然开动的时候,乘客会向后倾倒,为什么?

b:汽车突然停止的时候,乘客会向前倾倒,为什么?

三、小结

本节课我们主要学习了以下几个问题:

1)历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。

2)伽利略得到力和运动关系的研究方法。

3)牛顿第一定律的内容;

4)惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。

四、作业:

1、阅读本节课文;

2、课本P48练习一①②③④——做在书本上!

 

 

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