1.4运动与力（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级科学上册同步精品课堂（华东师大版）

- 4 运动与力　 - YF 01 通过斜面小车实验知道力不是维持物体运动的原因。 02 经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。 03 知道什么是惯性，理解质量是惯性的量度。 04 能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。 教学目标 一 课堂引入 二 物体运动多种多样，运动轨迹可以沿直线，也可以沿曲线；运动快慢也可以时快时慢。要探究物体做出不同运动的原因，对例与运动的关系分析十分重要。 运动中包含很多科学知识。学好关于运动的科学，不仅能够使你深入认识体育运动，还能深入了解自然。 亚里士多德 伽利略 不蹬车 蹬车 课堂引入 二 [由静止开始] 不蹬车---自行车不动 蹬车-----自行车运动 不运动 物体不受力 不蹬车 物体受力 运动 亚里士多德：物体的运动需要力来维持 真的是这样的吗？ 蹬车 （1）亚里士多德认为：必须有力作用在物体上, 才能使物体保持运动状态。即力是维持物体运动的原因。 （2）伽利略认为：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力。 （3）实际上：通过实验探究并进行合理推理可知，物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 1、回顾历史 PK 课堂引入 二 你同意谁的观点呢？今天我们一起学习这方面的知识。 在历史上，人们对物体的运动是否需要力，存在下面的两种观点。 第4节 牛顿第一定律 观点一: 玩滑板车时，人不蹬地，车最终会停下来。 说明物体运动需要力来维持。 观点二: 滑板车滑行时，人没有蹬地，车还继续前进。说明物体运动不需要力来维持。 课堂引入 二 力和运动的关系 三 【设计实验】 让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。 【实验器材】 小车、长木板、斜面、棉布、 毛巾、玻璃板、刻度尺等。 【进行实验与收集证据】 （1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。 （2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。 （3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。 力和运动的关系 三 力和运动的关系 三 表面状况 小车受到的阻力 小车运动的距离 毛巾 棉布 光滑木板 较大 较小 最小 近 较远 最远 实验分析 小车受到的阻力越小 小车运动的距离就越远 小车受到的阻力为零 小车永远运动下去 力和运动的关系 三 【分析论证】 对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。 小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到了阻力的作用。小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越大，速度减小得越慢。 对上述实验结论进一步推理得出： 如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。由此可以说明伽利略的说法是正确的，即物体的运动不需要力来维持。 力和运动的关系 三 【交流讨论】 （1）实验方法 ①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，使小车到斜面底端时具有相同的初速度； ②转换法：通过小车在水平面上滑行距离的长短来间接判断小车所受阻力大小； ③科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。 力和运动的关系 三 力和运动的关系 三 理想实验法∶ 生活中没有绝对光滑的水平面，但我们可以根据摩擦力越小，小车滑行的距离越远、速度减小得越慢的实验现象进行合理推理∶若水平面足够光滑，小车的速度将不会减小，即会以刚进入水平面时的速度一直做匀速直线运动。这个结论以实际实验为基础，通过合理分析，并进一步推理得出，这种方法称为"理想实验法"，也叫"科学推理法"。我们之前学过的"真空不能传声"的结论的得出也运用了这种研究方法。 （2）对小车受力情况的分析 小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。 （3）本实验选用小车而不选用木块的原因是： 相同条件下，小车受到的阻力较小，实验现象较明显。 力和运动的关系 三 【实验结论】 1、运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。 2、若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。 力和运动的关系 三 在同一斜面的同一高度 到达斜面底部速度相同 运动变化 控制 小车滑行的距离 改变水平面的粗糙程度——阻力大小 同一小车由静止释放 力和运动的关系 三 牛顿第一定律建立过程 四 （1）伽利略结论 ①斜面实验 1632年意大利物理学家伽利略做了著名的斜面实验。 在轨道的一边释放一颗钢珠，如果忽略摩擦力带来的影响，发现钢珠从左边滚下后，再从右边的斜面滚上，钢珠将上升到与左边释放高度相同的点； 若将右边的倾斜角减小，钢珠还是上升到原来的高度，但通过的路程比原来更长；假设右边的轨道为水平，钢珠想要达到原来的高度，但是钢珠无法达到原来的高度，钢珠将永远运动下去。 牛顿第一定律建立过程 四 （1）四同： 水平方向受阻力不同 同一小车； 相同斜面； 相同高度； 静止下滑。 使小车刚到水平面的初速度相同。 （2）一异： 水平面粗糙程度不同 滑行的距离不同 【伽利略小车斜面实验】 牛顿第一定律建立过程 四 棉布表面 木板表面 玻璃表面 更光滑表面 【伽利略小车斜面实验】 牛顿第一定律建立过程 四 表面 阻力 运动距离 速度减小 棉布 大 近 快 木板 小 远 慢 玻璃 更小 更远 更慢 所受阻力越___， 运动距离越___， 速度减小越___。 小 长 慢 （3）分析： 初速度相同的小车 所受阻力为零，速度就不减慢 将保持匀速直线运动 运动不需要力来维持。 (5)不足： 没有研究原来静止的物体不受力时的运动情况。 （4）研究方法： 控制变量法、转化法、理想实验法。 牛顿第一定律建立过程 四 （2）笛卡尔观点 1644年法国物理学家笛卡儿补充了伽利略的结论，提出： 如果运动物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动。 勒内·笛卡尔 1596年3月31日生于法国笛卡尔，法国哲学家、数学家、物理学家。他对现代数学的发展做出了重要的贡献，因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何之父。 牛顿第一定律建立过程 四 （3）牛顿 1687年物理学家牛顿分析类似实验，总结伽利略等人的研究成果，得出牛顿第一定律。 1687年，牛顿在笛卡尔、伽利略等人工作的基础上，撰写《自然哲学的数学原理》，摆脱旧观念的束缚，把惯性定律作为第一原理正式提了出来：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。 提出保持匀速直线运动和静止状态是物体的固有属性的观点。 牛顿第一定律建立过程 四 水平表面越光滑，小车运动时受到的阻力越小，通过的距离越长，速度减小得越慢。 科学真理的产生不是一蹴而就的，需要不断反思、不断实验、不断改进。 伽利略 笛卡尔 牛顿 小车斜面越光滑，运动的物体受到的阻力越小，运动距离越长。 运动的物体受到的阻力为0，物体会永久运动下去。 静止的物体如果不受力，将会一直保持静止状态 牛顿总结了笛卡尔、伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理定律： 一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 运动的物体 静止的物体 静止的物体 事实、经验 牛顿第一定律 五 （1） 定义：一切物体在不受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 ②“没有受到力的作用”是定律成立的条件。 ③“总保持”指物体在没有受到力的作用时，只有保持静止或匀速直线运动两种可能状态。要改变这两种状态，物体必须受到力的作用。 ①“一切”表明这个规律的普适性。 牛顿第一定律 （2） 理解 ： 牛顿第一定律是在大量经验事实基础上，用推理的方法概括出来。不能用实验直接证明。 牛顿第一定律 五 a. 力作用在物体上，并不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。 b. 物体的运动状态发生改变，是指物体不能保持静止状态或匀速直线运动状态。 物体的运动状态就发生改变： ① 物体的速度大小发生变化； ② 物体的速度方向发生变化； ③ 物体的速度大小或方向发生变化。 ④力和运动的关系 牛顿第一定律 五 牛顿第一定律 五 VS 通过实验研究 亚里士多德 伽利略 运动要靠力来维持 运动不需要力来维持 科学推理 运动和力之间是什么关系呢？ 力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。 如果物体受到的阻力为零，速度就不会减小，它将永远运动下去。 分析类似实验 总结伽利略等人的研究成果 牛顿第一定律 （物理学基本定律之一） 伽利略 牛顿 一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 牛顿第一定律 五 牛顿第一定律 物体保持静止状态或匀速直线运动状态的条件。 不受力 （不是外因） 物体自身的属性 （内因） 惯性 又叫惯性定律 牛顿第一定律 五 牛顿第一定律也叫惯性定律。 1、惯性 （1）概念：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫惯性。 一切物体原来静止总保持静止，原来运动就总保持原来的速度和方向匀速直线运动下去。 惯性 六 惯性 六 （2）理解惯性 ①惯性的普遍性 一切物体在任何情况下都具有惯性。 ②惯性大小的决定因素：惯性的大小由物体的质量决定，质量越大，惯性越大。与物体的形状、运动状态、位置、受力情况等无关。 相扑选手的质量大，惯性大，称惯性男子 ③惯性与牛顿第一定律的区别 惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。 惯性 六 （3）区分惯性与力 项目 惯性 力 性质 不同 要素 不同 效果 不同 表述 不同 惯性是物体自身的一种性质；与外界条件无关 力是物体对物体的相互作用，一个物体不会产生力 力有大小、方向和作用点 惯性只有大小， 只与质量有关 保持物体运动状态不变 改变物体的运动状态 应说“由于惯性”“具有 惯性”，不能说“惯性力”“受到惯性” 等 应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等 △划重点：惯性大小与速度无关 有些同学会根据"汽车速度越快刹车越困难"这种现象认为惯性的大小与速度有关;事实上，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的速度无关。假如物体的惯性与速度有关，速度越小惯性就越小，那么进一步推理可知，当物体速度为零时，物体就不具有惯性了，这与"一切物体都具有惯性"相矛盾，因此惯性的大小与速度无关。 惯性 六 2、用惯性解释生活中的现象 惯性 六 ①跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？ 跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。 ②汽车突然刹车（或减速），人为什么会向前倒？ 当汽车刹车时，人的脚底由于与车厢间的摩擦而随车静止，人的上身由于惯性，会保持继续向前运动的状态，所以刹车或减速时，人会向前倾。 惯性 六 3、惯性的利用 惯性 六 ①跳远时助跑 ②锤头松动后，紧固锤头 当用力使锤柄向下运动时，锤柄由于先于地面接触突然停止运动，锤头由于惯性而继续向下运动，从而使锤头向柄的深部移动，与锤柄结合更紧密。 助跑是为了获得更大的水平初速度和起跳角度，当人离开地面之后由于身体惯性将保持这个水平速度，在腾空时间相同时，起跳的水平速度越大跳的越远。 惯性 六 ④投篮 这些现象的共同特点是增加了物体脱离手时的运动速度，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越远。 ③掷铅球 ⑤投标枪 4、防止惯性的危害 惯性 六 雨雪天减速，减速慢行 开车系安全带 确定研究对象 初状态 是否受力 状态变化 1、关于运动和力的关系，下列说法中正确的是（　　） A．力是维持物体运动状态的原因 B．物体做匀速直线运动时，一定受到了力的作用 C．物体的运动状态发生改变，一定有力作用在物体上 D．必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用物体 就静止下来 C 当堂测试 七 当堂测试 七 2、关于牛顿第一定律，下例说法正确的是（　 ） A．牛顿第一定律是用实验直接得到的一个科学的结论 B．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理而概括出来的，是一个科学的理论 C．牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力作用时，能同时保持静止状态和匀速直线运动状态 D．牛顿第一定律是理论推出的，所以不一定是正确的 B 牛顿第一定律的内容：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或者匀速直线运动状态。牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上通过推理概括得到的科学的结论。故ACD错误，B正确。 故选B。 当堂测试 七 3、在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得金牌。下列说法中正确的是（　　） A．她在空中受到重力和惯性力的作用 B．她离开轨道末端时速度越大，惯性越大 C．她的惯性越大，上升的高度越高 D．她运动到最高点时仍具有惯性 D 当堂测试 七 4、秋千荡到最高点时，如果受到的力全部消失，下列现象可能会发生的是（　　） A．继续来回摆动 B．做匀速直线运动 C．保持静止状态 D．做匀速圆周运动 C 当堂测试 七 5、在“探究阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。 （1）实验时要固定斜面，并将小车从斜面上同一位置由静止释放，目的是_________________________________； （2）分析图中运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越___ （选填“快”或“慢”）； 使小车在滑到水平面时的初速度相同 快 （1）为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下。（2）小车在毛巾表面上滑行受到的阻力大，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越快，行驶的距离越短。 当堂测试 七 （3）从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平面上做________________； （4）如图，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，则 _________（选填“需要”或“不需要”）重做本实验以获取可靠的证据； （5）在本实验中，“小车在水平面上运动的距离”反映的是____。 A．小车所受阻力值的大小 B．阻力对小车运动的影响情况 C．A、B选项均正确 匀速直线运动 不需要 B 当堂测试 七 （3）进一步推理可知，若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，小车的速度不再减小，则小车将做匀速直线运动。 （4）本实验中，通过观察小车在水平面上运动的距离来反映阻力对小车运动的影响情况，三次实验小车运动的距离不同，可以说明阻力对小车运动的影响，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，无需要重新实验。 （5）本实验中，在压力不变时，小车在水平表面受到阻力的大小由接触面的粗糙程度决定，通过观察小车在水平面上运动的距离来反映阻力对小车运动的影响情况，利用了转换法，无法知道小车受到阻力值的大小。故选B。 ①惯性： 一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。 ②力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。 ②惯性是物体本身的一种属性。 一切物体在任何情况下都具有惯性。物体的质量越大，惯性越大。 ①牛顿第一定律： 一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 ③建立过程：在经验事实的基础上，通过科学推理得出。 ③惯性的利用与危害。 课堂总结 八 $$