内容正文:
第七章 力与运动
第一节 牛顿第一定律
◇教学目标◇
知识目标
1.理解牛顿第一定律的内容和意义。
2.知道什么是惯性,能利用惯性解释有关现象。
3.知道质量是物体惯性大小的量度,并能用来解释一些简单的现象。
能力目标
1.通过实验和推理,探究物体不受力时如何运动,体会伽利略“思想实验”的科学方法。
2.通过实验和观察活动,体会一切物体都具有惯性。
素养目标
1.通过探究物体不受力时如何运动,形成实事求是、不迷信权威、尊重自然规律的科学态度。
2.通过学习惯性的应用,感受科学就在我们身边。
◇教学重难点◇
教学重点
思想实验法、牛顿第一定律、惯性。
教学难点
牛顿第一定律的理解及其内涵。
◇教学过程◇
一、新课导入
航天员在太空“行走”时,航天员和飞船之间总是用一根“绳子”相连。你知道这根“绳子”有什么作用吗?
二、教学步骤
探究点1 牛顿第一定律
[阅读课本]P160~162“牛顿第一定律”
[思考]推动木箱在地面上向前运动,撤去推力,木箱立即停止,这是什么原因呢?
[提示]撤去推力后,木箱在水平方向上不再受到推力的作用,但木箱受到与运动方向相反的摩擦力的作用。
[实验]阻力对物体运动的影响。
[思考]实验时,每次实验都要求小车从斜面上的同一高度滑下,其目的是什么?
[提示]同一高度滑下,小车的水平初速度相同,才能通过比较运动的距离来探究摩擦阻力对运动的影响。
[思考]让同一小车在不同材料的水平面上运动的目的是什么?
[提示]小车与接触面的压力不变,改变接触面的粗糙程度,即改变小车受到的摩擦阻力的大小。
[思考]小车在三种水平面上运动的距离是否相同?小车在哪种水平面上运动时速度减小得最慢?造成这些现象的原因是什么?
[小结]在其他条件相同时,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车的速度减小得越慢,小车前进的距离就越远。
[思考]假设小车受到的阻力为零,它运动的速度将如何变化?它将怎样运动?
[提示]假如小车受到的阻力为零,小车将永远运动下去,即做匀速直线运动。
[思考]物体的运动需要力来维持吗?物体不受力的作用会怎样运动?
[提示]物体的运动不需要力来维持。运动的物体会停下来,是因为它受到了阻力的作用。对以上实验进一步推理得出:如果物体表面绝对光滑,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。
[归纳提升]牛顿第一定律:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
[思考]牛顿第一定律中的“或”表示什么意思呢?
[提示]“或”表示物体可能静止,也可能做匀速直线运动,二者居其一。也就是原来运动的物体保持匀速直线运动状态,原来静止的物体保持静止状态。
[科学书屋]伽利略及其思想实验。
[思考]伽利略的思想实验中,小球能滚到与下落点等高的地方吗?与另一侧斜面的坡度有关吗?
[提示]如果没有摩擦,无论右侧斜面的坡度如何,小球都能滚到与下落点等高的地方。右侧斜面的坡度越小,小球从同一位置释放要滚到与下落点等高的地方,滚动距离越远。如果把另一侧斜面放平,小球将因永远无法到达与下落点等高的地方而一直运动下去。
[思考]我们能做到摩擦阻力为零吗?伽利略的结论是怎么得出的呢?
[提示]实际上,接触面光滑、完全没有摩擦是做不到的。这里用设想完全没有摩擦的理想化方法进行推理,通常叫“思想实验法”,它是科学推理的一种重要方法。
[习题]如图所示,若小球向右摆动到最高点时绳子断裂,假设所有力同时消失,此后小球的运动情况是 ( )
A.匀速直线下落
B.匀速直线上升
C.静止
D.沿水平方向向右做匀速直线运动
[分析]根据牛顿第一定律可知,物体在不受外力作用时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动,速度的大小和方向都不改变。小球向右摆动到最高点时,速度为零,则当外力突然消失时,小球将保持静止。
[答案]C
探究点2 惯性
[阅读课本]P162~164“惯性”
[思考]观察图7⁃5,硬纸片被弹走,硬币去哪了?
[提示]硬币原来是静止的,还要保持静止状态,故会落到玻璃杯里。
[思考]公交车启动时,站在车内的乘客的运动情况会发生怎样的变化?
[提示]乘客原来是静止的,还要保持静止状态,故会向车厢后方倾倒。
[思考]公交车刹车时,站在车内的乘客的运动情况会发生怎样的变化?
[提示]乘客原来是运动的,还要保持运动状态,故会向车厢前方倾倒。
[思考]这些问题说明了什么?
[提示]说明物体具有保持原来运动状态的性质。
[归纳提升]任何物体都有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。物理学上把物体的这种性质称为惯性。牛顿第一定律又被称为惯性定律。
[思考]任何物体都有惯性吗?
[归纳提升]惯性是一切物体固有的属性之一。一切物体都具有惯性。
[思考]物体不受外力时或运动状态发生改变时,也有惯性吗?
[提示]惯性是物体本身的一种性质,与是否受到外力无关;当物体的运动状态发生改变时,物体的这种性质就会表现出来。
[思考]惯性有大小之分吗?
[归纳提升]惯性是由物体的质量决定的,质量越大,惯性越大,与外力、运动状态无关。
[思考]生活中有哪些利用惯性的实例呢?
[提示]斧头松了,可以把斧柄一端在物体上撞击几下,利用惯性使斧头套牢;拍打衣服,由于灰尘具有惯性,还要保持原来的静止状态,所以会从衣服上掉落下来。
[思考]惯性有没有危害呢?
[提示]跑步时,脚被障碍物绊到,身体由于惯性还要继续向前运动,从而向前跌倒。
[思考]公路上行车时,为了减少事故的发生,有哪些与惯性有关的交通安全规定?
[提示]为了防止汽车紧急刹车时驾驶员与乘客被撞伤,乘车时必须系上安全带;为了防止追尾,车辆间要保持车距;由于质量越大,惯性越大,车辆严禁超载等。
[习题]关于惯性,以下说法正确的是 ( )
A.百米赛跑运动员到达终点时不能马上停下来,是由于运动员具有惯性
B.汽车驾驶员和乘客需要系上安全带,是为了减小汽车行驶中人的惯性
C.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是由于惯性力的作用
D.高速公路严禁超速,是因为速度越大惯性越大
[分析]百米赛跑运动员到达终点时不能马上停下来,是由于运动员具有惯性;汽车驾驶员和乘客需要系上安全带,是为了减小汽车行驶中惯性造成的危害,惯性大小只与质量有关,质量不变,惯性不变;行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是由于乘客具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用;物体的惯性只与物体的质量有关,与运动状态、速度等因素无关。
[答案]A
三、板书设计
第一节 牛顿第一定律
1.牛顿第一定律
(1)阻力对物体运动的影响
(2)牛顿第一定律
(3)思想实验法
2.惯性
(1)物体固有的属性
(2)质量越大,惯性越大
(3)生活中的惯性现象
◇教学反思◇
实验设计中让小车从同一高度下滑,学生很容易误以为是控制高度相同,探究时,要引导学生分析摩擦力和初始速度都对小车滑行距离有影响,此时涉及两个变量,需要采用控制变量法,而探究的是“摩擦阻力对物体运动的影响”,所以需要控制初始速度相同,即让滑块从同一高度滑下。
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