内容正文:
第2节 运动与相互作用(1)
八年级科学上册 •浙教版(2024)
第二章—力与空间探索
本章引言
火箭发射时,向下喷出高速热气流,利用产生的反作用推力而上升,把人造卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等运载到预定的轨道。飞机的飞翔、列车的飞驰、轮船的航行、人的行走,都跟力的作用有关。
自然界中,所有物体的运动都跟力的作用有关。那么,常见的力有哪些?运动和力之间有着怎样的关系?
教学目标
一
02
学习“归纳推理”这一科学方法;学会应用实验方法来研究物理问题。
01
叙述牛顿第一定律的内容;确认力并不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因。
科学观念
03
探究阻力对物体运动的影响,具有初步观察能力、逻辑推理能力和科学想象能力。
04
科学思维
探究实践
态度责任
通过对牛顿第一定律得出过程的体验 ,感受科学成果往往是多人智慧的结晶;培养实事求是的科学态度。
教学引入
二
玩滑板车时,滑板车运动一段时间后会停下来,再次蹬地,滑板车又会继续运动下去。
你认为运动需要力来维持吗?
01
牛顿第一定律
牛顿第一定律
三
力能改变物体的运动状态。物体的运动是否一定需要力来维持?力是怎样改变物体运动状态的?对于这些问题,2000多年前人们就进行了研究。
亚里士多德
伽利略
亚里士多德认为,如果一个物体要持续运动,就必须有其他物体对它施加力的作用:如果这个力被撒去,物体就会停止运动。
400 多年前,伽利略通过实验与推理得出,物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为它受到了阻力。
上述两种观点到底哪一个正确呢?下面我们通过实验来研究它。
牛顿第一定律
三
探索活动
1.在水平木板上分别铺上棉布和丝绸,如图2.2-1中的甲和乙,让小车从斜面的顶端由静止开始滑下,观察小车在水平面上运动的距离,并将结果记录在表2.2-1中。
2.水平木板上不铺任何材料,如图2.2-1丙,重复上述实验。
图2.2-1 阻力对小车运动的影响
把无法直接测量的阻力对运动的影响转化为可直接比较的小车的运动距离,即通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上滑动的距离,判断阻力对小车运动的影响,运用了转换法。
牛顿第一定律
三
表 2.2-1 阻力和小车在水平面运动的距离记录表
水平面的材料 小车受到阻力大小(大,较大,小) 小车运动的距离(大,较大,小) 小车在水平面的运动时间
(长、较长、短)
棉布
毛巾
木板
较大
大
小
较大
小
大
较长
短
长
牛顿第一定律
三
3.实验表明:水平面越光滑,小车在水平面上运动时,所受的阻力越_____,运动的距离越______,速度减小得越________。
4.如果进一步减小小车所受阻力,它能运动的距离是否会更远?如果小车在水平面上运动时不受阻力作用,那么它将做怎样的运动_________
_______________________________________。
越小
远
慢
保持原来的速度和方向永远地运动下去
牛顿第一定律
三
注意事项
(1)在实验中,可通过调节斜面的倾角来调节小车速度的大小,避免小车冲出木板。
(2)实验中应由静止释放小车,让小车自由滑下,不能用手推动小车。
注意每次实验时小车都要从斜面同一位置开始滑下。你知道这是为什么吗?
实验中让小车从斜面上同一位置由静止滑下,控制了小车到达水平面时的速度相同,只改变水平面的粗糙程度(即阻力大小),研究阻力对运动状态的影响。
牛顿第一定律
三
问题讨论
1.实验中需要控制哪些影响因素,如何控制?目的是什么?
控制变量法
①小车从同一高度滑下
②同一小车
③同一斜面
④使小车从斜面顶端自由滚下
使小车到水平面具有相同的初速度
2.小车在平面上滑动的路程不同,这说明什么问题?
3.小车为什么最终会停下来?
受到阻力的作用。
水平面的粗糙程度不同,受到的阻力也不同。
力能改变物体的运动状态。
4.实验除运用控制变量法外,还用了哪些科学方法?
实验和推理。
牛顿第一定律
三
伽利略曾采用类似的方法得出结论:如果物体在运动中不受到力的作用,它的速度将保持不变。
与伽利略同时代的笛卡儿补充和完善了伽利略的观点,明确指出: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直线运动。
笛卡儿对伽利略的结论在哪方面进行了补充、完善?
运动方向。
笛卡儿的结论有明显不足地方?
没有涉及静止物体。
牛顿第一定律
三
牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括出一条重要的科学规律: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。这就是牛顿第一定律(Newton's first law of motion)。
牛顿第一定律在大量实验事实的基础上,通过归纳和推理概括出来的。这种以可靠的实验事实为基础,通过推理得出结论的研究方法是科学研究的重要方法。从牛顿第一定律得出的推论,经受住了实践的检验,因此,牛顿第一定律是公认的科学基本定律之一。
牛顿第一定律
三
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。
表明定律对所有物体普遍适用
包含两层意思:一是理想情况,物体没有受到任何力的作用;二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件
表明物体不受力时只有这两种状态,要改变这两种状态,物体必须受到力的作用
即两种状态居其
一,不能同时存在
牛顿第一定律的内容
02
力与运动关系
力与运动关系
四
科学家 提出的观点
亚里士多德 如果一个物体要持续运动,就必须有其他物体对它施加力 的作用;如果这个力被撤去,物体就会停止运动
伽利略 如果物体在运动中不受力的作用,它的速度将保持不变
笛卡儿 如果运动物体不受任何力的作用,它将永远沿原来的方向 做匀速直线运动
牛顿 运动的物体在不受任何外力作用时,总保持匀速直线运动 状态,而静止的物体在不受外力作用时,总保持原来的静止状态
运动和力关系的研究
力与运动关系
四
因为物体在不受力的作用时总保持匀速直线运动状态或静止状态,所以,要改变物体的速度大小和运动方向,必须对物体施加力的作用。由此可见,牛顿第一定律为我们深刻地揭示了力和运动之间的关系,即力是改变物体运动状态的原因,而不是维持运动的原因。
力与运动关系
四
思考与讨论
1.如图2.2-3甲,小球竖直下落的运动中,为什么速度越来越大?
【解析】小球受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向和运动方向相同,速度越来越大。
力与运动关系
四
2.如图2.2-3乙,小球竖直向上抛出的运动中,为什么速度越来越小?
【解析】小球在向上运动时受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向与运动方向相反,速度越来越小。
力与运动关系
四
3.如图2.2-3丙,小球沿斜向上方向抛出的运动中,为什么运动方向会发生变化?
【解析】沿斜上方抛出的小球,受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向与运动方向不在一条直线上,小球做曲线运动,运动方向会发生变化。
03
随堂练习
随堂练习
五
1.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
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。
随堂练习
五
2. 2022年3月23日,老师带领同学们一起集中收看了中国空间站进行的第二次太空授课,其中,为了验证牛顿第一定律,宇航员王亚平拿着冰墩墩转身面向叶光富,王亚平抛出冰墩墩后,冰墩墩将( )
A.沿抛物线快速下落 B.竖直下落
C.沿原方向加速运动 D.沿原方向匀速运动
王亚平抛出冰墩墩后,因冰墩墩处于失重状态,所以可以认为它所处于理想状态——不受任何力的作用,根据牛顿第一定律可知,它将沿原方向匀速运动,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D.
随堂练习
五
3.如图虚线是炮弹的运行轨迹,当其运动到最高点时,若外力突然消失,则炮弹将( )
A.处于静止状态
B. 向左做匀速直线运动
C.竖直向下做匀速直线运动
D. 按原来的轨迹运动
【答案】B
【解析】炮弹运动到最高点时速度向左,此时若它受到的一切外力 全部消失,它将保持原来的速度向左做匀速直线运动。
随堂练习
五
4.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段,在研究和解决问题的过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验,如图所示,以下为他的设想步骤:
(1)减小第二个斜面的倾角,小球在这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时的高度
(4)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,
小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
在上述的设想实验步骤中,有一个是实验事实,其余是推论,属于可靠实验事实的是 (填序号),属于理想化推论的是 (填序号)
把上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列是 (填序号)。
(2)
(1)
(3)
(4)
(2)
(3)
(1)
(4)
随堂练习
五
5.同学们利用如图所示的装置“推断物体不受力时的运动情况”,让小车自斜面某一高度从静止开始滑下、小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图所示。
(1)每次都让同一小车从同一斜面的同一高度由静止开
始滑下,滑到不同的水平面上,最终静止,则在毛巾表面
运动过程中的速度变化量 (选填“大于”、“等于”
或“小于”)在玻璃表面运动过程中的速度变化量;
(2)由图示可知,小车在玻璃表面运动的距离
最 (选填“远”或“近”),这说明小
车在玻璃表面运动速度减小的最 (选填“快”或“慢”);
(3)根据这个实验推理:若水平面绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),那么运动的小车将一直保持 由此得出物体运动 力来维持(选填“需要”或“不需要”)。
【答案】(1)等于 (2)远 慢 (3) 匀速直线运动 不需要
课堂小结
六
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