牛三定律教案模板6篇
通过教案,教师可以提前准备好适应不同学生需求的教学策略和教学活动,确保个性化教学,结合实际的教学经验编写教案,可以使教学更贴近学生的实际需求和学习情境,以下是小淘范文网小编精心为您推荐的牛三定律教案模板6篇,供大家参考。
牛三定律教案篇1
教学目标
1、知识与技能:用运算定律进行一些简便运算。
2、过程与方法:培养学生根据具体情况,选择算法的意识与能力,发展思维的灵活性。
3、情感态度与价值观:使学生感受数学与现实生活的联系,能用所学知识解决简单的实际问题。
教学重、难点:能运用运算定律进行一些简便运算。
教学环节
问题情境与教师活动学生活动媒体应用设计意图
目标达成
导入新课
一、目标导学
1、上节课我们学习了加法的两个运算定律,你能说出是哪两个吗?你能举出例子说说吗?
2、导入新课(师板书课题)
3、出示学习目标。
二、自主学习(根据自学提纲自学课本20页例3。)
(一)自学提纲
1、例3中都给出了哪些已知条件?求的问题是什么?
2、你能列出算式吗?
3、你能很快算出此题的答案吗?你是怎样计算的?与同桌交流。
4、在此题中,你运用了加法的哪些运算定律?
(二)学生自学(教师巡回指导,并告诉学生在看不懂的地方要做上标记)。
(三)自学检测
计算下面各题,怎样简便就怎样计算
425+14+18675+168+25
环节
三、合作探究
1、小组互探(把在自学过程中遇到的不会问题在小组内交流探究)。
2、师生互探(师生共同探究在自学过程中遇到的不会问题及经小组讨论后还未能解决的问题)
3、在运用加法运算定律进行计算时应注意什么?
四、达标训练
1、根据运算定律在下面的()里填上适当的数。
46+()=75+()()+38=()+5924+19=()+()
a+57=()+()要求学生说出根据什么运算定律填数。
2下面各式那些符合加法交换律。
140+250=260+13020+70+30=70+30+20260+450=460+250a+400=400+a
3、p20做一做1、2
五、全课总结
牛三定律教案篇2
?教材分析】
本章教科书将牛顿第二定律的探究实验和公式表达式分成两节内容,目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。牛顿第二定律的首要价值应该是确立了力与运动之间的直接关系,即因果关系。如知道了物体的受力情况,物体的运动状态及其变化就完全确定了。这应该是人类在认识自然过程中取得的重要思想成就。
本节内容首先在上节课实验的基础上,通过分析说明,提出了牛顿第二定律的具体内容表述,得出牛顿第二定律的数学表达式。从 shape mergeformat 到 shape mergeformat ,到f=kma,再到最后得出f=ma,其中蕴含有丰富的知识与技能、过程与方法性目标。因此,更要注重对学生思想观念和心理的影响,即让学生感受到物理学在认识自然上的本质性、深刻性、有效性。教科书突出了力的单位1n的物理意义,它是为后面学习单位制的内容准备的。引导学生进行必要的讨论。本节最后通过两个例题介绍牛顿第二定律应用的基本思路,它们也是学习、理解牛顿第二定律的基本组成部分。
?学情分析】
在学习这一内容之前,学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念;知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因;会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能,学生对物理学的研究方法已有一定的了解,在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。
在非智力因素方面,学生学习积极主动,对学习物理有较浓厚兴趣;有较强的好奇心和求知欲,乐于探究自然界的奥秘;敢于坚持正确观点,勇于修正错误;喜欢和同龄人一起学习,有将自己的见解与他人交流的愿望。
?教学目标】
一、知识与技能
1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。
2.理解公式中各物理量的意义和相互关系。
3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。
4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。
二、过程与方法
1.以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律。
2.认识由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。
三、情感态度与价值观
1.实验探究激发学生的求知欲和创新精神。
2.渗透物理学研究方法的教育,体验物理方法的魅力。
?教学重难点】
教学重点:
1.引导学生探究加速度和力、质量间的关系的过程并总结牛顿第二定律。
2.牛顿第二定律的应用。
教学难点:
1.牛顿第二定律的意义。
2.理解k=1时,f=ma。
?教学方法】
1.启发引导、实验探究、合作交流。
2.通过实例的分析、强化训练,使学生理解牛顿第二定律的意义。
?教学用具】
牛顿第二定律演示器、小车(两个)、钩码(50g若干)、细线若干、三角板
?课时安排】
1课时
教学环节 教学内容 学生活动
导入新课 同学们上节课在实验室做了探究加速度与力、质量的关系的实验,同学们对实验数据进行分析了吗?有没有得出什么结论?下面先请同学们在黑板上画出a-f和 embed equation.dsmt4 图象。
教师同时用牛顿第二定律演示器演示加速度与力、质量的关系。
实验结论:加速度与力成正比、与质量成反比
新课教学
新课教学
一、牛顿第二定律
通过对同学们上节课实验结论的分析总结,同学们能不能简单的概括一下牛顿第二定律的内容?
那我们都学习过,加速度是矢量,那么在牛顿第二定律里加速度方向如何?
那么我们完整的牛顿第二定律定义:
物体的加速度大大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
牛顿第二定律可以用比例式来表示
embed equation.dsmt4
则
或者
上式是一条比例式,如果写成等式又如何表达?
表达式:f=kma
式中k是比例系数,f指的是物体所受的合力。
二、力的单位
同学们在初中已知道力的单位是牛顿,但同学们知道一牛顿的力有多大吗?
由f=kma
当k=1时,f=ma
取m=1kg a=1m/s2
则:f=ma=1kg×1m/s2 =1kg·m/s2
kg·m/s2就是力的单位。我们规定1kg·m/s2为一个单位的力,为了纪念牛顿,我们就把一个单位力的称为1牛顿,所以1n=1kg·m/s2,意思就是一牛顿的力相当于把质量为1kg的物体产生1 m/s2的加速度所需的力。
所以当m,a取国际单位时,k=1,牛顿第二定律就表述为: f=ma
定义:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比。
加速度方向与物体所受作用力方向相同。
因为在这三个因素中,质量是标量,力和加速度是矢量
同学起来回答:
f=kma
牛三定律教案篇3
一.教材的地位和作用
动量守恒定律是自然界中最重要,最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,甚至对力的作用机制尚不清楚的问题中,动量守恒定律也适用。它是除牛顿运动定律与能量观点外,另一种更广泛的解决动力学问题的方法,而且在今后的磁学,电学中也会用到此定律。
二.知识结构
1,动量守恒定律的表述:如果一个系统不受外力,或者所受外力合力为零,这个系统的总动量保持不变。
2,动量守恒的条件:系统不受外力或者所受外力合力为零。
3,实验验证:两个弹性小球的弹性碰撞。设两个小球的质量分别为m1和m2,碰撞前的速度分别为v1和v2,碰撞后的速度分别为v1`和v2`。
由动量守恒有:
m1·v1+m2·v2=m1·v`1+m2·v`2
4,动量守恒定律的适用范围:小到微观粒子,大到天体,无论是什么性质的相互作用力,即使对相互作用情况还了解得不大清楚,动量守恒定律都是适用的。
5,灵活运用动量守恒定律和注意事项:动量守恒定律具有普适性。当系统受到的合外力不为零,但是在某一方向上的合外力为零,那么在该方向上可以运用动量守恒定律。在运用动量守恒定律之前应严格检验是否符合动量守恒定律的条件。
三.教学重点和难点
学习本节的主要目的是为了掌握并会应用动量守恒定律这一应用广泛的自然规律,要达到这一目的,每个学生就需要正确理解其成立的条件和使用的特点。而动量又是矢量,因此,确定本节的教学重点和难点为:(1)掌握动量守恒定律及其成立的条件。(2)动量守恒定律的矢量性。
四.教学目标
1,知识与技能
(1)理解动量守恒定律的确切含义和表达式;
(2)能用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律;
(3)知道动量守恒定律的适用条件和适用范围;
2,过程与方法
(1)会用动量守恒定律解释现象;
(2)会应用动量守恒定律分析求解运动问题。
3,情感、态度、价值观
(1)通过动量守恒定律的推导,培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法;
(2)通过动量守恒定律的学习,进一步掌握物理学的思维方法及研究规律。了解物理学来源于生产实践。
(3)通过实验现象的准确观察、深入思考、抓主要矛盾,抽象概括,形成规律。反过来利用规律指导实践,发现新的规律。理论与实践相辅相成,在掌握客观规律的基础上逐步认识自然、改造自然。
五.学生分析
在学习动量守恒定律之前,同学们已经学习了动量定理和牛顿运动定律,具有了一定的基础,重要的是推导动量守恒定律的数学表达式。
六.教学设计(两课时)
1.导入新课
首先,请学生回顾动量及动量定理:p=mv;ft=p1-p0=△p
动量定理研究了一个物体受力一段时间后,它的动量怎样变化。那么物体相互作用,又会怎样呢?
(1)请两个同学穿上旱冰鞋,靠近站在教室前边,让学生甲推乙学生一下,学生观察现象。
(2)学生讨论发生的现象。
2.新课教学
(1)实验、观察,初步得到两辆小车在相互作用前后,动量变化之间的关系
a,用多媒体课件:介绍实验装置。
把两个质量相等的小车静止地放在光滑的水平木板上,它们之间装有弹簧,并用细线把它们拴在一起。
b,用cai课件模拟实验的做法:
实验一:第一次用质量相等的两辆小车,剪断细线,观察两辆小车到达挡板的先后。
实验二:在其中的一辆小车上加砝码,使其质量变为原来的2倍,重做上述实验并注意观察小车到达两块木挡板的先后。
c,学生在气垫导轨上分组实验并观察;
d,实验完毕后各组汇报实验现象;
e,教师针对实验现象出示分析思考题:
①两小车在细线未被剪断前各自动量为多大?总动量是多大?
②剪断细线后,在弹力作用下,两小车被弹出,弹出后两小车分别做什么运动?
③据两小车所做的运动,分析小球运动的距离、时间,得到它们的速度有什么关系?
④据动量等于质量与速度的乘积,分析在弹开后各自的动量和总动量各为多大?
⑤比较弹开前和弹出后的总动量,你得到什么结论?
f,学生讨论后,回答上述问题。
(2)动量守恒定律的推导
a,用多媒体展示下列物理情景:
在光滑水平面上做匀速运动的两个小球,质量分别是m1和m2,沿着同一直线向相同的方向运动,速度分别是v1和v2,且v1>v2,经过一段时间后,m2追上了m1,两球发生碰撞,碰撞后的速度分别是v`1和v`2,根据动量守恒定理列出表达式,并板书。
(3)动量守恒定律的条件和内容:
a,学生结合实验和推导实例中的条件初步分析得到动量守恒定律的条件。
b.学生阅读课文,总结得到动量守恒定律:
一个系统不受外力或者所受外力之和为0,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫动量守恒定律。
c,教师板书动量守恒定律的表达式,并叙述各个字母表示的物理量。
(4)动量守恒定律的适用范围
a,学生阅读课文有关的内容。
b,学生总结动量守恒定律的适用范围。
c,教师归纳:小到微观粒子,大到天体,无论是什么性质的相互作用力,即使对相互作用情况还了解得不大清楚,动量守恒定律都是适用的。
(5)安排课堂练习题,分组展示。
(6)课堂小结:
通过本节课的探讨学习,我们知道了:
a,动量守恒定律研究的是相互作用的物体组成的系统;
b,在理想状态下即始终满足守恒条件时,系统“总动量保持不变”不仅是指系统初末两个状态的总动量相等,而是整个过程中任意两个时刻总动量都相等,但是、决不能认为系统内的每一个物体的总动量保持不变;
c,动量守恒的条件是:不受外力或所受外力之和为0;
d,动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,不仅适用于宏观物体的低速运动,对微观现象和高速运动同样适用。
(7)安排课后练习题。
七.教案设计反思和课后反思
教案设计反思:《动量守恒定律》是人教版高中物理选修3-5中最重要的一节,学生在学习这一节时有一定难度,特别是判断是否满足动量守恒。要想学习好这一节就需要知道动量守恒定律的推导过程以及推导方法。在学习了动量守恒之后就需要学会判断动量是否守恒,这就是动量守恒的条件。高考物理选修3—5中的第二小题就是与动量守恒有关的计算,属于物理选修3—5中的必考内容。在教案的设计中,重点放在了动量守恒的推导和动量守恒的条件上。在练习题中着重练习动量守恒的条件。
课后反思:
临漳柳园中学物理陈义强
牛三定律教案篇4
教学目标
知识与技能:通过情景创设,在解决实际问题的过程中充分调用学生已有的知识经验,进行知识迁移。学生在老师的引导下探究和归纳乘法交换律、结合律,理解乘法交换律、结合律的作用,了解运用运算定律可以进行一些简便运算。
过程与方法:鼓励学生大胆猜想,并从中感悟科学验证的方法。感受数学与现实生活的联系,能用所学知识解决简单的实际问题。培养根据具体情况,选择适当算法的意识与能力,发展思维的灵活性。
情感、态度和价值观:通过教学情景的创设和欣赏自然景色的美,向学生渗透环保教育。
教学重难点
教学重点
探索发现乘法交换律、结合律,懂得运用所学知识进行简便计算。
教学难点
乘法分配律的应用。
教学工具
多媒体课件
教学过程
一、复习导入
二、学习乘法交换律和乘法结合律
1、学习例5。
(1)出示例5
(2)学生在练习本上独立解决问题。
(3)引导学生对解决的问题进行汇报。
4×25=100(人)
25×4=100(人)
两个算式有什么特点?
你还能举出其他这样的例子吗?
教师根据学生的举例进行板书。
你们能给乘法的这种规律起个名字吗?
板书:交换两个因数的位置,积不变。这叫做乘法交换律。
能试着用字母表示吗?
学生汇报字母表示:a×b=b×a
2、学习例6。
(1)出示例6
(2)学生在练习本上独立解决问题。
教师巡视,适时指导。
(25×5)×2 25×(5×2)
=125×2 =10×25
=250(桶) =250(桶)
(3)引导学生对解决的问题进行汇报。
两个算式有什么特点?
你还能举出其他这样的例子吗?
教师根据学生的举例进行板书。
你们能给乘法的这种规律起个名字吗?
板书:先把前两个数相乘,或者先把后两个数相乘,积不变。这叫做乘法结合律。
能试着用字母表示吗?
学生汇报字母表示:(a×b) ×c=a× (b×c)
(4)完成例6下面做一做的第一题。
3、学习例7。
(1)出示例7。
(2)学生在练习本上独立解决问题。
教师巡视,适时指导。
(3)引导学生对解决的问题进行汇报。
两个算式有什么特点?
你还能举出其他这样的例子吗?
教师根据学生的举例进行板书。
你们能给乘法的这种规律起个名字吗?
板书:两个数的和与一个数相乘,可以先把它们与这个数分别相乘,再相加,这叫做乘法分配律。
能试着用字母表示吗?
学生汇报字母表示:(a+b)×c=a×c+b×c
a×(b+c)=a×b+a×c
(4)完成例7下面做一做的第一题。
3、学习例8。
(1)出示例8。
(2)收集信息,明确条件问题
(3)学生独立思考,尝试解决问题
(4)读懂过程,感悟不同方法
课后小结
今天你有什么收获?
牛三定律教案篇5
(一)教学目的
1.掌握欧姆定律,能熟练地运用欧姆定律计算有关电压、电流和电阻的简单问题。
2.培养学生解答电学问题的良好习惯。
(二)教具:
书写有提问和例题的投影幻灯片。
(三)教学过程
1.复习
提问:(使用投影幻灯片)表1、表2是某同学研究电流跟电压、电阻关系时的两组实验数据。请在表格中空白部分填写出正确数值,并说明道理。
答:表1填3伏和0.9安。根据:在电阻一定的情况下,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
表2填0.15安和15欧。根据:在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
2.进行新课
(1)欧姆定律
由实验我们已知道了在电阻一定时,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比,在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。把以上实验结果综合起来得出结论,即欧姆定律。
板书:〈第二节 欧姆定律
1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
欧姆定律是德国物理学家欧姆在19世纪初期(1827年)经过大量实验得出的一条关于电路的重要定律。
欧姆定律的公式:如果用u表示加在导体两端的电压,r表示这段导体的电阻,i表示这段导体中的电流,那么,欧姆定律可以写成如下公式:
公式中i、u、r的单位分别是安、伏和欧。
公式的物理意义:当导体的电阻r一定时,导体两端的电压增加几倍,通过这段导体的电流就增加几倍。这反映导体的电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比例关系(i∝u)。当电压一定时,导体的电阻增加到原来的几倍,则导体中的电流就减小为原来的几分之一。反映了电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比例的关系(i∝
i—电流(安) u—电压(伏) r—电阻(欧)〉
有关欧姆定律的几点说明:
①欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。
②对于一段电路,只要知道i、u和r三个物理量中的两个,就可以应用欧姆定律求出另一个。
③使用公式进行计算时,各物理量要用所要求的单位。
(2)应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。
例题1:课本中的例题1。(使用投影片)
学生读题,根据题意教师板演,画好电路图(如课本中的图8—2)。说明某导体两端所加电压的图示法。在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。
解题过程要求写好已知、求、解和答。解题过程写出根据公式,然后代入数值,要有单位,最后得出结果。
板书:〈例题1:
已知:r=807欧,u=220伏。
求:i。
解:根据欧姆定律
答:通过这盏电灯的电流约为0.27安。〉
例题2:课本中例题2。(使用投影片)
板书:〈例题2〉
要求学生在笔记本上按例题1的要求解答。由一位同学到黑板上进行板演。
学生板演完毕,组织全体学生讨论、分析正误。教师小结。
①电路图及解题过程是否符合规范要求。
②答题叙述要完整。本题答:要使小灯泡正常发光,在它两端应加2.8伏的电压。
③解释u=ir的意义:导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流跟导体电阻的乘积。不能认为“电压跟电流成正比,跟电阻成反比。”因为这样表述颠倒了因果关系也不符合物理事实。
例题3:课本中的例题3。(使用投影片)
板书:〈例题3〉
解题方法同例题2。学生板演完毕,组织学生讨论、分析正误。教师小结。
体的电流跟这段导体两端的电压成正比。所以u、i的比值是一定的。对于不同的导体,其比值一般不同。u和i的比值反映了导体电阻的大小。导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于材料、长度和
电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。由于电阻是导体本身的一种性质,所以某导体两端的电压是零时,导体中的电流也等于零,而这个导体的电阻值是不变的。
②通过例题3的解答,介绍用伏安法测电阻的原理和方法。
板书:(书写于例题3题解后)
?用电压表和电流表测电阻的方法叫做伏安法。〉
3.小结
(1)简述欧姆定律的内容、公式及公式中各物理量的单位。
什么叫伏安法测电阻?原理是什么?
(2)讨论:通过课本中本节的“想想议议”,使学生知道:
①电流表的电阻很小(有的只有零点几欧),因此,实验中绝对不允许直接把电流表接到电源的两极上。否则,通过电流表的电流过大,有烧毁电流表的危险。
②电压表的电阻很大(约几千欧),把电压表直接连在电源的两极上测电压时,由于通过电压表的电流很小,一般不会烧毁电压表。
4.布置作业
课本本节后的练习1、4。
(四)说明:通过例题,要领会培养学生在审题基础上画好电路图,按规范化要求解题。
注:本教案依据的教材是人教社初中物理第二册。
牛三定律教案篇6
[目标]
一、知识与技能
1、知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,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;理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。
3、理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度;会用惯性解释一些现象。
二、过程与方法
1、观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系
2、通过实验加深对牛顿第一定律的理解
3、理解理想实验是科学研究的重要方法
三、情感态度与价值观
1、通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识,了解人类认识事物本质的曲折性
2、感悟科学是人类进步的不竭动力
[重点]
1、理解力和运动的关系
2、对牛顿第一定律和惯性的正确理解
3、理想实验
[教学难点]
1、力和运动的关系
2、惯性和质量的关系
[课时安排]
1课时
[教学过程]
[引入]
师:同学们,在前面的学习中我们学习了怎样描述物体的运动,知道了物体的一些运动规律,但同学们有没有想过:同一个物体不同的情况下可以做出不同的运动,究竟是什么决定了物体的运动情况?要讨论这个问题,就要研究运动与力的关系。所以,从今天开始,我们就一起来探究运动与力的关系。
一、据生活现象思考探究
师:现在请同学们结合日常生活经验,分组探讨一下运动和力是怎样的一种关系,并试着回答以下一些问题。
1、物体的运动需要力来维持吗?是不是有力物体就能运动,没力物体就静止。给物体一初速度,物体在不同平面上滑动,体会物体运动不需要力来维持。
2、物体的运动方向跟力的方向一样吗?
以抛粉笔为例
3、物体的运动仅由力决定吗?
抛粉笔为例
4、物体什么情况下做直线运动?什么情况下做曲线运动?
以抛粉笔为例
5、物体做直线运动时,什么情况下加速?什么情况下减速?
以抛粉笔为例。
?牢记】:物体的运动不需要力来维持,没有力物体也能运动:匀速直线运动;运动方向与力的方向无必然联系;当速度与力同一直线时,物体做直线运动;速度与力不在同一直线时,曲线运动;同一直线时,力与速度同向,加速;力与速度反向,减速。
要让学生明白:物体此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力决定的,此刻的速度及此刻的受力决定下一刻的速度。(比方:今天的结果是前面的表现决定的,要想今后的结果能改变,必须从现在开始。)
二、历史上人类对运动与力的关系的认识
师:爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力,比做福尔摩斯侦探小说中警员破案的过程。在侦探故事中,有时候明显可见的线索却把人们引到错误的判断上去,也就是说光凭经验来做判断是靠不住的。
师:长期以来,在研究物体运动原因的过程中,人们的经验是:要使一个物体运动,必须推它或拉它。因此,人们直觉地认为,物体的运动是与推拉等行为相联系的,当不再推、拉的时候,原来的运动便停止下来。根据这类经验,亚里士多德得出结论:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体便要停止。我想不仅是亚里士多德这样想,就是在现在,很多人还是这样想的,因为它与我们的现实生活经验相一致。但这却是个错误的结论。是由明显可见的线索引出的错误判断,而且这个错误结论竟维持了近两千年。直到三百多年前,伽俐略创造了有效的“侦察”方法,发现了正确的线索,揭示现象的本质,成为物理学中的福尔摩斯。
师:伽俐略注意到,当一个球沿斜面向下滚动时,它的速度越来越大;向上滚动时,速度越来越小。他由此猜想:当球沿水平面滚动时,速度应该不增不减。实际上他发现,球越来越慢,最后停下来。伽俐略认为,这是由于摩擦阻力的原因,因为他同样还观察到,表面越光滑,球便会滚动得越远。于是他推断:若没有摩擦阻力,球将永远滚下去。
师:伽俐略为了说明他的思想,设计了一个实验(伽俐略斜面实验):让一个小球沿一个斜面从静止状态开始滚下,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将升到原来高度。减小后一斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然达到同样高度,但这一次为了达到同样高度,比第一次滚得远些。继续减小第二个斜面的倾角,小球达到同一高度时将会滚得更远。于是他问道:若将后一个斜面放平,球会滚动多远?结论显然是,球将永远滚动下去。这就是说物体的运动不需要力来维持,没有力物体也可以运动(比如在光滑水平上,只要给物体个初速度,物体将以这个速度永远运动下去),而力恰好是改变物体运动状态(运动速度)的原因,比如物体加速和减速时都需要受到力的作用。当然我们不能消除一切阻力,也不能把水平木板做得无限长,所以这个实验是“理想实验”带领学生观察动画及视频文件,先看理论动画,再看演示实验。
注意:理想实验不是空想实验,它是可靠实验事实加上理论推导。
师:与伽俐略同时代的法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点。明确指出:除非物体受到外力的作用,物体将永远保持静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。他还认为,这应该作为一个原理加以确立,并且是人类整个自然的基础。
三、牛顿第一定律
牛顿物理学的基石???惯性定律
伽俐略和笛卡尔的正确结论在隔了一代人以后,由牛顿总结成动力学的一条基本定律:
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,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
注意:学习物理的过程中大家已经对亚里士多德这个名字很熟悉了,并且每次提到的都是他的错误观点,好像成了反面教材,这里我要向大家说明一下:亚里士多德是个非常伟大的人。恩格斯称亚里士多德是最博学的人,亚里士多德的研究涉及生物、天文、气象、数学和物理等,成果十分丰富,是西方文化的奠基人。他追求以世界的本来面目来说明各种自然现象,比如说:他认为天上的运动应该是完美的匀速圆周运动、地上的物体都应该是静止的。他认为物体的运动需要力来维持,是与大量的“事实”相一致的。他一直追求真理,只不过因为当时研究物理总是靠直觉和思维来进行。因此,他的这一错误观点影响了人们两千多年。
伽利略实在是一个伟大的科学家,他第一个意识到了摩擦力??一个本质至今还没有被认识清楚的问题。有了这一点,加上他又具有丰富、发散而有严谨的科学思维能力,设计出其理想实验就显得比较自然了。我们认为理想实验首要的意义在于它摒弃了那种单纯依靠思辩来研究物理的行为方式,而确立了实验在物理研究中的基本地位。从物理史实上可以发现,这时伽利略认为的地面上的物体除静止外的另一本来面目是匀速圆周运动(而不是匀速直线运动),伽利略是一个伟大的科学家,在物理史上有着不可取代的地位,是因为他第一次确立了物理实验在物理研究中的重要性,研究物理不再是单纯地靠直觉和思维。是笛卡尔第一个明确指出:除非物体受到外力作用,物体将永远保持静止或匀速直线运动状态。这确实是人类思想认识上的一次飞跃。因此,笛卡尔认为上述论断应该作为一个原理加以确立,且是人类整个自然观的基础是十分合理的。笛卡尔当时还指出:在太空环境中可以实现物体不受外力的作用,这时物体的运动就满足理想实验的条件(解放了人们的思想,拓宽了看问题的视野)。
牛顿所做的工作不仅是进行了总结,更是从物理上赋予了明确的内涵,这其中包括惯性和力作为科学概念地提出,以及惯性参考系等,同时明确了力和物体运动及其变化之间的直接因果关系。
?牢记】:
1、运动并不需要力来维持,因而力并不是使物体运动的原因;只有当物体的运动状态发生改变的时候,才需要力,所以力是改变物体运动状态的原因
2、不受力的物体是不存在的,所以牛顿第一定律是理想定律,不能用实验来验证。
3、物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质称惯性。所以牛顿第一定律又称惯性定律。
师:生活中许许多多的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。例如冰壶。冰壶在冰面运动时受到的阻力较小,可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变直到它再一次受到杆的打击或碰到障碍物,才改变这种状态。
观看牛顿第一定律演示实验
四、惯性
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生活中的例子:将斧头和木把往下敲。木把受到敲击突然停止了。斧头由于惯性要保持原来的运动状态,继续向下运动,使斧头和木把套紧。
1、问:什么样的物体具有惯性?物体什么时候具有惯性?
答:一切物体均具有惯性。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力迫使它改变这种状态。
物体任何时候都有惯性,惯性是一种固有属性。
2、惯性可以被克服吗?
答:惯性是物体的固有属性,不是力,不能避免或克服。
3、速度可以突变吗?
答:当有外力作用迫使物体改变运动状态时,物体的运动状态会在原有的基础上发生变化,惯性的大小就表现为物体运动状态改变的难易程度。正因为物体的运动状态是在原有的基础上一点点变化的,所以速度是不能突变的。
4、物体的惯性大小由什么决定呢?与速度有关吗?
答:惯性的大小仅由质量决定。
这里有一个易错点:很多同学认为速度大,惯性大;速度小,惯性小。原因是他们把“运动状态改变的难易程度理”理解为“物体从运动到静止的难易程度”。
分析:正是因为有外力的作用才使得物体的运动状态发生改变,所以要比较两个物体运动状态改变的难易程度,最起码要给它们相同的外力作用,才好进行比较。(不恰当的比方:想看两个人一天谁挣的钱多,最起码要给他们相同的本钱)
要比较速度变化的难易程度其实就是比较物体的加速度,加速度反映了相同时间内物体速度变化的大小关系,而在相同的外力作用的情况下,物体的加速度大小是仅仅是由质量决定的。所以惯性仅仅由质量决定。(a大,速度变化容易;a小,速度变化难)
惯性的大小仅由质量决定。但由于惯性是属性不是物理量,所以不能具体讲1千克的物体有多少惯性。例:如手挡相同速度的篮球和汽车。如果一辆空车和一辆装满货物车在相同的牵引力作用下由静止开始运动,它们的运动状态改变的情况并不相同,空车的质量小,在较短的时间内可以达到某一速度,运动状态容易改变。装满货物的车,质量大,要在很长的时间内才能达到相同的速度,运动状态难以改变。惯性大小在实际中是经常要加以考虑的。当我们要求物体的运动状态容易改变时,应该尽可能减小物体的质量。歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量要小得多,在战斗前还要抛掉副油箱,以进一步减小质量,就是为了要提高歼击机的灵活性。相反,当我们要求物体的运动状态不容易改变时,应该尽量增大物体的质量,抽水站的电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上,就是要增大它们的质量,以尽量减小它们振动或避免意外的碰撞而移动。