2012高一物理課件 41 伽利略的理想實驗與牛頓第一定律.ppt

學案1伽利略的理想實驗與牛頓第一定律 第四章力與運動 如同 重的物體比輕的物體下落的快 這個觀點一 力是維持物體運動的原因 這個觀點在物理學發(fā)展史上存在了很多年 主要原因是這兩個問題與實際生活聯系很密切 而生活中在證明這兩個問題時阻力往往無法忽略 所以造成了研究的困難 我們學習了這一節(jié)課以及前面對自由落體問題的研究方法 沿著大師們的足跡 尋找一條研究這一類問題的正確方法 自己學完之后總結一下 看自己在學習過程中學到了什么樣的知識 更重要的是學習到了什么樣的研究問題的方法 自己對研究這一類問題有沒有獨到的見解 動力學的奠基者是英國科學家牛頓 IsaacNewton 1643 1727 他在1687年出版的 自然哲學的數學原理 中提出了三條運動定律 后人把它們總稱為牛頓運動定律 Newtonlawsofmotion 它們是整個動力學的基礎 學點1伽利略的理想實驗 如圖所示 當軌道彎成曲線 的形狀時 將鋼珠從一邊無初速地釋放 無摩擦時 鋼珠將在 上上升到原來的高度 當軌道分別彎成 時 鋼珠仍將上升到原來的高度 但軌道傾角越小 通過的路程將越大 若軌道水平 則鋼珠將達不到原來的高度 永遠運動下去 伽利略的理想實驗雖然是想象中的實驗 但它是建立在可靠的事實基礎之上的 這類理想實驗以可靠的事實為基礎 經過抽象思維 抓住主要因素 忽略次要因素 從而更深刻地揭示了自然規(guī)律 這種把可靠的事實和理論思維結合起來的科學方法 值得很好的領會和學習 愛因斯坦評價伽利略的貢獻時說 伽利略的發(fā)現以及他所應用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一 伽利略對科學的貢獻就在于毀滅直覺的觀點而用新的觀點來代替它 這就是伽利略的發(fā)現的重大意義 例1 伽利略的斜面實驗證明了 A 要物體運動必須有力的作用 沒有力的作用物體將處于靜止狀態(tài)B 要物體靜止必須有力的作用 沒有力的作用物體就運動C 物體不受外力作用時 一定處于靜止狀態(tài)D 物體不受外力作用時 總保持原來的勻速直線運動狀態(tài) 解析 伽利略的斜面實驗雖然是假想的實驗 但它是伽利略通過可靠的事實構思出的 理想實驗 由于鋼珠在斜面上下滑后 在無摩擦的情況下應上升到與原來相同的高度 若水平則會永遠運動下去 即若物體不受外力時 則保持靜止或勻速直線運動狀態(tài) B 學點2牛頓第一定律 1 牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) 直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止 2 這個定律指出了物體不受外力作用時的理想化的自然狀態(tài)即勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) 使我們認識到力不是維持物體運動的原因 而是改變物體運動的原因 牛頓第一定律使人們對力和運動的關系獲得了正確的認識 3 物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質 叫做慣性 質量是慣性大小的量度 慣性是物體的固有屬性 一切物體都具有慣性 世界是由物質組成的 而任何物質都有慣性 因為物質無處不在 所以慣性也無處不在 我們的世界是一個慣性的世界 慣性與物體的受力及運動狀態(tài)無關 慣性是物體性質的一種 物體還有其他性質 如導電性 導光性 導熱性等等 這些性質并非所有的物質都有 但慣性是任何物體都固有的一種性質 因而 物體的慣性與其外界因素無關 只與物體本身有關 慣性不是力 慣性是物體具有的保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)的性質 而力是物體對物體的作用 是改變物體運動狀態(tài)的原因 二者在概念上有本質的區(qū)別 質量是慣性大小的唯一量度 質量大 慣性大 慣性的大小與物體所處的物理環(huán)境 地理位置及物體本身的運動狀態(tài)無關 生活中認為物體速度大則慣性大是一種錯誤的觀點 例2 一天 下著傾盆大雨 某人乘坐列車時發(fā)現 車廂的雙層玻璃窗內積水了 列車進站過程中 他發(fā)現水面的形狀如圖中的 解析 列車進站時剎車 速度減小 而水由于慣性仍要保持原來較大的速度 所以水向前涌 液面形狀和選項C一致 慣性是物體的固有屬性 有利有弊 請你舉例說明慣性的利與弊 1 利用慣性的例子 向空中拋出物體 物體由于慣性繼續(xù)前進一段 自行車停止用力蹬車時 由于慣性會繼續(xù)前進 飛機在投彈時提前投彈等等 防止慣性帶來危害的例子 各種小型車輛前排乘坐的人必須系好安全帶 乘坐公交車時 公交車突然停止時 必須抓住扶手 從行駛的車輛上跳下來容易摔倒 汽車轉彎時 乘客容易和車廂相撞 汽車要減速行駛等等 例3 下列關于牛頓第一定律的說法中 正確的是 A 牛頓第一定律是實驗定律B 牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因C 慣性定律與慣性的實質是相同的D 物體的運動不需要力來維持 解析 牛頓第一定律反映的是物體在不受力的情況下所遵循的規(guī)律 而不受力的物體是不存在的 故A項錯誤 慣性是物體的一種屬性 而慣性定律是反映物體的受力和運動狀態(tài)改變的關系的規(guī)律 二者實質不同 故C項錯 由定律知 物體的運動不需要力來維持 力是改變物體運動狀態(tài)的原因 B D項正確 B C D 點撥 上述觀點缺乏對實驗思想的理解 沒有透過現象看到問題的本質 對物理研究問題的方法缺乏認識 伽利略的理想斜面實驗是將可靠的事實和理論思維結合起來 透過事物的表面現象看其本質 它深刻地反映了自然規(guī)律 事實上我們周圍的物體 都要受到這個力或那個力的作用 因此不可能完全用實驗來直接證明得到結論 但是 從理想實驗得出的一切推論 都經受住了實踐的檢驗 實質上這是一種間接證明的方法 伽利略的理想實驗為牛頓第一定律的建立奠定了堅實的基礎 結論 上述觀點是錯誤的 伽利略的理想斜面實驗實質上是將實驗事實和合理推理相結合的產物 是一種科學抽象思維的體現 2 燒鍋爐的時候 用鏟子添煤 鏟子往往并不進入灶內 而是停在灶前 煤就順鏟子運動的方向進入灶內 這是為什么 點撥 分析慣性問題 關鍵是注意兩點 第一是分析研究對象開始時的運動狀態(tài) 第二是分析研究對象受力后怎樣改變運動狀態(tài) 由于慣性將會產生什么結果 在分析問題時一般都要涉及兩個物體或是一個物體的兩部分 即有兩個研究對象 只要將它們對比分析 就可得出結果 即原來的狀態(tài)是鏟子和煤沿一定方向運動著 突然 鏟