慣性系和非慣性系-2

慣性系和非慣性系教學目標知識目標：知道什么是；知道牛頓運動定律在慣性系中成立；知道什么是慣性力．能力目標：培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力．情感目標：培養(yǎng)學生辯證的科學思想．教學建議教材分析教材首先引入了《關(guān)于兩種世界體系的對話》中一段在船艙里觀察到現(xiàn)象的描述，并通過對它的分析和實例對比引入了慣性參考系和非慣性參考系的概念．指出了常用到的慣性參考系．通過對實例的進一步分析，引入了在非慣性參考系中存在的慣性力及其規(guī)律，并在升降機實例中簡單應(yīng)用．教法建議本節(jié)屬于選學內(nèi)容，請教師根據(jù)自己學生的實際情況掌握深度和層次．在授課時采用舉實例讓學生分析，發(fā)現(xiàn)問題：運動和力的關(guān)系出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象．從而再引導學生分析發(fā)生矛盾的癥結(jié)所在，和解決矛盾的方法．讓學生學習知識的同時，學會辯證的科學思想．教學設(shè)計示例教學重點：、慣性力教學難點：慣性力示例：一、發(fā)現(xiàn)問題：舉例1：如圖1所示，小車靜止，小球靜止于小車內(nèi)光滑的水平桌面上．當小車相對于地面以加速度做直線運動時，從地面上觀察，小球如何運動？從小車上觀察，小球如何運動？分析：從地面上觀察，小球相對于地面保持靜止．從小車上觀察，小球?qū)⒛嬷≤嚨倪\動方向運動，最后從桌子上掉下來．因為小球在水平方向上不受外力作用，所以小球相對于小車的運動不符合牛頓定律．舉例2：如圖2所示，用彈簧將小球固定于小車內(nèi)的光滑水平桌面上，當小車恒定加速度做直線運動時，從地面上觀察，小球如何運動？從小車上觀察，小球如何運動？彈簧處于什么狀態(tài)？分析：從地面上觀察，小球?qū)⒆雠c小車同向的加速運動．小車上觀察，小球?qū)⑾鄬τ谛≤囲o止．彈簧處于伸長狀態(tài)．因為小球在水平方向上受彈力作用，所以小球相對于小車的靜止不符合牛頓第二定律．分析問題：提出想法：當實驗和理論發(fā)生矛盾時，可能是實驗現(xiàn)象觀察有誤；可能是理論錯誤或理論存在一定的適用條件．分析問題：實驗現(xiàn)象觀察正確．理論在很多的實際應(yīng)用中被證明是正確的．因而可能是理論存在一定的適用條件．矛盾的癥結(jié)出在：相對于誰來觀察現(xiàn)象， 即參考系是誰．閱讀書P65伽利略在《關(guān)于兩種世界體系的對話》中的一段話．引入慣性系：牛頓運動定律成立的參考系．研究地面上物體運動，地面通?？烧J為是慣性系，相對于地面作勻速直線運動的參考系也是慣性系．研究行星公轉(zhuǎn)時，太陽可認為是慣性系．非慣性系：牛頓運動定律不成立的參考系．例如：前面例子中提到的小車，它相對于地面存在加速度，是非慣性系．二、非慣性系和慣性力解決問題：在直線加速的非慣性系中引入一個力，使物體的受力滿足牛頓運動定律，這個力就是慣性力．例如在上述例1中，若設(shè)想由一個力作用在小球上，其方向與小車相對于地面的加速度的方向相反，其大小等于，則小球相對于小車的運動與其受力情況相符．同理可以分析例題2，這里不再贅述．慣性力：在做直線加速運動的非慣性系中，質(zhì)點受到的與非慣性系的加速度方向相反，且大小等于質(zhì)點質(zhì)量與非慣性系加速度大小的乘積的力，稱為慣性力．注意：慣性力不是物體間的相互作用力，不存在施力物，也不存在反作用力．