1.理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。 2.理解牛顿第一定律,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的。 3.理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度。
引入: 静力学——只研究力是怎样产生。 运动学——只研究物体怎样运动。 动力学——研究物体为什么这样运动。动力学知识在 生产和科学研究中有着重要用途。 动力学的奠基人是英国科学家牛顿.1678年出版的《自然哲学的数学原理》是牛顿的动力学奠基之作。
一、历史回顾 1.亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因。这种观点持续了两千年。 2.伽利略的观点:物体的运动不需要力来维持,力是改变物体速度的原因,伽利略的观点是通过理想实验总结出的。
θ A B C D E v 3、理想斜面实验 (1)在弯曲轨道的一边释放一个小球,观察小球在另一边上升的高度。 (2)逐渐减小轨道与水平倾角θ,直到θ减小为零时,再观察小球的运动情况。
观看视频演示 (3)因为摩擦力的存在,小球不会上升到原高度;水平运动时它也会停下来。 相关链接
除非物体受到外力的作用,否则物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。 4、伽利略通过斜面实验得到推论: 一切运动着的物体在没有受到阻力作用的时候,它的速度保持不变,并且一直运动下去。 伽利略的理想斜面实验得到的事实: 力不是维持物体运动的原因,而恰恰是改变物体 运动状态的原因。 笛卡儿(Descartes,1596-1650) 除非物体受到外力的作用,否则物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。
二、牛顿第一定律 1、牛顿第一定律的表述:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 2、牛顿在伽利略等人研究的基础上得出牛顿第一定律,伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。 3、牛顿第一定律的意义 (1)指出了一切物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止的性质(惯性)。 (2)指出了物体的运动并不需要力来维持,力是改变物体速度的原因。
4.惯性:物体的这种保持原来匀速直线运动状态或静止的性质叫做惯性。(所以牛顿第一定律又叫惯性定律)。 惯性是一切物体固有的属性。一切物体不管是否受力,也不管它是否运动和怎样运动,都具有惯性。 惯性表现
那物体惯性的大小如何描述?度量惯性大小的物理 量又是什么? 讨论与交流: 那物体惯性的大小如何描述?度量惯性大小的物理 量又是什么? 质量是惯性大小的度量 对于任何物体,在受到相同的作用力时,决定它们运动状态变化难易程度的惟一因素就是质量。质量大的物体惯性大。
问题1:运动的物体有惯性,静止的物体没有惯性? 惯性与物体的运动状态无关。 问题2:运动速度大的物体惯性就大呢? 决定惯性的唯一量度就是质量。 问题3:“惯性”是不是就是“惯性定律”? 不是。惯性是物体本身固有的一种属性,它跟物体受不受外力无关。惯性定律是描述物体在某个特定的环境(不受外力)下具有惯性的表现。 问题4:惯性是一种特殊的力吗? 不是。惯性是物体本身固有的一种属性,而力是物体之间的相互作用。
讨论与交流: (1)运动的火车比运动的自行车停下来要困难的多,试用牛顿第一定律解释其原因。 (2)推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难的多,想想物体的惯性与质量有什么关系? 通过大量科学实验证明:在相同的力作用下,质量小的物体产生的加速度大,运动状态容易改变,我们说它的惯性小;质量大的物体产生的加速度小,运动状态难改变,我们说它的惯性大。 所以,质量是物体惯性大小的量度,质量越大,惯性越大。我们通常通过改变物体的质量大小来改变的物体的惯性。
用改变物体的质量大小来改变物体惯性的实例:
例题1:下列关于惯性的说法中正确的是( ) A.物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 B.物体只有受外力作用时才有惯性 C.物体运动速度大时惯性大 D.物体在任何情况下都有惯性 解析:因为一切物体都具有惯性,惯性是物体的固有属性,不会因为外界因素的变化而变化,与物体是否运动、是否受力都没有任何关系.所以此A、B、C选项均错误.正确选项为D。 对惯性概念的理解应掌握“一切”的含义是指:不论物体的种类、质量大小、是否受力、是否运动、做何种运动都毫不例外地具有惯性。
例题2:火车在平直的轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回车厢的原处,这是因为: A.人跳起后,车厢内的空气给他以向前的力,带着他随同火车 一起想前运动。 B.人跳起的瞬间,车厢地板给他一个向前的力,推着他随同火 车一起想前运动。 C.人起跳后,车继续向前运动,所以人落下后偏后一些,只是 由于时间很短,偏后距离太短,不明显而 已。 D.人起跳后直到落地,在水平方向上人和车始终有相同的速 度,故落回原处。 答案:D
例题3:关于牛顿第一定律的理解: A.牛顿第一定律是一个实验定律。 B.牛顿第一定律只是提出了惯性的概念。 C.牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时,物体将处于静止状态。 D.牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律,又提出了力是改变物体运动状态的原因。 答案:D
五、小结 1、伽利略理想斜面实验否定了亚里士多德的观点。 2、牛顿在伽利略等人的研究基础上得出牛顿第一定 律。 3、一切物体都具有惯性,力是改变物体速度的原因。 课堂练习: 1、行驶中的汽车关闭发动机后不会立即停止运动,是因为___________,汽车的速度越来越小,最后会停下来是因为___________。 汽车有惯性 受到摩擦力
2、下面几个说法中正确的是 [ ] A.静止或作匀速直线运动的物体,一定不受外力的作 用 B.当物体的速度等于零时,物体一定处于平衡状态 C.当物体的运动状态发生变化时,物体一定受到外力 作用 D.物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向 答案:C
3、关于惯性的下列说法中正确的是 [ ] A.物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性 B.物体不受外力作用时才有惯性 C.物体静止时有惯性,一开始运动,不再保持原有的 运动状态,也就失去了惯性 D.物体静止时没有惯性,只有始终保持运动状态才有 惯性 答案:A
4、关于惯性的大小,下列说法中哪个是正确的?[ ] A、高速运动的物体不容易让它停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大 B、用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大 C、两个物体只要质量相同,那么惯性就一定相同 D、在月球上举重比在地球上容易,所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小 答案:C
5、下面的实例属于惯性表现的是 [ ] A.滑冰运动员停止用力后,仍能在冰上滑行一段距离 B.人在水平路面上骑自行车,为维持匀速直线运动, 必须用力蹬自行车的脚踏板 C.奔跑的人脚被障碍物绊住就会摔倒 D.从枪口射出的子弹在空中运动 答案:A、B、C、D
6、关于物体的惯性定律的关系,下列说法中正确的是 [ ] A.惯性就是惯性定律 B.惯性和惯性定律不同,惯性是物体本身的固有属 性,是无条件的,而惯性定律是在一定条件下物体 运动所遵循的规律 C.物体运动遵循牛顿第一定律,是因为物体有惯性 D.惯性定律不但指明了物体有惯性,还指明了力是改 变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态 的原因 答案:B、C、D
7、如图所示,契形物体M的各表面光滑,上表面水平,放在固定的斜面上.在M的水平上表面放一光滑小球m,后释放M,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 [ ] A.沿斜面向下的直线 B.竖直向下的直线 C.无规则的曲线 D.抛物线 答案:B
8、如图,重球系于线DC下端,重球下再系一根同样的细线BA,下面说法正确的是: A.在线A端慢慢增加拉力,结果CD线先拉断。 B.在线A端慢慢增加拉力,结果AB线先拉断。 C.在线A端突然猛力一拉,结果AB线拉断。 D.在线A端突然猛力一拉,结果CD线拉断。 答案:A、C T1 T2 mg A B C D
②③①④ 9、(2003上海理综卷50)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,其中有一个是实验事实,其余是推论. 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运动. 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 ②③①④ 在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.下列关于事实和推论的分类正确的是( ) A、①是事实,②③④是推论 B、②是事实,①③④是推论 C、③是事实,①②④是推论 D、④是事实,①②③是推论 B
1、任何物体,无论处于什么状态,都有惯性; 2、惯性是物体的固有属性;质量是惯性大小的度量。 3、物体的运动不需要力来维持; 伽利略单摆实验示意图 四、实践与拓展 点击观看伽利略单摆实验 点击观看视频 课外练习 课堂小结: 1、任何物体,无论处于什么状态,都有惯性; 2、惯性是物体的固有属性;质量是惯性大小的度量。 3、物体的运动不需要力来维持;