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本文题目:高一化学教案:牛顿第一定律学案
第一节 牛顿第一定律 学案
一. 教学内容:
牛顿第一定律
二. 本周教学目标
1. 知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识。
2. 知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论.
3. 知道什么是惯性,会正确理解有关现象.
4. 理解牛顿第一定律的内容和意义.
[教学过程]
1 .理想实验的魅力
(1)伽利略的理想斜面实验
理想实验:
如图甲所示,让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度.
如果第二个斜面倾斜角度小,如图乙所示,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程,继续减小第二个斜面的倾斜角度,如图丙所示,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而是沿水平面以恒定的速度持续运动下去.
伽利略的思想方法
伽利略的“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。
伽利略的理想斜面实验虽然是想像中的实验,但这个实验反映了一种物理思想,它是建立在可靠的事实基础之上的.以事实为依据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素,从而深刻地揭示了自然规律.
(2)伽利略的观点:在水平面上的物体,设想没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度继续运动下去.
(3)笛卡尔的观点:除非物体受到外力的作用,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.笛卡尔补充和完善了伽利略的观点.
2. 牛顿物理学的基石——惯性定律
牛顿总结了伽利略等人的工作,并提出了三条运动定律,先看牛顿第一定律:
牛顿第一定律:
(1)内容: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)如何正确理解牛顿第一定律?
对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解:
①明确了惯性的概念:
定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”,揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性、因此牛顿第一定律又叫惯性定律.
②确定了力的含义:
定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”,实际上是对力的定义,即力是改变物体运动状态的原因,并不是维持物体运动的原因,这一点要切实理解.
③定性揭示了力和运动的关系:
牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律,它描述的只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体是不存在的,当物体所受合外力为零时,其效果跟不受外力的作用相同.但是,我们不能把“不受外力作用”理解为“合外力为零”.
3. 理解惯性和惯性定律
(1)对惯性定律的理解
牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质,即一切物体都具有惯性.同时,牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义:力是改变物体运动状态的原因,即改变速度的原因.物体在速度发生改变时,就有加速度.因此也可以说:力是使物体产生加速度的原因.不能认为力是维持物体运动(匀速直线运动)的原因,也不能认为有力就有运动,没有力就没有运动,更不能认为物体向哪个方向运动就一定受到那个方向的力的作用.
(2)对惯性的理解
①惯性是物体的固有属性:一切物体都具有惯性.
②惯性与运动状态无关:不论物体是处于怎样的运动状态,惯性总是存在的,当物体原来静止时,它一直“想”保持这种静止状态;当物体运动时,它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动.
③惯性与物体是否受力无关,与物体速度大小无关,仅由物体的质量决定.
4. 惯性与力的比较
(1)从概念比较
“惯性”是物体保持匀速直线运动或静止状态的性质,而“力”是物体与物体之间的相互作用,力是迫使物体改变运动状态的原因.
(2)从意义比较
任何物体都具有惯性,而物质无处不在,惯性也就无处不有,一切物体均具有惯性,我们所处的世界是惯性的世界,也叫惯性系。
惯性不是力,惯性与力毫无关系,二者有着本质的区别。
力是物体与物体之间的相互作用,是迫使物体改变运动状态的原因,也是使物体产生加速度的原因
5. 决定物体运动状态发生变化的内因与外因
决定物体运动状态发生变化的因素有两个:一个是物体受到的外力;另一个是物体本身的质量.外力是物体运动状态发生变化的外部因素,质量是决定物体运动状态发生变化难易程度的内部因素。
在物体的质量一定时,物体受到的力越大,其运动状态的变化就越迅速;反之,物体受到的力越小,其运动状态的变化就越缓慢。
在物体所受外力一定时,物体质量越大,其运动状态的变化就越困难;反之,物体的质量越小,其运动状态的变化就越容易.物体质量的大小决定了运动状态发生变化的难易程度。
6. 明确区分“运动状态改变的难易”与“让运动物体停止运动的难易”的不同
有同学认为:汽车的速度越大,让它停下来即刹车所用的时间越长,即让汽车停止运动就越困难,因此认为汽车的速度越大其惯性就越大.其实这是错误的.
比较物体惯性大小的方法是:在相同外力作用下,加速度大的其惯性小;加速度小的其惯性大;加速度相等时其惯性等大.同辆汽车,刹车时所受阻力相同,加速度相同,即单位时间内速度改变量相同,惯性大小就相同.行驶速度大的汽车,停下来的速度改变量越大所用时间就越长,而单位时间内的速度改变量仍然相同,即加速度相同,惯性大小相同.所以惯性的大小与速度大小无关。
【典型例题】
例1. 关于牛顿第一定律,下面说法正确的是( )
A. 牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律
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