2012高一物理課件 41 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)與牛頓第一定律.ppt

學(xué)案1伽利略的理想實(shí)驗(yàn)與牛頓第一定律 第四章力與運(yùn)動(dòng) 如同 重的物體比輕的物體下落的快 這個(gè)觀點(diǎn)一 力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 這個(gè)觀點(diǎn)在物理學(xué)發(fā)展史上存在了很多年 主要原因是這兩個(gè)問(wèn)題與實(shí)際生活聯(lián)系很密切 而生活中在證明這兩個(gè)問(wèn)題時(shí)阻力往往無(wú)法忽略 所以造成了研究的困難 我們學(xué)習(xí)了這一節(jié)課以及前面對(duì)自由落體問(wèn)題的研究方法 沿著大師們的足跡 尋找一條研究這一類問(wèn)題的正確方法 自己學(xué)完之后總結(jié)一下 看自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)到了什么樣的知識(shí) 更重要的是學(xué)習(xí)到了什么樣的研究問(wèn)題的方法 自己對(duì)研究這一類問(wèn)題有沒(méi)有獨(dú)到的見(jiàn)解 動(dòng)力學(xué)的奠基者是英國(guó)科學(xué)家牛頓 IsaacNewton 1643 1727 他在1687年出版的 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 中提出了三條運(yùn)動(dòng)定律 后人把它們總稱為牛頓運(yùn)動(dòng)定律 Newtonlawsofmotion 它們是整個(gè)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ) 學(xué)點(diǎn)1伽利略的理想實(shí)驗(yàn) 如圖所示 當(dāng)軌道彎成曲線 的形狀時(shí) 將鋼珠從一邊無(wú)初速地釋放 無(wú)摩擦?xí)r 鋼珠將在 上上升到原來(lái)的高度 當(dāng)軌道分別彎成 時(shí) 鋼珠仍將上升到原來(lái)的高度 但軌道傾角越小 通過(guò)的路程將越大 若軌道水平 則鋼珠將達(dá)不到原來(lái)的高度 永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)雖然是想象中的實(shí)驗(yàn) 但它是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上的 這類理想實(shí)驗(yàn)以可靠的事實(shí)為基礎(chǔ) 經(jīng)過(guò)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(shí)和理論思維結(jié)合起來(lái)的科學(xué)方法 值得很好的領(lǐng)會(huì)和學(xué)習(xí) 愛(ài)因斯坦評(píng)價(jià)伽利略的貢獻(xiàn)時(shí)說(shuō) 伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一 伽利略對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)就在于毀滅直覺(jué)的觀點(diǎn)而用新的觀點(diǎn)來(lái)代替它 這就是伽利略的發(fā)現(xiàn)的重大意義 例1 伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了 A 要物體運(yùn)動(dòng)必須有力的作用 沒(méi)有力的作用物體將處于靜止?fàn)顟B(tài)B 要物體靜止必須有力的作用 沒(méi)有力的作用物體就運(yùn)動(dòng)C 物體不受外力作用時(shí) 一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D 物體不受外力作用時(shí) 總保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 解析 伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)雖然是假想的實(shí)驗(yàn) 但它是伽利略通過(guò)可靠的事實(shí)構(gòu)思出的 理想實(shí)驗(yàn) 由于鋼珠在斜面上下滑后 在無(wú)摩擦的情況下應(yīng)上升到與原來(lái)相同的高度 若水平則會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去 即若物體不受外力時(shí) 則保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) B 學(xué)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止 2 這個(gè)定律指出了物體不受外力作用時(shí)的理想化的自然狀態(tài)即勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 使我們認(rèn)識(shí)到力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 而是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因 牛頓第一定律使人們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系獲得了正確的認(rèn)識(shí) 3 物體保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) 叫做慣性 質(zhì)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(zhì)組成的 而任何物質(zhì)都有慣性 因?yàn)槲镔|(zhì)無(wú)處不在 所以慣性也無(wú)處不在 我們的世界是一個(gè)慣性的世界 慣性與物體的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān) 慣性是物體性質(zhì)的一種 物體還有其他性質(zhì) 如導(dǎo)電性 導(dǎo)光性 導(dǎo)熱性等等 這些性質(zhì)并非所有的物質(zhì)都有 但慣性是任何物體都固有的一種性質(zhì) 因而 物體的慣性與其外界因素?zé)o關(guān) 只與物體本身有關(guān) 慣性不是力 慣性是物體具有的保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) 而力是物體對(duì)物體的作用 是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 二者在概念上有本質(zhì)的區(qū)別 質(zhì)量是慣性大小的唯一量度 質(zhì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān) 生活中認(rèn)為物體速度大則慣性大是一種錯(cuò)誤的觀點(diǎn) 例2 一天 下著傾盆大雨 某人乘坐列車時(shí)發(fā)現(xiàn) 車廂的雙層玻璃窗內(nèi)積水了 列車進(jìn)站過(guò)程中 他發(fā)現(xiàn)水面的形狀如圖中的 解析 列車進(jìn)站時(shí)剎車 速度減小 而水由于慣性仍要保持原來(lái)較大的速度 所以水向前涌 液面形狀和選項(xiàng)C一致 慣性是物體的固有屬性 有利有弊 請(qǐng)你舉例說(shuō)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(jìn)一段 自行車停止用力蹬車時(shí) 由于慣性會(huì)繼續(xù)前進(jìn) 飛機(jī)在投彈時(shí)提前投彈等等 防止慣性帶來(lái)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(shí) 公交車突然停止時(shí) 必須抓住扶手 從行駛的車輛上跳下來(lái)容易摔倒 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí) 乘客容易和車廂相撞 汽車要減速行駛等等 例3 下列關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法中 正確的是 A 牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律B 牛頓第一定律說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C 慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的D 物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)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(xiàng)錯(cuò)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的關(guān)系的規(guī)律 二者實(shí)質(zhì)不同 故C項(xiàng)錯(cuò) 由定律知 物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 B D項(xiàng)正確 B C D 點(diǎn)撥 上述觀點(diǎn)缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)思想的理解 沒(méi)有透過(guò)現(xiàn)象看到問(wèn)題的本質(zhì) 對(duì)物理研究問(wèn)題的方法缺乏認(rèn)識(shí) 伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)是將可靠的事實(shí)和理論思維結(jié)合起來(lái) 透過(guò)事物的表面現(xiàn)象看其本質(zhì) 它深刻地反映了自然規(guī)律 事實(shí)上我們周圍的物體 都要受到這個(gè)力或那個(gè)力的作用 因此不可能完全用實(shí)驗(yàn)來(lái)直接證明得到結(jié)論 但是 從理想實(shí)驗(yàn)得出的一切推論 都經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn) 實(shí)質(zhì)上這是一種間接證明的方法 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 結(jié)論 上述觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的 伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是將實(shí)驗(yàn)事實(shí)和合理推理相結(jié)合的產(chǎn)物 是一種科學(xué)抽象思維的體現(xiàn) 2 燒鍋爐的時(shí)候 用鏟子添煤 鏟子往往并不進(jìn)入灶內(nèi) 而是停在灶前 煤就順鏟子運(yùn)動(dòng)的方向進(jìn)入灶內(nèi) 這是為什么 點(diǎn)撥 分析慣性問(wèn)題 關(guān)鍵是注意兩點(diǎn) 第一是分析研究對(duì)象開(kāi)始時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 第二是分析研究對(duì)象受力后怎樣改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 由于慣性將會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果 在分析問(wèn)題時(shí)一般都要涉及兩個(gè)物體或是一個(gè)物體的兩部分 即有兩個(gè)研究對(duì)象 只要將它們對(duì)比分析 就可得出結(jié)果 即原來(lái)的狀態(tài)是鏟子和煤沿一定方向運(yùn)動(dòng)著 突然 鏟