
1. 能運用實驗加推理的方法得出牛頓第一定律。
2. 了解力與運動之間的關(guān)系。明確力并非維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因。(重難點)
3. 知道慣性的概念以及一切物體都具有慣性,并能用慣性知識解釋有關(guān)現(xiàn)象。
你觀察并思考過下列現(xiàn)象嗎?
對靜止的小車施加一個水平方向的推力,小車沿著水平方向運動。
撤去推力后,小車會慢慢停下來。
撤去推力后,小車運動狀態(tài)怎么樣?
用鐵錘敲擊鐵釘,釘子向下運動陷入木板。
停止敲擊,釘子就不再下陷。
針對上述的情況,亞里士多德提出:
力是維持物體運動狀態(tài)的原因(沒有力的作用,物體就不能運動)
而伽利略認(rèn)為:物體的運動并不需要力來維持,運動的物體之所以會停下來是因為受到了阻力。
兩位著名學(xué)者的觀點不同,到底誰的觀點正確呢?我們通過實驗分析一下。
在水平木板上分別鋪上棉布和毛巾,如圖甲和乙,小車從斜面的頂端由靜止開始滑下,觀察小車在水平面上運動的距離,并將結(jié)果記錄在表中。
實驗結(jié)論:實驗結(jié)果表明,水平面越光滑,小車運動時受到的阻力越小,通過的距離越遠,速度減小得越慢。
理論推導(dǎo):假如小車在運動中沒有受到任何阻力,它將保持原來的速度沿直線永遠運動下去。
400年前,伽利略曾采用類似的方法得出結(jié)論:如果物體在運動中不受到力的作用,它的速度將保持不變。
笛卡兒補充了伽利略的認(rèn)識,指出:如果運動物體不受到任何力的作用,它不會向左、右方向偏,將永遠沿原來的方向做勻速運動。
兩種狀態(tài)必居其一,不能同時存在,要么物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),要么物體保持勻速直線運動狀態(tài)。
因為物體在不受力作用時總保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài),所以要改變物體的速度大小和運動方向,必須對物體施加力的作用。由此可見,牛頓第一定律為我們深刻地揭示了力和運動之間的關(guān)系,即力不是維持運動的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因。
如圖甲,小球豎直下落的運動中,為什么速度越來越大?
如圖乙,小球豎直向上拋出的運動中,為什么速度越來越?。?br/>受到豎直向下重力,與運動方向相反。
如圖丙,小球沿斜向上方向拋出的運動中,為什么運動方向會發(fā)生變化?
重力起到改變運動方向的作用。
回想一下:汽車突然起動時,我們上半身向哪個方向傾?汽車突然剎車時,我們上半身向哪個方向傾?
原來,一切物體都具有保持原有的速度大小和運動方向的性質(zhì)。我們把物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的這種性質(zhì)叫做慣性 。
這是物體的一種屬性,就像物體有質(zhì)量一樣,誰也不能改變它。無論是固體、液體或氣體,無論物體是運動還是靜止,都具有慣性。
用手指向下猛擊紙條,使紙條抽出,可筆套依然不動,這是為什么?
解釋:鋼筆帽是靜止的。當(dāng)紙條迅速抽出時,由于筆帽有慣性,還在保持靜止?fàn)顟B(tài),所以筆帽不倒。
離開噴泉口的水,為什么還會繼續(xù)向上運動?
解釋:水離開時,有一定的初速度,由于水有慣性,繼續(xù)向上運動。
如圖,杯內(nèi)盛滿水。放在小車上,突然急速拉動小車,會看到什么現(xiàn)象?為什么?
解釋:杯內(nèi)原來靜止的水由于慣性,還想保持靜止,所以會向車運動的相反方向潑出。
慣性是一切物體固有的屬性。
④無論物體受力和不受力;
①無論是固體、液體、還是氣體;
②無論物體是運動還是靜止;
③無論物體是大還是??;
慣性的大小只取決于物體質(zhì)量的大小,與速度大小無關(guān)。
慣性是物體的一種屬性,它不是力。
質(zhì)量大的物體,慣性大;質(zhì)量小的物體,慣性??;
不能說成是“慣性力”, 不能說成“慣性作用”,也不能說成“受到慣性”。
研究對象原來做什么運動
運動狀態(tài)發(fā)生了什么變化
研究對象將有怎樣的表現(xiàn)
解釋:小球是靜止的,當(dāng)木片迅速彈出時,由于小球有慣性,還保持靜止?fàn)顟B(tài),但小球有重力,所以豎直下陷在凹槽中。
三、慣性 —— 慣性現(xiàn)象的解釋
汽車在突然剎車時,乘客會向前傾倒,為什么?
④由于慣性,研究對象有怎樣的變化
汽車突然停止;由于腳與車廂的摩擦,人的下身停止運動
由于慣性,人的上身要保持原來的運動狀態(tài),繼續(xù)前進,所以人向前傾倒。
②研究對象原來做什么運動
③運動狀態(tài)發(fā)生了什么變化
錘頭松了,把錘柄的一端在物體上撞擊幾下,使錘頭緊緊地套在錘柄上,這是為什么呢?
錘頭和錘柄一起運動,錘柄突然停止運動,錘頭由于慣性而繼續(xù)向下運動,使錘頭緊緊地套在錘柄上。
(1)為了得出科學(xué)結(jié)論,三次實驗中小車每次都從斜面上同一位置由同一位置靜止自由下滑,這樣做的目的是___________________________________。(2)三次實驗中,小車在________表面上停止得最慢,是因為該表面受到的阻力最______。(3)進一步推理可知,若水平面絕對光滑(小車不受阻力),則小車會在水平面上做____________運動。
考點一、阻力對物體運動影響的探究實驗
小車運動到水平面上的初速度相同
考點二、牛頓第一定律的理解
2. 正在運動著的物體,如果它所受的一切外力同時消失,那么它將( )A.立即停下來 B.先慢下來,然后再停下來C.改變運動方向 D.沿原來的運動方向做勻速直線運動
解析:牛頓第一定律表述:任何物體都要保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài),直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。正在運動著的物體,如果它所受的一切外力同時消失,由于慣性,它沿著原來的運動方向做勻速直線運動,故D正確。
3. 如圖一雜技演員騎著一輛獨輪車先沿粗糙的水平面以v1的速度做勻速直線運動,后運動到一光滑水平面上,仍沿原方向做勻速直線運動,速度為v2。則比較v1和v2的大小是( )A.v2一定大于v1 B.v2一定小于v1C.v2一定等于v1 D.無法確定
解析:因運動員由粗糙的水平面移到光滑的水平面,摩擦力變?yōu)?,所以小車在水平方向不再受力,小車將做勻速直線運動,速度保持不變.故選C
4. 關(guān)于力和運動的關(guān)系,下列說法正確的是( )A.力是維持物體運動的原因B.只要有力作用在物體上,物體就一定運動C.沒有力作用在物體上,物體就慢慢停下來D.物體運動狀態(tài)改變時,一定受到了力的作用
考點三、力與運動的關(guān)系
解析:牛頓第一定律告訴我們,一切物體在沒有受到外力作用的時候,總是保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是說物體運動不需要力來維持,A錯、C錯。我們用手推房子,房子并不運動,B錯。力是改變物體運動的原因,所以物體運動狀態(tài)改變時,一定受到力的作用,則選項D正確。
5. 如上右圖所示,一小車內(nèi)有水,水中有一氣泡,當(dāng)小車向右勻速運動時,突然剎車,氣泡將向________ 運動。
解析:因為物體的質(zhì)量越大,慣性也就越大,由于水的密度比空氣大,因此同體積下水的質(zhì)量大,慣性就大,因此在剎車的時候質(zhì)量大的液體往右移動,氣泡就被擠左方。
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