第四章牛顿运动定律学案Word文档下载推荐.docx
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二、牛顿第一定律与惯性
1.牛顿第一定律:
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.
2.惯性:
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,我们把这个性质叫做惯性.牛顿第一定律又叫惯性定律.质量是物体惯性大小的唯一量度.
三、学习探究区
一、理想实验的魅力
[问题设计]
1.日常生活中,我们有这样的经验:
马拉车,车就前进,停止用力,车就停下来.是否有力作用在物体上物体才能运动呢?
马不拉车时,车为什么会停下来呢?
2.如果没有摩擦阻力,也不受其他任何力的作用,水平面上运动的物体会怎样?
请阅读课本中的“理想实验的魅力”,思考伽利略是如何由理想实验得出结论的.
[要点提炼]
1.关于运动和力的两种对立的观点
(1)亚里士多德的观点:
力是维持物体运动的原因.
这种错误的观点统治了人们的思维近二千年.
(2)伽利略的观点(伽利略第一次提出):
物体的运动不需要力来维持(填“需要”或“不需要”).
2.伽利略的理想实验的意义
(1)伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来,即采用“可靠事实+抽象思维+科学推论”的方法推翻了亚里士多德的观点,初步揭示了运动和力的正确关系.
(2)第一次确立了物理实验在物理学中的地位.
二、牛顿物理学的基石——惯性定律
1.对牛顿第一定律的理解
(1)定性说明了力和运动的关系.
①说明了物体不受外力时的运动状态:
匀速直线运动状态或静止状态.
②说明力是改变物体运动状态的原因.
(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性.因此牛顿第一定律也叫惯性定律.
2.物体运动状态的变化即物体运动速度的变化,有以下三种情况:
(1)速度的方向不变,只有大小改变.(物体做直线运动)
(2)速度的大小不变,只有方向改变.(物体做曲线运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变.(物体做曲线运动)
三、惯性与质量
坐在公共汽车里的人,当车突然启动时,有什么感觉?
当运动的汽车突然停止时,又有什么感觉?
解释上述现象.
1.惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.
(2)质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大.
2.惯性与力的关系
(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此物体“受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等说法都是错误的.
(2)力是改变物体运动状态的原因.惯性是维持物体运动状态的原因.
3.惯性的表现
(1)不受力时,惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,有“惰性”的意思.
(2)受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度.质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变.
[延伸思考]
人能推动冰面上的重箱子,用同样的力却推不动粗糙地面上不太重的箱子,是不是冰面上的重箱子惯性小于粗糙地面上不太重的箱子呢?
为什么?
四、典型例题
一、对伽利略理想实验的认识
例1
理想实验有时能更深刻地反映自然规律.伽利略设计了一个如图1所示的理想实验,他的设想步骤如下:
图1
①减小第二个斜面的倾角,小球在这个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,最后使它成为水平面,小球将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______(只要填写序号即可).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.下列有关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
二、对牛顿第一定律的理解
例2
由牛顿第一定律可知( )
A.物体的运动是依靠惯性来维持的
B.力停止作用后,物体的运动就不能维持
C.物体做变速运动时,一定有外力作用
D.力是改变物体惯性的原因
针对训练 做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力突然消失,物体的运动情况将是( )
A.悬浮在空中不动
B.速度逐渐减小
C.保持一定速度向下做匀速直线运动
D.无法判断
三、惯性的理解
例3
关于物体的惯性,下述说法中正确的是( )
A.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体速度越大,惯性也越大
B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大
C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小
D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性
五、板书设计
牛顿第一定律
六、随堂练习
1.(对伽利略理想实验的认识)关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是( )
A.只要接触面摩擦相当小,物体在水平面上就能匀速运动下去
B.这个实验实际上是永远无法做到的
C.利用气垫导轨,就能使实验成功
D.虽然是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上
2.(对牛顿第一定律的理解)关于牛顿第一定律的理解正确的是( )
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变
C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果
D.飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
3.(力与运动的关系)某人用力推一下原来静止在水平面上的小车,小车便开始运动,以后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动,可见( )
A.力是维持物体速度不变的原因
B.力是维持物体运动的原因
C.力是改变物体惯性的原因
D.力是改变物体运动状态的原因
4.(对惯性的理解)关于惯性,下列说法中正确的是( )
A.受力越大的物体惯性越大
B.速度越大的物体惯性越大
C.已知物体在月球上所受的重力是地球上的1/6,故一个物体从地球移到月球惯性减小为1/6
D.质量越大的物体惯性越大
备注栏
课题:
4-2实验:
探究加速度与力、质量的关系
1、学习目标
1.学会用控制变量法研究物理规律.
2.会测量加速度、力和质量,能作出物体运动的a-F、a-
图象.
3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系.
2、知识要点
一、实验器材
小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平.
二、实验原理
实验的基本思想——控制变量法
1.保持研究对象即小车的质量不变,改变小桶内砂的质量,即改变作用力,测出小车的对应加速度,验证加速度是否正比于作用力.
2.保持小桶中砂的质量不变,即保持作用力不变,改变研究对象的质量,测出对应不同质量的加速度,验证加速度是否反比于质量.
三、学习探究区
一、实验方案的设计
1.三个物理量的测量方法——近似法
本实验的研究对象:
放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动.(装置如图1所示).
(1)小车质量的测量
利用天平测出,在小车上增减砝码可改变小车的质量.
(2)拉力的测量
当小桶和砂的质量远小于小车的质量时,可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力,即F¡
Ö
mg.
(3)加速度的测量:
逐差法.
2.实验数据的处理方法——图象法、¡
°
化曲为直¡
±
法
(1)研究加速度a和力F的关系
以加速度a为纵坐标,以力F为横坐标,根据测量数据描点,然后作出图象,如图2所示,若图象是一条通过原点的直线,就能说明a与F成正比.
(2)研究加速度a与物体质量m的关系图2
如图3甲所示,因为a-m图象是曲线,检查a-m图象是不是双曲线,就能判断它们之间是不是反比例关系,但检查这条曲线是不是双曲线,相当困难.若a和m成反比,则a与
必成正比.我们采取¡
的方法,以a为纵坐标,以
为横坐标,作出a-
图象,若a-
图象是一条直线,如图乙所示,说明a与
成正比,即a与m成反比.
图3
二、实验步骤
1.用天平测出小车的质量M,并把数值记录下来.
2.按图4所示的装置把实验器材安装好.
图4
3.平衡摩擦力:
在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块,多次移动木块位置,直到轻推小车,使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止.
4.在小桶里放入适量的砂,在小车上加放适量的砝码,用天平测出小桶和砂的质量m,并记录下来.接通电源,放开小车,待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带.
5.保持小车的质量不变,改变砂和小桶的质量,按步骤4再做5次实验.
6.在每条纸带上选取一段比较理想的部分,算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置.
次数
1
2
3
4
5
6
小车加速度a/(m·
s-2)
砂和小桶的质量m/kg
拉力F/N
7.用纵坐标表示加速度,横坐标表示作用力,根据实验结果画出小车运动的a-F图象,从而得出a-F的关系.
8.保持砂和小桶的质量不变,在小车上加放砝码,重复上面的实验,求出相应的加速度,并设计表格如下.根据实验结果画出小车运动的a-
图象,从而得出a-M的关系.
小车质量M/kg
/kg-1
9.整理实验器材,结束实验.
三、注意事项
1.实验中应先接通电源后释放小车.
2.在平衡摩擦力时,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源.用手轻轻地给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔均匀,表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡.
3.改变砂的质量过程中,要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量.
4.作图时应使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧,但若遇到个别偏离较远的点可舍去.
例
某实验小组利用图5所示的装置探究加速度与力、质量的关系.
图5
(1)下列做法正确的是________(填字母代号).
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源
D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度
(2)图6是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象.
图6
形成图线甲的原因是______________________________.
形成图线乙的原因是______