(共52张PPT)
第七章 运动和力
第3节 探究物体不受力时怎样运动
1.会通过实验探究阻力对运动的影响.
2.理解牛顿第一定律的含义.(重难点)
3.知道什么是惯性,认识一切物体都有惯性.(重点)
4.会用物体的惯性解释惯性现象.(难点)
学习目标
新课目标
生活中的运动
1.没有运动员的用力踩蹬,自行车能高速行驶吗?
2.没有火箭底座反冲的动力,火箭能将航天飞机送入太空吗?
观察与思考
新课引入
对陷入雪地里的汽车施加水平的推力,汽车就沿水平方向运动了.撤去推力,车就会停下来.
静止的足球用脚施加力后会飞出去
以上力学现象中似乎具有一个共同特征:
物体的运动需要力的作用,若不受力物体就不会运动或停止运动.
两千多年前,古希腊哲学家、思想家亚里士多德断言:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来.即:力是维持物体运动状态的原因.
观察与思考
亚里士多德
你同意亚里士多德的观点吗?对此同学们展开了激烈的争论,要知道真相,就得用实验来验证.
实验目的:探究物体的运动是否需要力维持
实验思路:以小车为例,尽量减小力对小车
运动的影响,看小车运动的情况.
(怎样使小车运动更远?)
活动1 探究运动和力的关系
新课讲解
探究运动和力的关系
一
实验与探究
通过减小运动方向上的力来观察物体的运动情况,进而推测出它不受力时的运动情况.
相同条件:相同的小车、小车开始运动速度相同
不同条件:表面不同即阻力不同
(同一斜面、从同一高度静止开始下滑)
实验方法:控制变量法、理想实验法
实验器材:木板、小车、纸板、毛巾、斜面、玻璃
(1)让小车从斜面某一高度处运动到铺有毛巾的水平轨道上,观测它运动的距离.
(2)让小车从斜面同一高度处运动到铺有纸板的水平轨道上,观测它运动的距离.
(3)让小车从斜面同一高度处运动到铺有玻璃板的水平轨道上,观测它运动的距离.
实验步骤:
实验结论:水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车的速度减小得越小,小车运动的距离就越长.假如水平面对小车完全没有摩擦,小车将以恒定的速度运动下去.
接触面 摩擦力大小 滑块运动距离
毛巾
纸板
玻璃
大
较大
小
短
较长
长
实验记录:根据实验步骤进行实验并填写下表
注意事项:
(1)三次实验必须选择相同的小车是控制变量
(2)三次实验时,分别让小车从斜面的同一高度自由滑下.目的是:小车到达水平面是速度是相等的.
( 3 )在实验过程中,应仔细观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动距离的变化.
理想实验:实际上,完全没有摩擦是做不到的.此次实验设想完全没有摩擦是一种理想化的推理方法.物理学中叫做“理想实验”.
实验演示
17世纪意大利物理学家伽利略在实验的基础上推理认为:物体的运动并不需要力来维持.运动的物体会停下来,是因为它收到摩擦力的缘故.
伽利略
观察与思考
后来,英国科学家牛顿总结了前人的成果,概括出了牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.也叫惯性定律.
牛顿第一定律
1.“牛顿第一定律”表达的是物体不受力时的运动规律
2.物体的运动不需力来维持
3.力是改变物体运动状态的原因
4.牛顿第一定律不是实验定律
定律解读
注意:
1.一切物体
是指宇宙中所有物体,不论物体是固体、液体还是气体.可见牛顿第一定律是自然界中的普遍规律.
2.没有受到外力作用
是定律成立的条件,这是一种理想情况.
3.时候
强调了“没有受到力作用”与“保持静止状态或匀速直线运动状态”是瞬时对应的关系.物体在什么时候不受外力,这个物体就保持静止状态或匀速直线运动这一瞬时的运动状态不变.
4.总
是指“一直”的意思.
5.保持
是指“不变”.
6.或
指一个物体只能处于一种状态,到底处于哪种状态,由原来的状态决定,原来静止就保持静止,原来运动就保持匀速直线运动状态。
牛顿第一定律
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态
牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理概括出来的
力是改变物体运动状态的原因
归纳与小结
1.(多选)关于牛顿第一定律的下列说法中,正确的是( )
A.牛顿第一定律是实验定律
B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C.物体的运动需要力来维持
D.物体的运动不需要力来维持
BD
典例与精析
2.(多选)关于伽利略的理想实验,说法正确的是( )
A.只要接触面比较光滑,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.利用先进仪器就能使实验成功
D.虽然是想象中的实验,但它是建立在可靠的实验基础上的
BD
从牛顿第一定律可以看出:物体在不受力时,原来静止的物体将保持静止,原来运动的物体将保持匀速直线运动状态不变. 这种保持静止或匀速直线运动状态的性质,叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫惯性定律.
惯性
二
惯性是物体本身的一种属性,一切物体都有惯性,即无论物体是静止还是运动,无论物体是受力还是不受力,在任何时候,任何状态下都具有惯性.
惯性不是力,在解答问题时只能说“由于惯性” “具有惯性”.而不能说“受到惯性”“由于惯性的作用”“克服惯性”等,否则就将惯性和作用混为一谈.
所有的物体都有惯性,但不同物体的惯性大小是不同的,物体的惯性只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大;物体的质量越小,惯性越小,质量是物体惯性的量度.
硬币落水现象的分析: 原来硬币与塑料片是静止的,塑料片飞出去后,硬币由于惯性将保持原来的静止状态,但是硬币下面是空的,所以落入水中.
活动2 做两个惯性小实验
1.硬币实验
2.小车实验
实验与探究
小车现象的分析: 原来木块B与小车A是一起运动的,小车A突然被C制动,木块B由于惯性将保持原来的运动状态,所以木块B将向右运动,如果B没有轮子,因为摩擦力的缘故将可能向右倾倒.
下列关于惯性说法正确的是( )
A.静止在草坪上的足球没有惯性
B.高速公路汽车限速是为了安全,因为速度越大惯性越大
C.百米赛跑的运动员撞线后还要跑出去一段距离,是由于受到惯性的作用
D.歼击机投入战斗前要抛掉副油箱,这是为了减小惯性增强战斗机的灵活性
D
典例与精析
解析:一切物体在任何情况下都有惯性,静止在草坪上的足球也有惯性,选项A错误;物体的惯性大小只与物体的质量大小有关,与速度大小无关,选项B错误;惯性是物体保持原来的运动状态不变的性质,而不是一种作用,选项C错误;物体质量小,惯性小,运动状态的改变就容易发生,因此歼击机投入战斗前要抛掉副油箱,可以增强灵活性,选项D正确.
生活中的惯性现象
三
在生活中,惯性时刻伴随着我们.我们有时需要利用惯性,有时又要防止惯性带来的危害.
观察与思考
跑动中的人开始向前运动,脚被绊停止,而身体有惯性,要保持向前的运动状态,继续向前运动,所以人向前摔倒.
当汽车刹车时,人的脚底由于摩擦而随之静止,人的上身由于惯性,会保持继续向前运动的状态,所以刹车或减速时,人会向前倾.
汽车突然刹车
当汽车从停止状态起动时,人的脚底由于摩擦而随之静止,人的上身由于惯性,仍保持原来慢速行驶的运动状态,所以加速时,人会后仰.
汽车突然启动
掷铅球
投篮
利用惯性
跳远
紧固锤头
开车系安全带
防止惯性危害
雨雪天减速
防止惯性危害
信息浏览
一条“懂得”惯性的小狗
在18世纪,英国一位著名的物理
学家曾有一段有趣的经历,一直为
后人所津津乐道.
有一天,这位物理学家怀里抱着
一条小狗,来到皇家学会.他请围
观的同伴取来一个装满水的脸盆,
并将那条小狗浸在脸盆中一会儿.
利用惯性的狗
这时,这条浑身湿透的小狗已
经离脸盆,不停地抖动身体,以
抖落体毛上的水.
“你们看到没有?我的小狗懂得
惯性呢!” 物理学家得意洋洋地说.
其实,这条小狗的反应和其他任
何一条淋湿的小狗并没有什么区别,只是不自觉地利用了惯性而已.
利用惯性的狗
高速行驶的汽车在紧急刹车或突然发生碰撞时,车身停止运动,驾驶员和乘客由于惯性会继续向前而被车身所伤.因此相关法律规定驾驶员和前排乘客必须系安全带.如今,家用轿车还设置了安全气囊,一旦发生事故,安全带和安全气囊能对人体起到缓冲作用.
安全带与安全气囊
观察与思考
歼击机投入战斗前为什么要抛掉副油箱?研究表明物体的惯性跟它的质量有关,质量大,惯性也大.歼击机在作战前跑掉副油箱,可减少自身质量,从而减少惯性,它就更加灵活了.
歼击机
1.下列事例中,属于惯性造成危害的是 ( )
A.拍打被子去掉灰尘
B.乘客在紧急刹车时摔倒
C.运动员采用助跑跳得更远
D.投出去的篮球飞向篮筐
B
典例与精析
解析:拍打被子前,被子和灰尘一起静止,当拍打时,被子运动,灰尘由于惯性还要保持原来的静止状态,所以灰尘从被子上掉下来,是利用惯性;乘客在紧急刹车时摔倒,是惯性造成的危害;运动员采用助跑跳得更远,是利用了物体的惯性;将篮球投出后,篮球由于具有惯性,仍要保持原来的运动状态,从而飞向篮筐,是利用惯性.
2.忽略一切阻力,原静止在水平面上的大石头被另一块小石头水平撞击,大石头的运动情况是 ( )
A.始终静止不动
B.动了一点点,很快停下来
C.撞击时开始运动,然后慢慢停下来
D.撞击时开始运动,然后做匀速直线运动
D
解析:此题的前提是“忽略一切阻力”,因此,原来静止在水平面上的大石头被另一块小石头水平撞击,其运动状态一定改变,即开始运动.又因为没有阻力的作用,所以大石头将做匀速直线运动.
牛顿第一定律
探究阻力对物体运动的影响
阻力越小,物体运动的距离越大.
牛顿第一定律
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态
牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理概括出来的
力是改变物体运动状态的原因
课堂小结
惯性
惯性一切物体都有保持原来运动状态不变的性质
惯性的大小由质量决定
惯性的应用
1.关于牛顿第一定律,下列叙述正确的是 ( )
A.物体总保持匀速直线运动或静止状态
B.一切物体在没有受到外力作用时总保持匀速直线运动和静止状态
C.一切物体在没有受到外力作用时总保持匀速直线运动或静止状态
D.一切物体在受到外力作用时一定不会保持匀速直线运动或静止状态
C
课堂训练
2.(多选)下列哪些现象是利用惯性的( )
A.拍打衣服时,灰尘脱离衣服
B.司机和前排的乘客要系安全带
C.洗完手后,用力甩掉手的水滴
D.跳远运动员起跳前要尽力助跑
ACD
3.关于惯性的说法正确的是( )
A.惯性是指物体原来静止的总有保持静止、原来运动的总有保持匀速直线运动的性质
B.要使物体开始运动必须有力的作用,而保持物体运动是不需要力的,故静止的物体有惯性,而运动的物体没有惯性
C.刹车时,乘客向前倾,说明乘客上半身有惯性,而下半身无惯性
D.某人推不动原来静止的小车,而另外一人能推动,说明惯性与外界条件有关
A
4.火车在平直轨道上匀速前进,在密闭没有空气流动的车厢内点燃一支香,则车里乘客看到香所冒出的烟的运动情况是( )
A.一边上升一边向前飘
B.一边上升一边向后飘
C.只是上升,不向任何一边飘
D.无法确定
C
5.长直轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在( )
A.手的后方
B.手的前方
C.落在手中
D.无法确定
C
6.(成都模拟)(多选)如图所示,锤子的锤头变松了,人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上.则下列说法正确的是( )
A.锤柄下端受到撞击时,锤柄比锤头先停止运动
B.锤柄下端受到撞击时,锤头比锤柄先停止运动
C.这利用了锤头的惯性,锤头质量越大越容易套紧
D.这利用了锤柄的惯性,锤柄质量越小越容易套紧
AC
解析:锤头与锤柄原来都向下运动,锤柄撞在硬物上受到阻力作用,改变了它的运动状态,就停止了运动,而锤头由于惯性仍保持原来的运动状态,继续向下运动,这样锤头就紧套在锤柄上了;并且锤头质量越大惯性越大,越容易套紧.