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【大单元整体教学】物理学科人教版八年级下册
第八章 分课时设计
课题 牛顿第一定律
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 牛顿第一定律是力学中重要的基本定律之一,也是培养学生分析、概括,推理能力很好的素材。本节课是在学习了运动学和力学知识基础上,首次将力和运动联系起来,研究力和运动的关系和规律的知识,本课内容在初中物理知识体系中占有重要的地位,为后面平衡力等知识的学习打下坚实的基础,起到承前启后的作用。因此教材比较注意科学地编排内容,它把理论联系实际,还把物理知识融入到生活中去,能让学生觉得物理就在身边,从而激发学生继续学习物理的兴趣。课题教学的开始,从生活中的实例入手,点燃学生的学习热情,既有助于学生对已有知识的回顾,又引导学生对新知识的思考。课堂的引入环节从生活的实际出发提出问题,启发全体同学参与思考、合理的猜想,通过小组合作提出实验探究的方案,对自己的猜想进行实验验证。实验过程中,针对出现的问题,改进和优化实验方案,得出最终的结论。在学生得出《牛顿第一定律》的结论之后,清楚了惯性是物体本身的一种属性,之后学生通过亲身体验生活中几个惯性的应用,并进行合理的解释,真正做到学以致用!
2.学习者分析 本节内容所涉及的现象是学生在生活中比较熟悉,也是他们容易发生兴趣的现象,教学中要注意培养学生学习物理的兴趣,充分发挥实验及多媒体教学手段,迎合他们好奇,好动好强的心理特点,调动他们学习的积极性和主动性,同时初中生思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡,因此在教学中应注意积极引导学生应用已掌握的知识,通过理论分析和推理判断来获得新知识,发展抽象思维能力,当然在此过程仍需以一些感性认识作为依托,可以借助实验加强直观性和形象性,以便学生理解和掌握。
3.学习目标确定与教学重难点 (1)通过分析具体事例,知道阻力对物体运动的影响;(2)通过探究阻力对物体运动的影响,培养学生观察和实验能力、逻辑推理能力和科学想象能力;(3)通过对分组实验的探究过程,使学生理解牛顿第一定律的内容和意义;(4)通过对发现牛顿第一定律历史过程的了解,培养学生辨证看待问题的能力,培养学生敢于坚持真理不迷信权威的科学探究精神;(5)通过对牛顿第一定律的进一步理解,使学生知道什么是惯性,理解质量是物体惯性大小的量度,会正确解释有关惯性的现象;(6)通过对生活中惯性现象的解释,培养学生灵活运用所学知识解决问题的能力。本节教学的重点是科学思想的建立过程、牛顿第一定律和惯性。教学难点是对牛顿第一定律、惯性和理想实验的正确理解。
4.评价量表 《牛顿第一定律》的评价量表任务列表任务要求(满分:35分)学生自评同学互评教师评价任务一:阻力对物体运动的影响认真思考,积极发言,积极参与学生活动。(15分)任务二:牛顿第一定律能够理解牛顿第一定律的内容,能快速并且高质量完成课堂训练。(10分)任务三:惯性能理解惯性的概念,能独立完整的解释惯性现象并能总结一般方法,能列举生活中利用惯性和防止惯性的事例。(10分)
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一:引入新课
展示滑板车、冰壶、滚动的足球图片。滑板车在沿水平方向运动时,如果我们不再蹬地,它最终就会停下来;冰壶在冰面上运动时,如果不继续推动它,最终会停下来;被踢出去的足球,在地面上滚动,如果不继续踢它,最终会停下来。提出问题:生活中还有很多类似的现象,请同学们认真分析物体的运动需要力来维持吗? 观察图片,思考老师提出的问题,说出自己的观点并举出相应的事例作为理由。观点一:物体的运动需要力来维持,并说明理由;观点二:物体的运动不需要力来维持,并说明理由。 列举日常生活中常见的现象,激发学生的学习欲望,提高学生的学习兴趣。【评价标准】认真思考,积极发言,大胆说出自己的观点和理由(5分)认真思考,能说出自己的观点,但不能较完整的描述理由(3分)
任务二:阻力对物体运动的影响
讲解亚里士多德和伽利略相反的观点。提出问题:谁的观点是正确的?可以通过什么方法验证正确的观点呢?介绍伽利略的理想实验,指导学生设计实验验证并和学生一起得出阻力对物体运动的影响。提出问题:设想一下,如果小车运动时不受阻力,它是不是就不会停下了? 学生阅读教材,在教师指导下设计实验并完成实验,研究哪个观点是正确的。实验:阻力对物体运动的影响【设计实验】让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下,如图所示改变水平面表面的粗糙程度,使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾,第二次铺棉布,第三次将棉布去掉,只剩下木板,比较小车每次在水平面上滑行的距离。进行实验、收集数据,分析论证得出:小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远,速度减小得越慢。科学推理:假如水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车的速度将不会减小,它将以恒定不变的速度永远运动下去。证明物体的运动不需要力来维持,运动的物体最终会停下来,是因为受到阻力的作用。 自主阅读教材,培养学生的自主学习的能力。通过问题引入,引导学生思考,设计实验验证自己观点。培养了学生勤于思考和动手实验的良好品质,提升学生的科学探究水平。【评价标准】仔细阅读教材,能够在教师的指导和同学的合作下设计实验,进行实验,完成实验数据的记录,能分析论证得出结论,并能进一步作出科学推理(10分)仔细阅读教材,能够在教师的指导和同学的合作下设计实验,进行实验,完成实验数据的记录,能分析论证得出结论。(8分)仔细阅读教材,能够在教师的指导和同学的合作下不能很好地设计实验,进行实验,完成实验数据的记录,能分析论证得出结论。(6分)
任务三:牛顿第一定律
讲解牛顿第一定律建立的过程,包括伽利略、笛卡尔和牛顿的观点和研究。讲解牛顿第一定律的内容和对它的理解。内容: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。对牛顿第一定律的理解①一切物体:所有物体普遍适用。②没有受到力的作用:一是物体不受一切外力(理想情况);二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件。③总保持:是指物体在不受力作用时,原来静止总保持静止,原来运动就总保持原来的速度和方向匀速直线运动下去。④或:即两种状态居其一,不能同时存在。⑤牛顿第一定律不是由实验直接得出的定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括出来的。⑥牛顿第一定律揭示了运动与力的关系的本质:力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因。设置针对性、有层次的课堂训练。 学生阅读教材,在教师的指导下,了解牛顿第一定律建立的过程,理解牛顿第一定律。完成教师布置的课堂训练。 通过讲解牛顿第一定律建立的过程,让学生体会科学探索的艰辛和科学家的坚定的毅力,也让学生体会到科学探索的魅力。通过有针对性的课堂训练,帮助学生巩固和深化所学知识。【评价标准】能够理解牛顿第一定律的内容,能快速并且高质量独立完成课堂训练。(10分)能够理解牛顿第一定律的内容,在老师或同学的帮助能完成课堂训练。(8分)理解牛顿第一定律的内容还存在一定的难度,课堂训练不能全部完成。(6分)
任务四:惯性
展示图片拨动簧片,把小球与支座之间的金属片弹出时,小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗 行驶中的汽车突然刹车时,乘客身体会前倾;汽车突然开动时,乘客身体会向后仰。想想看,身体向前倾、向后仰的原因是什么 和学生总结:一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这种性质叫做惯性。讲解对惯性的理解①惯性的普遍性:一切物体在任何情况下都具有惯性。②惯性大小的决定因素:惯性的大小是由物体的质量决定的,质量越大,惯性越大,而与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等外界因素无关。③惯性与牛顿第一定律的区别惯性是物体本身的一种属性,而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性,牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。④惯性是物体固有的一种属性,它不是力。不能说物体“受到惯性”、“由于惯性的作用”,只能说物体“由于惯性”、“具有惯性”。列举生活中的一些现象,让学生利用已学惯性知识解释这些现象。让学生列举利用惯性及惯性的危害和防止的实例。 观察图片,思考问题并踊跃发言回答出现这些现象的原因。利用惯性解释生活中的惯性现象,并总结解释惯性现象的一般方法:①明确研究物体开始处于怎样的状态(静止或运动);②观察这个物体(或物体的某一部分)受到外力作用运动状态发生了怎样的变化。③说明研究物体由于惯性要保持原来的状态(静止或运动),从而得出物体运动的变化情况。阅读教材和联系生活实际,列举生活中有关利用惯性的实例,有哪些措施可以防止惯性带来的危害。 通过问题引入,激发学生的求知欲。通过对生活中常见的惯性现象的分析和解释,把较为抽象的知识变得具体化,减小学生在学习和理解上的难度,让学生更容易接受。【评价标准】能理解惯性的概念,能独立完整的解释惯性现象并能总结一般方法,能列举生活中利用惯性和防止惯性的事例。(10分)能理解惯性的概念,在老师和同学的帮助下能的解释惯性现象,能列举生活中利用惯性和防止惯性的事例。(8分)能理解惯性的概念,解释惯性现象该存在一些困难,能列举生活中利用惯性和防止惯性的事例。(6分)
6.板书设计一、阻力对物体运动的影响运动物体受到的阻力越小,速度减小得越慢,运动得越远。若运动的物体不受阻力,物体的运动速度将不会减小,将保持做匀速直线运动。 二、牛顿第一定律1.内容: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。这就是著名的牛顿第一定律。2.理解(1)物体不受力时,原来静止的总保持静止,原来运动的就总保持原来的速度和方向做匀速直线运动。 (2)力和运动的关系:力是改变物体运动状态的原因。三、惯性1.定义:一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这种性质叫做惯性。2.惯性是一切物体所固有的一种属性,一切物体在任何情况下都具有惯性。3.惯性只与质量有关,质量大的物体惯性大。4. 惯性的利用和防止。
7.作业与拓展学习设计 1.用如图所示的实验装置研究运动和力的关系: (1)每次都让小车从同一斜面的相同位置由静止开始滑下,是为了使小车在滑到斜面底端时具有相同的 ;(2)比较图中小车在不同表面滑行的最大距离,可以得出:在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车运动距离越 ;(3)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得到:运动物体不受外力时,它将 。【答案】 速度 远 做匀速直线运动【详解】(1)[1]同一小车从同一高度,具有的重力势能相同,下滑过程中,重力势能转化为的动能相等,质量不变,小车在滑到斜面底端时具有相同的速度。(2)[2]由图知,在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小的越慢,小车运动的越远。 (3)[3]由此推理可知,如果运动的物体不受阻力作用,则物体的速度保持不变,运动状态不变,将做匀速直线运动。2.在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,实验装置如图所示。 (1)实验过程中,让同一小车从同一斜面、同一高度由静止滑下,其目的是使小车进入水平面时的 相同;(2)让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动,最终小车静止时的位置如图所示,可观察到小车在 表面滑行的距离最远,由此可得出:小车受到的阻力越 ,速度减小越慢。进一步推理可得:如果小车运动时受到的阻力为零,速度就不会减小,小车将保持 运动状态;(3)冰雪天气路面湿滑,阻力较小,结合该实验结论,开车时应 才能保证行驶安全(写出一个合理答案即可)。【答案】 速度 木板 小 匀速直线 减速慢行【详解】(1)[1]实验中,为了使小车到达水平面时速度相同,让小车在同一斜面上从同一高度由静止滑下。(2)[2][3][4]在不同材料的表面上,小车滑行的距离是不同的,在表面光滑的木板上滑行的距离最长,在最粗糙的毛巾上滑行的距离最短,可见小车在毛巾上运动受到的摩擦力最大,在木板上运动受到的摩擦力最小,以上实验表明:小车受到的阻力越小,速度减小的越慢,运动的距离越远;进一步推理可得:如果小车运动时受到的阻力为零,速度就不会减小,小车将保持匀速直线运动状态。(3)[5]雪天气路面湿滑,阻力较小,开车时应减速慢行才能保证行驶安全,否则刹车时汽车运动的距离较大,容易发生追尾事故。3.物理学的发展推动了科学技术的创新和革命。下列对于运动和力的说法中错误的是( )A.物体受到力的作用时,它的运动状态不一定会发生改变B.亚里士多德认为“力是维持物体运动状态的原因”,这个观点是错误的C.牛顿第一定律是力学的基本定律之一,它能够通过现代实验手段直接验证的D.伽利略采用实验和推理相结合的方法,发展了人类的科学思维方式和科学研究方法【答案】C【详解】A.物体受非平衡力时,运动状态改变,受平衡力时运动状态不变,故A正确,A不符合题意;B.亚里士多德认为物体只要运动就需要力来维持,没有力运动物体就会慢慢停下来,力是维持物体运动的原因,亚里士多德观点忽略了阻力对物体运动的影响,由牛顿第一定律可知物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因,故B正确,B不符合题意;C.牛顿第一定律是力学的基本定律之一,因为牛顿第一定律的内容是在物体不受任何外力的作用下,而现实生活中没有不受任何外力的物体,所以牛顿第一定律是在实验的基础上,结合推理得出来的,故C错误,C符合题意;D.伽利略对理想斜面的研究采用把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来的方法,从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法,故D正确,D不符合题意。故选C。4.对牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )A.物体不受力的作用,一定静止B.物体受到力的作用,运动状态一定改变C.物体的运动状态发生改变,一定是受到了力的作用D.物体在水平方向匀速运动,水平方向上一定受到了力的作用【答案】C【详解】A.根据牛顿第一定律可知,若物体不受力的作用,原来静止的物体仍旧静止,原来运动的物体将保持匀速直线运动状态,故A错误;B.保持静止的物体,也会受到力的作用,故B错误;C.力是改变物体运动状态的原因,则物体的运动状态发生改变,它一定是受到了力的作用,故C正确;D.物体在水平方向匀速运动,处于平衡状态,故水平方向上可能受到平衡力的作用,由牛顿第一定律可知该物体也可能不受力的作用,故D错误。故选C。5.关于牛顿第一定律,下列说法正确的是( )A.力是维持物体运动的原因B.一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态C.牛顿第一定律是在大量的实验基础上,经过科学推理而得出的D.选用优质的材料,一定能用实验来证明牛顿第一定律【答案】C【详解】AB.力改变物体运动状态的原因,根据牛顿第一定律,一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态,故AB错误;CD.牛顿第一定律的条件是物体在不受力的情况下,这属于理想状态,无法直接通过实验来证明,但可以在大量的实验基础上,经过科学推理而得出的,故C正确,D错误。故选C。6.(多选)在学习牛顿第一定律的时候,我们做了如图所示实验,下列有关叙述正确的是( ) A.实验中运动的小车会停下来,说明物体的运动需要力来维持B.每次让小车从同一斜面的同一高度开始下滑,使小车滑到斜面底端的速度相同C.实验表明,小车受到的阻力越小,运动的距离越远,速度减小得越快D.牛顿第一定律是在类似甲、乙、丙实验的基础上,经过推理归纳得出的【答案】BD【详解】A.物体的运动不需要力来维持,运动的小车会停下来,是因为受到了阻力,说明力可以改变物体的运动状态,故A错误;B.小车在斜面下滑是做加速运动,每次让小车从同一斜面的同一高度开始下滑,可以使小车滑到斜面底端的速度相同,故B正确;C.三图对比可知,接触面越光滑,小车受到的阻力越小,运动的距离越远,速度减小得越慢,故C错误;D.牛顿第一定律不能直接由实验得出,是在类似甲、乙、丙实验的基础上经过推理归纳得出的,这叫做科学推理法,故D正确。故选BD。7.下列有关惯性的说法正确有 。①汽车在转弯时减速,是为了防止惯性带来的危害②火车刹车后不能马上停下来,是由于火车具有惯性③司机驾车时系安全带,可以减小自己的惯性④车速越快越不容易停下来,因为车速越快惯性越大【答案】①②【详解】①汽车在转弯时如果不减速慢行,人和车会由于惯性继续保持原来的方向运动,易造成伤害事故的发生,故汽车在转弯时减速,是为了防止惯性造成的伤害,故①正确;②火车刹车后不能马上停下来,是由于火车具有惯性,仍要保持原来的运动状态,故②正确;③惯性的大小只与物体的质量有关,系安全带不能减小惯性,但可以减小由于惯性带来的伤害,故③错误;④惯性大小只与物体的质量有关,车速越快,质量不变,惯性不变,故④错误。综上所述,①②正确。8.关于惯性现象的解释,以下说法正确的是( )A.行驶的汽车关闭发动机后还能行驶一段距离是因为汽车受到惯性力作用B.汽车速度越大越难以停下来,说明物体速度越大,惯性越大C.小汽车配置安全带可以减小惯性带来的危害D.汽车刹车后不会立即停下,是因为车受到惯性力大于阻力【答案】C【详解】A.行驶的汽车关闭发动机后还能行驶一段距离是由于汽车具有惯性还要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故A错误;B.惯性的大小只与物体的质量有关,与位置、速度无关,汽车速度越大越难以停下来,说明物体速度越大,动能越大,故B错误;C.系上安全带可以减少因惯性给驾驶员带来的伤害,故C正确;D.汽车刹车后不会立即停下是由于汽车具有惯性,惯性不是力,故D错误。故选C。9.随着社会的发展,汽车已成为人们出行的主要交通工具,开车出行一定要注意交通安全。下列关于汽车的说法正确的是( )A.汽车在雨水路面上刹车距离长,是因为汽车在雨水路面惯性变大了B.汽车的速度越大,其惯性越大C.汽车超载时的惯性比汽车空载时的惯性大D.安全带主要是在汽车被追尾时减小惯性对司机带来的伤害【答案】C【详解】A.汽车在雨水路面上刹车距离长,是因为路面湿滑,车轮受到的摩擦力减小了,故A错误;B.汽车的速度越大,但是它的质量不变,那么其惯性不变,故B错误;C.汽车超载时质量大于空载时的质量,则超载时惯性大,故C正确;D.安全带主要是在汽车紧急刹车时减小惯性对司机带来的伤害,故D错误。故选C。
8.教学反思与改进本节课首先利用具体情境来调动学生学习的积极性,增强学习的动力,激发学生的兴趣,然后引导学生进行分析思考以发现问题,通过学生间的交流与讨论,动手操作使学生更真切的感受到物理学就在我们身边,最后应用所学习的知识解决实际问题,使学生的能力得到进一步的提高。
作业设计
8.1牛顿第一定律课时作业(时间:20min)
【基础训练】
知识点1:阻力对物体运动的影响
1.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下。
(1)实验中每次均让小车从同一斜面顶端 由静止自由下滑,目的是使小车在水平面上开始滑行时获得相同的 ;
(2)实验中发现:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 (填“快”或“慢”);
(3)推理:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它做 ;
(4)作为经典力学的先驱,伽利略在实验的基础上运用科学推理的方法,正确地揭示了:力不是维持物体运动状态的原因,而是 ;
(5)在此基础上,牛顿总结了伽利略、笛卡尔等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问:牛顿第一定律 (填“能”或“不能”)直接由实验得出。
【答案】 同一位置 速度 慢 匀速直线运动 改变物体运动状态的原因 不能
【详解】(1)[1][2]该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等,比较小车运动的距离才有意义,所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放。
(2)[3]小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力,实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小,阻力越小小车运动的距离越远。
(3)[4]小车受到的阻力越小,小车在木板表面上滑行的距离越长,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它做匀速直线运动。
(4)[5]根据牛顿第一定律,当物体不受任何外力时,将保持静止状态或匀速直线运动状态;力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
(5)[6]自然界中,所有的物体都受到外力的作用,因此牛顿第一定律是在实验基础上通过推理得出的,不能直接由实验得出。
2.在“探究阻力对物体运动的影响”时,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。
(1)实验时要固定斜面,并将小车从斜面上 (选填“同一”或“不同”)位置由静止释放;
(2)从实验现象可推理,若水平面绝对光滑,则运动的小车将在水平面上 ;
(3)如图,若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端, (选填“需要”或“不需要”)重做本实验以获取可靠的证据;
(4)在本实验中,“小车在水平面上运动的距离”反映的是 。
A.小车在水平面上初速度的大小 B.阻力对小车运动情况的影响
【答案】 同一 做匀速直线运动 不需要 B
【详解】(1)[1]在实验中,要探究阻力对物体运动的影响,除了物体所受的阻力可以改变,其它因素需要保持不变,那么应将小车从斜面的同一位置静止释放,才能让小车到达水平面时速度相同。
(2)[2]由实验可以看出,运动的小车所受的阻力越小,向前滑行的距离越远,速度减小的越慢,据此推理可知:如果小车运动时不受阻力,小车运动的无限远,即它将做匀速直线运动。
(3)[3]本实验中,通过观察小车在水平面上运动的距离来反映阻力对小车运动的影响情况,三次实验小车运动的距离不同,可以说明阻力对小车运动的影响,无需要重新实验。
(4)[4]本实验中,在压力不变时,小车在水平表面受到阻力的大小由接触面的粗糙程度决定,通过观察小车在水平面上运动的距离来反映阻力对小车运动的影响情况,这叫转换法。
故选B。
知识点2:牛顿第一定律
3.关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )
A.力是维持物体运动状态的原因
B.不受力的物体,只能保持静止状态
C.该定律由斜面小车实验直接得出
D.如果物体不受力的作用,原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
【答案】D
【详解】A.力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因,故A错误;
B.根据牛顿第一定律,不受力的物体,可能保持静止状态,也可能保持匀速直线运动状态,故B错误;
C.牛顿第一定律是在实验的基础上,通过进一步的概括推理得出的,不能通过实验直接得出,故C错误;
D.根据牛顿第一定律可知,如果物体不受力的作用,原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动,故D正确。
故选D。
4.在“天宫课堂”第二课中,宇航员王亚平用“冰墩墩”做了太空抛物实验,“冰墩墩”沿着抛出的方向做近似匀速前进,这跟牛顿第一定律所描述的现象是相同的。关于牛顿第一定律,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律在任何条件下都能成立
B.伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验基础
C.在水平面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持它的运动
D.在水平面上滑动的木块最终停下来,是由于木块的惯性逐渐减小
【答案】B
【详解】A.由力学发展理论可知,物体在速度极快(接近光速)或物体极小时,牛顿第一定律不成立,故A错误;
B.牛顿在伽利略的斜面实验基础上做牛顿第一定律的实验,故B正确;
C.在水平面上滑动的木块最终停下来,是由于受到摩擦阻力的作用,故C错误;
D.在水平面上滑动的木块最终停下来,是由于受到摩擦阻力的作用,物体的惯性与质量有关,质量不变,惯性大小不变,故D错误。
故选B。
知识点3:惯性
5.生活中人们常利用物体的惯性。下列描述正确的是( )
A.将脸盆里的水泼出去,利用了水的惯性
B.紧固锤头时撞击锤柄的下端,利用了锤柄的惯性
C.拍打窗帘清除上面的浮灰,利用了窗帘的惯性
D.标枪运动员通过助跑提高成绩,利用了运动员自身的惯性
【答案】A
【详解】A.泼水时,盆和水原来是运动的,当盆受力静止时,水由于惯性要保持原来的运动状态而被泼出,故A正确;
B.紧固锤头时撞击锤柄的下端,锤柄受力停止运动,而松动的锤头由于惯性继续向下运动就紧套在锤柄上。这是利用了锤头的惯性,而不是锤柄的惯性,故B错误;
C.通过拍打窗帘清除它上面的浮灰,窗帘运动时,浮尘由于惯性将保持静止状态,脱离窗帘,是利用浮灰的惯性,故C错误;
D.标枪运动员助跑提高成绩,标枪投掷出去后能继续飞行,是因为标枪具有惯性,要继续保持原来的运动状态的缘故,是利用了标枪的惯性,故D错误。
故选A。
6.如左图,用手将弹性钢片拉弯,松手后,如右图,钢片将塑料片打出,说明力可以改变物体的 ,小钢球由于具有 要保持原来的静止状态,同时小钢球受到重力作用,落在支柱上。
【答案】 运动状态 惯性
【详解】[1][2]力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态。塑料片原是静止的,后被钢片打飞,说明力可以改变物体的运动状态,同时小钢球原是静止的,当塑料片受力飞出时,小钢球由于具有惯性,仍会保持原来的静止状态,所以小钢球不会随塑料片飞出去。
【能力提升】
1.如图所示,让小球从A点由静止释放,运动到B点时小球将沿 轨迹运动;若运动到B点时,小球所受一切外力全部消失,则小球会沿 轨迹继续运动。
【答案】 c b
【详解】[1]如图所示,让小球从A点由静止释放,运动到B点时小球由于惯性,会继续向右运动;由于重力作用,它会在竖直方向上逐渐下降,因此小球的运动轨迹为曲线,故选c。
[2]若运动到B点时,它的速度方向水平向右,如果此时小球所受一切外力全部消失,根据牛顿第一定律可知,则小球会沿原来的水平方向做匀速直线运动,即b轨迹继续运动。
2.如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,当小车的运动状态发生变化时,木块的状态如图(b)所示。把木块换成盛有水的烧杯,重复上述过程,烧杯中水面的状态分别如图(c)和(d)所示。由图(a)(b)或(c)(d)可知,小车运动状态变化的可能情况是 (任写一种情况即可得分)。若实验时小车上表面绝对光滑,则木块将会一直做 ,得到上述结论是利用了木块和水都具有 的性质。
【答案】 向左加速/向右减速 匀速直线运动 保持原来运动状态
【详解】[1]木块或水杯中的水,刚开始若与小车一起向左做匀速直线运动,当小车突然加速时,木块或水杯中的水的下端在摩擦力作用下,与小车一起加速,而上端由于惯性,会保持原来的运动状态,故向右倾倒。若与小车一起向右做匀速直线运动,小车突然减速,木块或水杯中的水下端受到摩擦力而与小车一起减速,上端由于惯性会保持原来的运动状态继续向前运动,从而向右倾倒。
[2]小车上表面绝对光滑,则木块在水平方向不受力,由牛顿第一定律可知,物体在不受力时会保持静止状态或匀速直线运动状态。
[3]物体具有保持原来运动状态的性质,称之为惯性。
3.2023年4月第二十届上海国际车展,中国的新能源汽车产销势头强劲。如图所示,此新能源轿车的头枕是为了减小汽车在 (选填“追尾前车”或“被后车追尾”)时由于惯性造成的伤害;汽车在水平路面上高速行驶时,若外力全部消失,汽车将处于 状态(选填“静止”或“匀速直线运动”)。
【答案】 被后车追尾 匀速直线运动
【详解】(1)[1]在座位的靠背上安装“头枕”,当被后车追尾时,车速度加快,乘客由于惯性会保持原来的运动状态,头部向后运动,此时头枕可以防止乘客颈椎受伤。
(2)[2]由牛顿第一定律可知,汽车在水平路面上高速行驶时,若外力全部消失,汽车将处于匀速直线运动状态。
4.某天,小明在一道物理试题中看到这样的叙述:“失事车辆从斜坡顶端翻滚而下,由于车辆的惯性越来越大,因此车辆翻滚得越来越快”,请你指出这段话中的一处错误 。错误原因是: 。
【答案】 见解析 见解析
【详解】惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与质量有关;所以这段话中“由于车辆的惯性越来越大”是错误的。
5.在平直轨道上行驶的火车上,若乘客突然觉得上身向火车运行方向倾斜,说明火车可能在 (选填“加速”、“减速”或“匀速”)运行;在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业时,洒水车的惯性 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 减速 减小
【详解】[1]火车减速时,乘客下身由于摩擦速度减小,而上身由于惯性保持原来的速度会向运行方向倾斜,所以火车速度会小于乘客的上身速度,乘客会向运行方向倾斜。
[2]惯性仅与质量有关,水平路面上匀速行驶的洒水车在洒水过程中,质量在减小,所以惯性减小。
6.关于力和运动,下列说法中不正确的是( )
A.物体运动速度改变的过程中,一定要受到力的作用
B.物体的惯性越大,其运动状态就越难改变
C.做圆周运动的物体,当它所受外力同时消失,物体将做匀速直线运动
D.我国C919大型运输机在空投物资时,应在目的地正上方进行空投
【答案】D
【详解】A.力是改变物体运动状态的原因,物体运动速度改变时,一定受到了力的作用,故A正确,不符合题意;
B.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,物体的惯性越大,其运动状态就越难改变,故B正确,不符合题意;
C.因为物体在运动,当物体所受的一切外力都消失时,物体将保持原来的速度,沿着此时切线的方向做匀速直线运动,故C正确,不符合题意;
D.投下物资时,救灾物资由于惯性,保持原来的运动状态不变,继续向前飞行,救灾物资在下落过程中,都是以原来的速度向前运动,所以投掷点应选在接近目标的正上方提前投掷物体才会掉在目标区,故D错误,符合题意。
故选D。
7.如图中小南正在公园里荡秋千,假如他荡到最低点时,受到的所有力突然全部消失,他将( )
A.做加速运动 B.保持静止
C.做减速运动 D.做匀速直线运动
【答案】D
【详解】秋千荡到最低点时速度不为零,根据牛顿第一定律,运动的物体当外力全部消失时,速度不再改变,将做匀速直线运动。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
8.关于惯性,下列说法中正确的是( )
A.只有运动的物体才具有惯性
B.奔跑的运动员很难停下来,是因为受到惯性力的作用
C.质量一定的物体,无论静止还是运动,惯性的大小是一样的
D.运动的物体,如果外力全部消失,有可能保持静止状态或者匀速直线运动状态
【答案】C
【详解】A.惯性是物体具有保持原来运动状态不变的性质,一切物体都具有惯性,故A错误;
B.惯性是物体本身的属性,不是力,不能表述为惯性力,故B错误;
C.惯性的大小只与质量有关,与运动状态无关,物体的质量一定,则惯性大小不变,故C正确;
D.运动的物体,如果外力全部消失,由牛顿第一定律可知,物体会以原来的速度做匀速直线运动,故D错误。
故选C。
9.如图所示,将系在细线下的小球拉至A点静止释放,小球将在A、C两点之间往复摆动,下列分析中正确的是( )
A.小球摆至B位置时,如果细线突然断裂,则小球将竖直下落
B.小球摆至B位置时,若一切外力消失,则小球将静止
C.小球摆至C位置时,若细线突然断裂,则小球将沿斜上方飞出
D.小球摆至C位置时,若一切外力消失,小球将静止在C位置
【答案】D
【详解】A.小球摆到B位置时,其速度是水平方向的,细线突然断裂,小球在竖直向下的重力的作用下,作抛物线运动,故A错误;
B.小球摆到B位置时,其速度是水平方向的,所有外力消失,据牛顿第一定律知,小球沿水平方向匀速直线运动,故B错误;
C.小球摆到C位置,瞬间速度为0,细线突然断裂,在竖直向下的重力作用下,竖直向下落,故C错误;
D.小球摆到C位置,瞬间速度为0,一切外力消失,据牛顿第一定律知,将保持原来的静止状态不变,故D正确。
故选D。
10.刘伟同学为了探究“运动和力的关系”,设计了如图所示的斜面实验。
(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中刘伟让小车从同一斜面的 由静止开始滑下,刘伟采用的研究问题的方法是 ;
(2)从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看, 图中小车所受阻力最大;
(3)刘伟从实验推理可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车会在水平面上做 运动;
(4)牛顿在前人研究成果的基础上,总结出牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持 状态。牛顿第一定律 (选填“是”或“不是”)直接由实验得出的,其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个重要的方法。
【答案】 同一高度 控制变量法 甲 匀速直线 静止或匀速直线运动 不是
【详解】(1)[1][2]让小车每次从斜面的同一高度由静止开始滑下,这样做是为了使小车到达水平面时的机械能相同,速度相同;采用的方法是控制变量法。
(2)[3]小车运动的距离长短与所受的摩擦力大小有关,小车运动的距离短,表明受到的摩擦力大。在这三次实验中,小车在毛巾表面上运动的距离最短,这是因为毛巾表面最粗糙,小车在该表面受到的阻力最大。
(3)[4]若水平面绝对光滑,小车在水平方向上不受力的作用,小车的运动状态将不发生改变,小车将保持原来的速度进行匀速直线运动。
(4)[5]牛顿第一定律的内容是: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,除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态,这就是牛顿第一定律,也叫惯性定律。
[6]生活中不受力的物体不存在,牛顿第一定律不是直接由实验得出的,是在大量经验事实的基础上推理得出的,其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个重要方法。
11.在探究运动和力的关系实验中,将同一辆小车分别从相同的高度处由静止开始沿相同斜面滑下,小车在三种不同的水平面运动一段距离后,分别停在如图所示的位置。
(1)让小车从斜面的同一高度滑下,是为了使小车到达水平面时的 相同;
(2)在相同的实验条件下,小车在 表面上运动速度大小减小得最慢;
(3)小车在三个水平面上运动时,水平面越光滑,小车运动的距离越 ,这表明小车受到的阻力越 。由此推断,当小车不受阻力作用时,将保持匀速直线运动状态不变;可见,物体的运动 (填“需要”或“不需要”)力来维持;
(4)通过上面的探究学习,思考一个问题:如图所示,在一辆放在水平地面上的表面光滑的小车上,静止放置质量为m1、m2的两个小球(m2>m1)。当车从静止状态突然水平向右启动时,则两个小球( )
A.一起向左运动,且m2的速度大于m1的速度
B.一起向右运动,且m2的速度大于m1的速度
C.一起向左运动,且m2的速度等于m1的速度
D.对地面仍保持静止
【答案】 初速度 木板 远 小 不需要 D
【详解】(1)[1]小车从斜面下滑将重力势能转化为动能,让小车从斜面的同一高度由静止下滑,小车下滑时的重力势能相等,动能为0,小车达到水平面的动能相等,速度相同。所以目的是当小车到达水平面时,具有相同的初速度。
(2)[2]水平面越光滑,小车在水平面上运动时受到的摩擦力越小,小车速度减小越慢,小车运动的距离越远。木板面最光滑,速度减小的最慢。
(3)[3][4][5]在相同的实验条件下,小车在木板表面上运动的最远,速度减小得最慢,说明水平面越光滑,小车在水平面上运动时受到的摩擦力越小,速度减小的越慢,小车运动的距离越远,由此可以推理,当小车不受摩擦力,小车运动的距离无限远,即:小车将做匀速直线运动。所以物体的运动不需要力来维持。
(4)[6]一切物体都具有保持静止或匀速直线运动状态的性质,我们把物体保持运动状态不变得性质叫惯性。如图所示,两个小球开始静止,当车从静止状态突然水平向右启动时,两个小球由于惯性,仍要保持原来的静止状态,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
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八年级物理大单元整体设计
第八章《运动和力》
一、单元内容分析
运动和力是综合运动学知识和力学知识,内容抽象、综合性强。虽然学生在学习本章内容时有一定的难度,但是学好本章内容可以为后续学习压强、浮力等力学知识奠定良好的基础。
教材从本章开篇以跳台滑雪运动员比赛为引入点,引出本章的主题运动和力,让学生从自己熟悉的场景中,领悟新知识的奇妙,从而激发学生探索新知的强烈欲望。在学习本章知识点时,教材是通过自然、生活、生产现象等具体的事或物来引出学习主题,把抽象问题具体化,减轻学生在理解新知识时的难度,例如以滑板车引入“阻力对物体运动的影响”、以手掌压桌面,并在其上滑动引入“摩擦力”等。在内容安排上,由简单到复杂、由理论到实践应用。了解阻力对物体的运动的影响,明白运动和力的关联性,再上升到理论,学习牛顿第一定律,并从生活中常见的惯性现象进一步强化学生对牛顿第一定律的理解。从物体静止和匀速直线运动状态分析物体受力,了解物体平衡状态下受力平衡,教材以简单的二力平衡为基础理论,通过学生探究实验,分析归纳出二力平衡的条件,再通过在生活中随处可见二力平衡条件的应用,让学生在实践中升华理论知识。有了充足的理论知识的储备,教材安排学习摩擦力的知识,学生可以利用前面所学内容很好的理解摩擦力的基本概念,知道如何测量滑动摩擦力,能够利用小组合作进行实验,探究影响滑动摩擦力大小的因素。通过对日常生产生活中摩擦的利用与防止事例,知道有哪些方法可以增大或减小摩擦。教材也合理设置演示实验、“想想议议”、“想想做做”、动手动脑学物理等活动和练习,让学生能够在做中学习新知识,体会到学习知识的快乐。
二、本章课标要求
本章内容属于课程标准中课程内容的第二个一级主题“运动和相互作用”,是该主题下的二级主题“机械运动和力”中的部分内容。内容标准要求如下:
2.2.3 通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
2.2.4 能用示意图描述力。会测量力的大小。了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。
例5分析静止在水平桌面上杯子的受力情况。
2.2.5通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
例6了解伽利略在探究与物体惯性有关问题时采用的思想实验,体会科学推理在科学研究中的作用。
例7能运用惯性,解释当汽车急刹车、转弯时,车内可能发生的现象,讨论系安全带等保护措施的必要性。
三、本章核心素养
物理观念:阻力对物体运动的影响,牛顿第一定律,惯性,平衡状态,平衡力和非平衡力,二力平衡的条件,滑动摩擦力,静摩擦力,测量滑动摩擦力,影响滑动摩擦力大小的因素,增大摩擦或减小摩擦的方法。
物理思维:通过生活中滑板车的运动,提出问题,设计实验分析现象归纳得出结论。在实验的基础上经过科学推理理解牛顿第一定律,利用牛顿第一定律解决生活中的惯性现象。通过对物体进行受力分析,理解物体的平衡状态和受力的关系,进而进行探究实验得出二力平衡的条件,可以解决有关物体平衡状态的实际问题。根据二力平衡的条件可以测量滑动摩擦力,探究影响滑动摩擦力大小的因素,得出增大或减小摩擦的方法,从而能够解释或解决生活中相关摩擦现象。学生在经历了问题情景,学会提出问题,解决问题的科学方法,形成科学探究的物理思维。
科学探究:探究二力平衡的条件,测量滑动摩擦力,探究影响滑动摩擦力大小的因素。
科学态度与责任:通过进行探究二力平衡的条件和探究影响滑动摩擦力大小的影响因素实验,提升了学生探究科学实验的能力,锻炼学生的科学思维和培养学生严谨的科学态度。通过测量滑动摩擦力实验,增强了学生质疑和创新能力,培养学生的科学批判精神。
四、本章教学目标
(一)内容目标:
1.通过实验,确认阻力对物体运动的影响。
2.经历建立牛顿第一定律的科学推理过程,认识牛顿第一定律。
3.能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性。能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
4.依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念,会判断物体受到的力是否为平衡力。
5.经历探究二力平衡条件的实验过程,归纳、总结出结论。
6.会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。
7.明确力和运动的关系,并会利用力和运动的关系进行受力分析。
8.通过生活中事例和经验知道摩擦力,理解摩擦力的方向。
9.探究并了解滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度及接触面之间压力大小的关系。
10.能够通过生活经验和事实知道增大和减小摩擦的方法,会判断通过哪种方法改变摩擦。
(二)学业目标:
1.通过学习牛顿第一定律培养学生的科学推理能力,为学生在科学学习和解决实际问题起到非常重要的作用。
2.通过科学探究性实验,培养学生分析问题的能力、实践操作的技能、团队协作的精神等综合素质,促进学生对学的深入理解和对实际问题的掌握能力。
五、教学重点
1.阻力对物体运动的影响;
2.牛顿第一定律;
3.探究二力平衡的条件;
4.二力平衡条件的应用
5.探究影响滑动摩擦力大小的因素
6.摩擦的利用和防止。
六、教学难点
1.惯性和惯性现象;
2.运动和力的关系;
3.摩擦力大小和方向的判断。
七、学情分析和建议
通过第七章《力》的学习,学生对力有了基本的认识,也具备了一定的科学探究能力以及多种物理研究方法。学生正处于逻辑思维发展的最佳时期,并且具备了一定的生活体验,但是并不明白其中的道理。学生在学习本章之前应该学会生活与物理知识的联系,具备一定的实验探究能力和逻辑思维能力。
本章有些内容非常贴近学生生活,却又和学生的生活经验矛盾重重,特别是力和运动的关系这部分内容。因此在课堂教学引入时,最好从贴近学生生活、学生熟悉的现象入手,激发学生的求知欲。在课堂上引导学生建立较为完整的知识结构,注意加强前后基础知识的联系。在教学中重视理论联系实际,突出解决问题的思路和方法,注重学习方法的既是总结。
八、本章活动主题
跳台滑雪运动员由高处急速滑下,在即将到达赛道底部时,他的速度已达到100 km/h。这时,他双膝弯曲,使劲一蹬,顺势跃向空中。然后,为了减小空气阻力的影响,他上身前倾,双臂后摆,整个身体就像飞机一样,向前滑翔。最终,滑雪板稳稳地落在地面上。
九、整体教学课时安排
单元主题 任务 问题 活动
运动和力 任务一:牛顿第一定律(1课时) 问题1:阻力对物体运动有什么影响? 活动一:观察现象,并提出问题,讨论物体的运动需不需要力来维持。活动二:进行实验,记录现象,得出结论,在小组内交流和讨论。
问题2:如何理解牛顿第一定律? 活动一:在实验的基础上,进行科学推理,得到牛顿第一定律。活动二:进行针对训练,巩固和理解牛顿第一定律。
问题3:如何解释生活中的惯性现象? 活动一:小组讨论生活中部分惯性现象,理解惯性的概念。活动二:得出解释惯性现象的一般步骤,学生分别举出生活中还有哪些是惯性现象,并作出解释。
任务二:二力平衡(1课时) 问题1:物体在什么情况处于平衡状态? 活动一:通过对物体进行受理分析,结合牛顿第一定律,理解物体的平衡状态。
问题2:二力平衡的条件是什么? 活动一:学生分组实验,得出二力平衡的条件。
问题3:二力平衡的条件有哪些应用? 活动一:观察分析和进行针对训练,知道二力平衡条件的应用。
任务三:摩擦力(2课时) 问题1:如何理解摩擦力? 活动一:把手放在课桌上,拉动手并说出手的感觉。活动二:画摩擦力的示意图,熟悉摩擦力的作用点和方向。
问题2:影响滑动摩擦力的因素有哪些? 活动一:测量滑动摩擦力的大小。活动二:学生分组实验,得出滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度的关系。活动三:分析实验的不足之处,并对实验进行改善。
问题3:增大或减小摩擦的方法? 活动一:分别说出增大摩擦和减小摩擦的现象或事例,并解释是利用哪种方法增大或减小摩擦的。
十、学习评价量化表
评价指标 评价等级即分值 得分
一级指标 二级指标 优秀 良好 合格 自评 他评 师评
活动态度(20%) 学习兴趣 对本课有浓厚的学习兴趣 对本课有较高的学习兴趣 对本课的学习兴趣一般
学习态度 学习态度认真负责,努力完成预定任务 认真参与,在同学的协助下努力实现预定任务 认真参与,在同学的协助下努力未能全部实现预定任务
合作交流(20%) 与人合作 主动和同学配合,分工合作,乐于帮助同学 能和同学配合,做好自己分内的事 有需要时才和同学合作,喜欢个人学习
与人沟通 态度谦虚,认真倾听同学意见,能合作解决问题 会倾听同学意见,基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见,不喜欢和同学合作解决问题
探究实验(30%) 动手操作 能熟练操作实验器材,并在规定时间内完成实验任务 操作器材叫熟练,能够完成实验任务,但有缺陷 不能熟练操作实验器材,不能完成实验任务,或效率太低
分析归纳 根据实验现象和数据能够快速地分析归纳得出结论,并能和同学交流反思 能根据实验现象和数据得出实验结论,不能和同学交流反思 能记录现象和数据,不能得出对应的结论,或不能得出完整的结论
学习成果(30%) 获取知识 能够完成本节课的学习目标,能完全理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标,能在老师或同学的协助下理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标,不能完全理解本节课重难点
熟练运用 能够独立、快速完成课堂或课后练习,能运用所学内容解释一些实际问题 能够在老师或同学的帮助下完成课堂或课后练习,能解决一些实际问题 不能完成全部的课堂或课后练习,在解决实际问题时存在较大困难
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