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第七章 运动和力
7.7 牛顿第一定律
教学目标:
1.物理观念:
(1)知道惯性,用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
(2)知道牛顿第一定律的内容。
(3)了解伽利略在探究与物体惯性有关问题采用的思想实验。
2.科学思维:
通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。
3.科学探究:
(1)通过观察与思考体验物体具有惯性。
(2)探究阻力对物体运动的影响,经历比较、分析、综合和推理的思维过程。
4.科学态度与责任:
通过活动和阅读感受科学就在身边。
教学重点:对牛顿第一定律实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心,这是一个十分严谨而清晰的逻辑结构。
教学难点:对牛顿第一定律实验的比较、分析、综合、推理严谨的逻辑结构。
教学课时:1课时
教学用具:多媒体、水杯、纸带、玻璃杯、硬塑料片、鸡蛋、小车、木块、带斜面长木板、小车、毛巾、棉布、水。
教学互动设计:
1、 创设情景,导入新课
高速公路上为什么要限制汽车行驶速度?为什么滑板车运动速度越来越慢?
2022年2月18日,北京2022年冬奥会自由式滑雪女子U型场地技巧决赛,中国队选手谷爱凌夺得金牌。
2022年2月7日,北京2022年冬奥会短道速滑男子1000米决赛,中国选手任子威夺得冠军。
2022年2月8日,在北京国家游泳中心“冰立方”举行的北京2022年冬奥会冰壶比赛。
为什么运动员、冰壶在光滑的冰面运动速度会越来越慢?
二、新课讲授,师生互动
(一)惯性
观察与思考
如图所示,猛然抽出玻璃杯下的纸条,迅速去打击鸡蛋下的硬纸板,载有木块的小车突然停止运动,你会看到什么现象?为什么会有这样的现象发生?
纸条被抽走了,杯子却留在桌面上;硬纸板被打飞了,鸡蛋却落入了杯中;小车虽受阻停止运动,木块却继续运动而飞离了小车。
上述实例表明,原来处于静止状态的物体,具有保持静止状态的性质;原来处于运动状态的物体,具有保持匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持静止或匀速直线运动状态的性质叫作物体的惯性(inertia)。
惯性是物体本身的一种性质。一切物体在任何时候,是否受力,是否运动都有惯性。
交流讨论
对于如图所示的现象,你能说明产生这种现象的原因吗?
为什么汽车急刹车时,人会向前“冲”?
刹车前,人随车一起向前运动,刹车后,由于惯性,人保持原来向前运动状态,所以人会向前“冲”。
为什么迅速撞击斧子的木柄,斧头就紧套在木柄上?
撞击前,斧头木柄一起向下运动,撞击后,由于惯性,斧头保持原来向下运动状态,所以斧头就紧套在木柄上。
(二)牛顿第一定律
既然运动的物体具有保持匀速直线运动状态的性质,那么为什么沿水平地面做匀速直线运动的汽车还需要动力呢?如果没有动力,沿水平面滑行的小车将会越走越慢,最后停下来,小车为什么没有保持匀速直线运动状态呢?
有的同学认为,这是由于车受到阻力的缘故。你是怎么想的?请与同学交流。
实验探究
取一辆小车,使它三次都在斜面,上的同一高度处从静止开始沿斜面运动到水平面上,如图所示。每次水平面的光滑程度不同,第一次在水平面上铺毛巾,第二次铺棉布,第三次是什么都不铺的木板。比较小车这三次在水平面上的运动情况有什么不同。
按上述计划,进行实验,并将实验结果填在下表。
探究运动和力的关系
接触面 小车受到摩擦力的大小 小车运动的距离
毛巾
棉布
木板
小车每次都从斜面上同一位置由静止开始运动,这保证了小车每次在水平面上运动时都具有相同的初速度。小车在水平面上的运动速度总会减小,直到停下来,这是因为小车在运动过程中受到了摩擦阻力的缘故。
英国科学家牛顿总结了前人的研究成果,概括出一条重要的定律: 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态。这个规律叫作牛顿第一定律, 也叫作惯性定律(law of inertia)。
一切物体的运动状态发生改变时,一定受到外力的作用。力是使物体运动状态发生变化的原因。
伽利略(1564-1642)
伽利略: 利用斜面实验,科学分析、推理:物体运动不需要力来维持。
牛顿(1643-1727)
牛顿: 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态。
交流讨论
在如图所示的各种情景中,物体的运动状态是否发生了改变?物体运动状态改变的原因分别是什么?
运动员接住飞来的垒球
垒球运动状态发生了变化,是因为受到手对垒球的力。
被射出去的水流
水流运动状态发生了改变。在竖直方向,水流受到重力作用改变运动状态。
飞机在降落滑行过程中
飞机在降落滑行过程中运动状态改变了。在水平方向受摩擦阻力的作用。
“过山车”在弯道上运动
过山车在弯道上运动状态改变了。过山车受重力、轨道支持力、摩擦力共同作用,运动方向、快慢发生变化。
三、总结反思,超越自我
1.惯性:物体保静止或匀速直线运动状态的性质。一切物体都有惯性,惯性是物体固有的属性。
与是否受力、是否运动、运动快慢、匀速变速无关。
利用惯性助跑跳远;防止惯性危害系安全带。
2.阻力对运动的物体的影响,运动速度相同的小车所受的阻力越小,运动时间越长,通过的距离越长。
3.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,直到有外力迫使它改变这种状态。
惯性与牛顿第一运动定律的区别:
惯性:物体的性质。没有任何条件,一切物体都有惯性。
牛顿第一定律:在不受力条件下,物体的运动规律。
四、板书设计,整合提升
1.惯性:物体保静止或匀速直线运动状态的性质。一切物体都有惯性,惯性是物体固有的属性。
与是否受力、是否运动、运动快慢、匀速变速无关。
利用惯性助跑跳远;防止惯性危害系安全带。
2.阻力对运动的物体的影响,运动速度相同的小车所受的阻力越小,运动时间越长,通过的距离越长。
3.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,直到有外力迫使它改变这种状态。
惯性与牛顿第一运动定律的区别:
惯性:物体的性质。没有任何条件,一切物体都有惯性。
牛顿第一定律:在不受力条件下,物体的运动规律。
五、大海扬帆,尝试远航
1. 下列关于惯性说法正确的是( )
A.只有运动物体才有惯性
B.只有受力的物体才有惯性
C.一切物体都有惯性
D.一切物体惯性大小都相等
2.下列事例属于防止惯性的危害的是( )
A.锤头松了,将锤柄撞击大石块
B.跳远时,先助跑再起跳
C.乘坐公交车时,手抓稳扶手
D.投篮时,用力投掷篮球
3.在草地滚动的足球最终停下来是因为( )
A.足球具有惯性
B.足球不受力的作用
C.足球受到重力和支持力作用
D.足球受到摩擦阻力作用
4.关于离开枪口的子弹的说法正确的是( )
A.子弹受重力作用,继续运动
B.子弹受惯性作用,继续运动
C.由于惯性,子弹保持原有速度继续运动,受重力作用,运动方向发生改变
D.子弹不受力的作用,保持匀速直线运动
5.下列关于牛顿第一定律说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是由实验得出的运动规律
B.一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力改变这种状态
C.牛顿第一定律可以用实验来直接验证
D.牛顿第一定律不是直接由实验得出的,其中不符合逻辑的推理是非常重要的
参考答案1.C;2.C;3.D;4.C;5.B。
六、作业:P52.T1
课外作业P52.T2、T3、T4。
P52阅读材料 伽利略的理想实验
教学反思:
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