2012高中物理 4.1 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)與牛頓第一定律 9課件 粵教版必修1

1、學(xué)案1 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)與牛頓第一定律,第四章 力與運(yùn)動(dòng),如同“重的物體比輕的物體下落的快”這個(gè)觀點(diǎn)一，“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這個(gè)觀點(diǎn)在物理學(xué)發(fā)展史上存在了很多年，主要原因是這兩個(gè)問(wèn)題與實(shí)際生活聯(lián)系很密切，而生活中在證明這兩個(gè)問(wèn)題時(shí)阻力往往無(wú)法忽略，所以造成了研究的困難，我們學(xué)習(xí)了這一節(jié)課以及前面對(duì)自由落體問(wèn)題的研究方法，沿著大師們的足跡，尋找一條研究這一類(lèi)問(wèn)題的正確方法，自己學(xué)完之后總結(jié)一下，看自己在學(xué)習(xí)過(guò)程

2、中學(xué)到了什么樣的知識(shí)，更重要的是學(xué)習(xí)到了什么樣的研究問(wèn)題的方法，自己對(duì)研究這一類(lèi)問(wèn)題有沒(méi)有獨(dú)到的見(jiàn)解。 動(dòng)力學(xué)的奠基者是英國(guó)科學(xué)家牛頓(I(xiàn)saac Newton,1643—1727)。他在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出了三條運(yùn)動(dòng)定律,后人把它們總稱(chēng)為牛頓運(yùn)動(dòng)定律(Newton laws of motion),它們是整個(gè)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。,學(xué)點(diǎn)1 伽利略的理想實(shí)驗(yàn),如圖所示，當(dāng)軌道彎成曲線Ａ

3、ＢＣ的形狀時(shí)，將鋼珠從一邊無(wú)初速地釋放，無(wú)摩擦?xí)r，鋼珠將在ＢＣ上上升到原來(lái)的高度.當(dāng)軌道分別彎成ＢＤ、ＢＥ時(shí)，鋼珠仍將上升到原來(lái)的高度.但軌道傾角越小，通過(guò)的路程將越大.若軌道水平，則鋼珠將達(dá)不到原來(lái)的高度，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)雖然是想象中的實(shí)驗(yàn)，但它是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上的.這類(lèi)理想實(shí)驗(yàn)以可靠的事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律.這種把可靠的事實(shí)和理論思維結(jié)合起來(lái)的科學(xué)方法，

4、值得很好的領(lǐng)會(huì)和學(xué)習(xí).愛(ài)因斯坦評(píng)價(jià)伽利略的貢獻(xiàn)時(shí)說(shuō)：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一.伽利略對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)就在于毀滅直覺(jué)的觀點(diǎn)而用新的觀點(diǎn)來(lái)代替它，這就是伽利略的發(fā)現(xiàn)的重大意義.,【例1】伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了( ) A.要物體運(yùn)動(dòng)必須有力的作用，沒(méi)有力的作用物體將處于靜止?fàn)顟B(tài) B.要物體靜止必須有力的作用，沒(méi)有力的作用物體就運(yùn)動(dòng) C.物體不受外

5、力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài) D.物體不受外力作用時(shí)，總保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),【解析】伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)雖然是假想的實(shí)驗(yàn)，但它是伽利略通過(guò)可靠的事實(shí)構(gòu)思出的“理想實(shí)驗(yàn)”，由于鋼珠在斜面上下滑后，在無(wú)摩擦的情況下應(yīng)上升到與原來(lái)相同的高度.若水平則會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，即若物體不受外力時(shí)，則保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).,Ｄ,B,學(xué)點(diǎn)2 牛頓第一定律,（1）牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到

6、有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.,（2）這個(gè)定律指出了物體不受外力作用時(shí)的理想化的自然狀態(tài)即勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).使我們認(rèn)識(shí)到力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因.牛頓第一定律使人們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系獲得了正確的認(rèn)識(shí).,（3）物體保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性，質(zhì)量是慣性大小的量度.,①慣性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性.世界是由物質(zhì)組成的，而任何物質(zhì)都有慣性，因?yàn)槲镔|(zhì)無(wú)處不在，所以慣性也無(wú)處不

7、在，我們的世界是一個(gè)慣性的世界. ②慣性與物體的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)：慣性是物體性質(zhì)的一種，物體還有其他性質(zhì)，如導(dǎo)電性、導(dǎo)光性、導(dǎo)熱性等等，這些性質(zhì)并非所有的物質(zhì)都有，但慣性是任何物體都固有的一種性質(zhì).因而，物體的慣性與其外界因素?zé)o關(guān)，只與物體本身有關(guān). ③慣性不是力：慣性是物體具有的保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，而力是物體對(duì)物體的作用，是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，二者在概念上有本質(zhì)的區(qū)別. ④

8、質(zhì)量是慣性大小的唯一量度：質(zhì)量大、慣性大，慣性的大小與物體所處的物理環(huán)境、地理位置及物體本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).生活中認(rèn)為物體速度大則慣性大是一種錯(cuò)誤的觀點(diǎn).,【例2】一天,下著傾盆大雨.某人乘坐列車(chē)時(shí)發(fā) 現(xiàn),車(chē)廂的雙層玻璃窗內(nèi)積水 了,列車(chē)進(jìn)站 過(guò)程中,他發(fā)現(xiàn)水面的形狀如圖中的（ ）,【解析】列車(chē)進(jìn)站時(shí)剎車(chē),速度減小,而水由于慣性仍要保持原來(lái)較大的速度,所以水向前涌,液面形狀和選項(xiàng)C一致.,慣性是物

9、體的固有屬性,有利有弊,請(qǐng)你舉例說(shuō)明慣性的利與弊.,1,Ｃ,利用慣性的例子：向空中拋出物體，物體由于慣性繼續(xù)前進(jìn)一段；自行車(chē)停止用力蹬車(chē)時(shí)，由于慣性會(huì)繼續(xù)前進(jìn)；飛機(jī)在投彈時(shí)提前投彈等等.防止慣性帶來(lái)危害的例子：各種小型車(chē)輛前排乘坐的人必須系好安全帶；乘坐公交車(chē)時(shí)，公交車(chē)突然停止時(shí)，必須抓住扶手；從行駛的車(chē)輛上跳下來(lái)容易摔倒；汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，乘客容易和車(chē)廂相撞，汽車(chē)要減速行駛等等。,【例3】下列關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法中,正確的是（

10、 ） A.牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律 B.牛頓第一定律說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 C.慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的 D.物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持,【解析】牛頓第一定律反映的是物體在不受力的情況下所遵循的規(guī)律,而不受力的物體是不存在的,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;慣性是物體的一種屬性,而慣性定律是反映物體的受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的關(guān)系的規(guī)律,二者實(shí)質(zhì)不同,故C項(xiàng)錯(cuò);由定律知,物體

11、的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,B、D項(xiàng)正確.,B、Ｄ,C、D,【點(diǎn)撥】上述觀點(diǎn)缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)思想的理解，沒(méi)有透過(guò)現(xiàn)象看到問(wèn)題的本質(zhì)，對(duì)物理研究問(wèn)題的方法缺乏認(rèn)識(shí).伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)是將可靠的事實(shí)和理論思維結(jié)合起來(lái)，透過(guò)事物的表面現(xiàn)象看其本質(zhì)，它深刻地反映了自然規(guī)律.事實(shí)上我們周?chē)奈矬w，都要受到這個(gè)力或那個(gè)力的作用，因此不可能完全用實(shí)驗(yàn)來(lái)直接證明得到結(jié)論.但是，從理想實(shí)驗(yàn)得出的一切推論，都經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)，實(shí)質(zhì)上這是

12、一種間接證明的方法.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).結(jié)論：上述觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是將實(shí)驗(yàn)事實(shí)和合理推理相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種科學(xué)抽象思維的體現(xiàn).,2.燒鍋爐的時(shí)候，用鏟子添煤，鏟子往往并不進(jìn)入灶內(nèi)，而是停在灶前，煤就順鏟子運(yùn)動(dòng)的方向進(jìn)入灶內(nèi)，這是為什么？,【點(diǎn)撥】分析慣性問(wèn)題，關(guān)鍵是注意兩點(diǎn):第一是分析研究對(duì)象開(kāi)始時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；第二是分析研究對(duì)象受力后怎樣改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由于慣性將會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果