第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律讲义.ppt

第一节 伽利略的理想实验 与牛顿第一定律,●新知预习,1.牛顿第一定律 (1)内容:一切物体总保持____________运动状态或________状态,直到有________迫使它________这种状态为止.,匀速直线,静止,外力,改变,(2)意义: ①指出了物体不受外力时的运动状态,即________运动状态或________状态. ②定义了惯性的概念,因此又叫________定律. ③揭示了运动和力的关系:力不是________物体运动的原因,而是________物体运动状态的原因.,匀速直线,静止,惯性,维持,改变,2.惯性 (1)定义:物体保持原来的________运动或________状态的性质. (2)理解:①惯性是物体的___________性质,________物体都具有惯性. ②惯性的大小与物体的________无关,与物体是否________无关.,匀速直线,静止,固有,运动状态,一切,受力,一､伽利略的理想实验 1.伽利略的理想实验如图所示,将轨道弯曲成ABC的形状,在轨道的一边释放一颗钢珠,如果不存在摩擦力,钢珠将上升到与原来的释放高度相同的点.,2.若将轨道弯曲成ABD或 ABE曲线的形状,钢珠也应 上升到原来的高度,但通过的路程更长. 3.若将轨道弯曲成一侧水平的曲线,由于BF是水平的,钢珠就再也达不到原来的高度,将以恒定的速度永远的运动下去.,4.伽利略由此推断:在水平面上做匀速直线运动的物体并不需要用外力来维持. 伽利略构想的理想实验(假想实验),以可靠的实验事实为基础,把实验与逻辑推理和谐地结合在一起.他的这种以事实为依据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素的科学探究的思想方法,深刻地揭示了自然规律,有力地推动了科学的发展.,二､牛顿第一定律的理解和应用 1.明确了惯性的概念 定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”,揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性. 2.确定了力的含义 定律的后半句“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”,说明力是改变物体运动状态的原因,并不是维持物体运动的原因,这一点要切实理解.,3.定性揭示了力和运动的关系 牛顿第一定律指出物体不受外力作用的运动规律,它描述的只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体是不存在的.当物体所受合外力为零时,其效果跟不受外力作用相同,因此我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零”.,提示:(1)牛顿第一定律所描述的是一种理想状态,即物体不受外力时的状态. (2)牛顿第一定律虽然无法由实验直接证实(不是实验定律),但可经过科学推理的理想实验推出. (3)从牛顿第一定律中可知:力是改变物体运动状态的原因.,三､对惯性的理解 1.惯性是一切物体的固有属性,一切物体在任何情况下都具有惯性.其表现形式是: (1)在不受力(或合外力为零)的条件下,惯性表现为保持原来的运动状态. (2)在受力条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度. 2.惯性大小由物体质量决定,与其他因素无关,其他因素的改变不影响物体的惯性.,3.惯性不是力,惯性是物体保持匀速直线运动或静止状态的性质,而力是物体对物体的作用,力是改变物体运动状态的原因,二者在概念上有着本质的区别. 4.惯性不是惯性定律,惯性指的是一切物体都具有保持匀速直线运动或静止状态的性质,惯性定律即牛顿第一定律,反映了物体不受外力时的运动规律.,提示:惯性是任何物体都具有的属性,不能说“产生惯性”“克服惯性”等.,四､对“质量是物体惯性大小的量度”的理解 量度物体惯性大小的物理量是它们的质量. 物体质量越大,惯性就越大,运动状态也就难以改变.,例1:理想实验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设想了一个理想实验,如下图,其中有一个是经验事实,其余是推论.,①减小第二个斜面的倾角,小球在 这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时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角,最后将它放在水平面上,小球要沿水平面做持续的匀速运动,请区别出上述步骤中的事实和推论( ) 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,答案:B,变式训练1:关于伽利略的理想实验,下列说法中正确的是( ) A.这个实验实际上是永远无法实现的 B.只要接触面相当光滑,物体在水平面上就能匀速运动下去 C.利用气垫导轨,就能使实验成功 D.虽然是想象中的实验,但是它是建立在可靠的事实基础上的,解析:可以由伽利略理想实验的特点进行分析.伽利略的理想实验是建立在可靠的事实基础上的,进行科学的､合理的推理而得出的结论,但是摩擦力永远无法消除,平板或导轨也不能做得无限长,因而无法用实验直接验证.,答案:AD,题型二 对牛顿第一定律的理解,例2:以下说法正确的是( ) 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,物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性 C.在水平地面上滑动的木块最终要停下来,是由于没有外力维持木块运动 D.物体运动状态发生变化时,物体必定受到外力的作用,答案:ABD,点评:学习牛顿第一定律后纠正以下错误: (1)认为运动的物体一定受到力的作用. (2)认为物体向哪个方向运动,就受向哪个方向的力. (3)认为物体受力越大,速度越大.,变式训练2: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.惯性定律与惯性的实质是相同的 D.物体的运动不需要力来维持,解析:牛顿第一定律反映的是物体在不受外力的情况下所遵循的规律,而不受力的物体是不存在的,故A错误,惯性是一种属性,而惯性定律是反映物体受力和运动状态改变关系的规律,二者实质不同,故C错误,B､D正确.,答案:BD,题型三 用惯性知识解释实际问题,例3:一人由行驶的自行车上跳下,下列说法中正确的是( ) A.若他跳下的速度方向与车速度方向垂直,着地后他将不会跌倒 B.若他跳下的速度方向与车速度方向垂直,着地后他将向车行驶的反方向跌倒. C.若他跳下的速度方向与车速度方向一致,且着地后与车同方向跑几步,他可能不跌倒 D.若他跳下的速度方向与车速度方向一致,着地后他将向车行驶的反方向跌倒,解析:人跳车前与车同速,跳下时,脚先着地受阻力减速停下,而上身由于惯性仍要保持原来运动状态,人会向车行驶方向跌倒.若人向车行驶方向跳下,且跟着车跑几步就不会跌倒.,答案:C,变式训练3:火车在长直水平轨道上匀速行驶,车窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回到车上原处.这是因为( ) A.人跳起后,车厢内空气给他以向前的力,带着他随同火车一同向前运动 B.人跳起的瞬间,车厢的地板给他一个向前的力;推动他随同火车一起向前运动 C.人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离太小,不明显而已 D.人跳起后直到落地,在水平方向上和车始终具有相同的速度,解析:火车做匀速直线运动,火车和站在车厢地板上的人水平方向上所受合外力均为零,他们沿水平方向做匀速直线运动的速度相同,人竖直跳起后上升又下落的过程中,均没有受到水平方向上的力的作用,根据牛顿第一定律,人保持水平方向上的匀速直线运动状态,与火车一起匀速向前,可见,在四个选项中,只有D正确.,答案:D,本节学习过程,要注重概念､规律的对比,找到它们的联系和区别. 1.亚里士多德:力是维持物体运动的原因 伽利略:力是改变物体运动状态的原因 2.伽利略的理想实验 牛顿第一定律只能由理想实验验证 3.惯性定律说明力与运动有关系,受力物体的运动状态才会发生改变.惯性描述物体的一种状态与力无关.状态变与不变都能表现出惯性.,1.关于伽利略理想实验,以下说法中正确的是( ) A.完全是理想的,没有事实为基础 B.是以可靠事实为基础的纯科学抽象,深刻反映自然规律 C.没有事实为基础,只是理想推理 D.以上说法都不对,答案:B,解析:“真正的实验”是一种实践活动,是可以依靠一定的实验器材和实验方法而实现的实验.“理想实验”则是一种思维活动,是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验.,2.关于惯性的说法中正确的是( ) A.快速运动的物体难以静止,说明物体的速度大,惯性大 B.静止的火车难以起动,说明静止的物体惯性大 C.乒乓球可以快速抽杀,说明乒乓球惯性小 D.物体受到的力越大,越容易变速,说明物体受力大,惯性小,答案:C,解析:惯性大小由物体本身的质量确定,与物体的运动状态及受力大小无关.,3.关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( ) A.必须有力作用在物体上,物体才能运动.没有力的作用,物体就会静止下来 B.如果没有其他原因,运动的物体将持续以同一速度沿着一条直线运动.它不会停下来,但可能会偏离原来的方向 C.物体如果向正北方向运动,其受外力方向必定指向正北 D.力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因,解析:由牛顿第一定律知,物体的运动不需要力来维持,如果物体不受外力作用,物体将一直沿直线运动下去,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因,故只有D正确.,答案:D,4.关于物体惯性的大小,下列说法正确的是( ) A.小轿车和载重大卡车相比较,大卡车的惯性大 B.某人无法拉动一部小车,说明小车的惯性很大 C.列车起动时,速度增加十分缓慢,说明速度小时列车的惯性较大 D.机车用恒力牵引列车,开始时列车的速度不断增加,但速度增大到某一数值时,速度就不再增加了,保持匀速运动,这说明速度较大时惯性大,解析:惯性是物体本身的固有属性,惯性大小只与质量有关,而与物体受力情况以及运动情况无关,A正确.,答案:A,5.关于牛顿第一定律的下列说法中,正确的是( ) A.惯性定律可以用物体平衡条件取而代之 B.惯性定律可以用长斜面实验进行实验验证 C.惯性定律叙述情况尽管在实际中找不到,但仍具实际意义 D.物体速度的改变,是外力作用的结果,解析:牛顿第一定律描述的是一切物体在不受任何外力时的一种理想情况,在实际中并不存在,不能由实验验证,但说明了力是改变运动状态的原因.故C､D正确.,答案:CD,6.在静止的车厢里,水平桌面上放一小球,小球处于静止状态,如果发现小球向后滚动,说明火车在___________,如果火车在行进中,小球在桌面上处于静止状态,说明火车________, 如果发现小球突然向前滚动, 说明火车在________.,启动开车,匀速直线运动,突然刹车停止或减速运动,能力提升,7.火车在平直轨道上匀速直线前进,在密封的没有空气流动的车厢内点燃了一支卫生香,则车里乘客看到卫生香所冒出的烟的运动情况应是( ) 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,解析:冒出的烟由于惯性保持了原来的运动状态,即烟与火车在水平方向上运动速度相同,故乘客看到烟只上升,并不飘向任何一方.,答案:C,8.如图所示,在一辆表面光滑的小车上,有质量分别为m1、m2的两个小球(m1m2)随车一起匀速运动.当车突然停止时,如不考虑其他阻力,设车足够长,则两个小球( ) A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰 D.难以确定是否相碰,因为不知小车的运动方向,解析:当车停止时,m1、m2由于惯性均保持了原来的速度,所以刹车后,m1、m2的间距并不变化,即m1、m2一定不相碰.,答案:B,9.某同学在上学路上骑自行车时,用力蹬车,车会加快向前运动,当不再用力时,车会慢慢停下来.这个现象是否与牛顿第一定律相矛盾?,答案:不矛盾.牛顿第一定律研究的是物体不受力(合力为零)时的运动规律;物体受力(合力不为零)时,物体的运动状态将要改变.车加快向前是由于受人蹬车力的作用,车慢慢停下来是受。