第五節(jié) 牛頓第一定律
【目標(biāo)】
1、知識(shí)與技能
(1)知道牛頓第一定律的內(nèi)容
(2)知道慣性的概念
(3)知道二力平衡
2、過程與方法
(1)通過活動(dòng)體驗(yàn)任何物體都具有慣性
(2)探究摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響
(3)探究二力平衡條
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過活動(dòng)和閱讀感受科學(xué)就在身邊
【重點(diǎn)】
1、探究摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響
2、認(rèn)識(shí)生活中的慣性現(xiàn)象
3、探究二力平衡條
【教學(xué)難點(diǎn)】
1、探究摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的進(jìn)一步分析
2、對牛頓第一定律字?jǐn)⑹龅睦斫?br />3、怎樣解釋慣性現(xiàn)象
4、學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究二力平衡條
【教學(xué)過程】
一、牛頓第一定律
1、提出問題
(1)讓學(xué)生閱讀第34頁第1頁自然段，看圖11.5-1。
①討論交流：列舉了一類什么現(xiàn)象？
自行車、列車等運(yùn)動(dòng)的物體，停止施加動(dòng)力，還會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，但最終要停下。
②根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)或?qū)ι磉吽l(fā)生現(xiàn)象的觀察。類似的例子請?jiān)倥e幾個(gè)？
(2)讓學(xué)生做類似實(shí)驗(yàn)：將筆盒放在本上，在桌面上用力拉動(dòng)本。筆盒隨本運(yùn)動(dòng)，停止用力看看筆盒是否還會(huì)運(yùn)動(dòng)？
(3)“對運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)停下類生活中常見的現(xiàn)象，請你提一個(gè)相關(guān)的問題。如：運(yùn)動(dòng)的物體為什么會(huì)停下？運(yùn)動(dòng)要靠力維持嗎？等。
(4)亞里士多德和伽利略對“運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)停下“的解釋。
古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為：如果要使一物體持續(xù)運(yùn)動(dòng)，就必須對它施加力的作用。如果這個(gè)力被撤消，物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。
科學(xué)家伽利略卻通過理想實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用邏輯推理，對亞里士多德的觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑。伽利略認(rèn)為：物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力維持，運(yùn)動(dòng)之所以會(huì)停下，是因?yàn)槭艿搅四Σ磷枇Α?br />讓學(xué)生以對亞里士多德和伽利略觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，談自己的看法。
對同一種現(xiàn)象，亞里士多德和伽利略給出了截然不同的解釋。都有其理由。到底哪個(gè)說法正確，僅僅靠思辨不能回答，讓我們自己動(dòng)手、動(dòng)腦探究論證吧。
2、實(shí)驗(yàn)探究
探究：摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響。
怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?br />(1)讓學(xué)生閱讀第35頁探究“摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響“。先完整地看一遍實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
(2)提出問題讓學(xué)生討論。
①此實(shí)驗(yàn)過程中，控制哪些條保持不變？用什么方法控制？
(要控制小車進(jìn)入水平面時(shí)的速度大小和方向保持不變，控制方法：用同一輛小車，讓小車自斜面頂端(相等的高度)從靜止開始滑下。)
②哪些條需要發(fā)生變化？用什么方法實(shí)現(xiàn)這種變化？
(要改變小車在水平面上受到的摩擦力大小，改變方法：給水平桌面鋪上粗糙程度不同的物體(毛巾、棉布)
③要觀察和記錄哪些數(shù)據(jù)
(要觀察小車從同一高度滑下后在水平面上運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況，記錄小車在水平面上通過的距離)
(3)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)
(4)學(xué)生交流觀察到的三種情況下小車運(yùn)動(dòng)變化的情況，教師引導(dǎo)學(xué)生分析引起變化的原因。從表格記錄中找出變化規(guī)律。
結(jié)論：平面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，這說明小車受到的摩擦力越小，速度減小得越少。
(5)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理：如果物體不受力，速度不會(huì)減慢，它將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。
3、牛頓第一定律
(1)伽利略對類似的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析得出：如果表面絕對光滑，物體受到的阻力為零，速度不會(huì)減慢，將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。
(2)笛卡兒對伽利略推理結(jié)論的補(bǔ)充：物體如果不受力，運(yùn)動(dòng)方向也不會(huì)改變。
(3)英國科學(xué)家牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的物理規(guī)律：一切物體在沒有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
說明：(1)牛頓第一定律說明了物體的運(yùn)動(dòng)不需要靠力維持。物體運(yùn)動(dòng)之所以會(huì)停下，是由于物體受到了阻力。
(2)對牛頓第一定律中“將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)“這句話的含義，我們可以理解為：物體不受力時(shí)，原靜止的物體將永遠(yuǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài)；原運(yùn)動(dòng)的物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度的大小和方向都不改變。
二、慣性
1、演示：讓學(xué)生照第36頁圖11.5-4所示，把4 個(gè)棋子摞起。先猜猜：如果像圖中那樣用尺迅速打擊最下面的棋子，上面的棋子落在何處？
提問：上面的棋子為什么不和被打飛的棋子一起飛出去呢？
2、讓學(xué)生閱讀第36頁有關(guān)內(nèi)容：從牛頓第一定律可以知道，一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性。我們把物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性叫做慣性，牛頓第一定律也叫慣性定律。
為了幫助學(xué)生理解，告訴學(xué)生：可以通俗地用物體有一種“習(xí)慣性”或叫“惰性”理解“慣性”。就是說，一切物體都有一種“惰性”，這種“惰性”的表現(xiàn)就是不愿意改變原的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。只要不受到外界力的作用，它就保持原的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。除非有外力作用于它，才能迫使它改變原的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
3、應(yīng)用牛頓第一定律解釋慣性現(xiàn)象
(1)引導(dǎo)學(xué)生嘗試用牛頓第一定律分析演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：上面的棋子原的狀態(tài)(靜止)，由于慣性，它要保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以落回原處。
(2)讓同學(xué)們談一下乘坐公交車，公交車啟動(dòng)、剎車時(shí)身體的感受。
(3)學(xué)生看圖11.5-5，討論交流：為什么錘頭松了木工師傅把錘柄在凳子上撞擊幾下，錘頭就能緊緊地套在錘柄上？(錘子向凳子撞擊時(shí)，錘頭和錘柄一起向下運(yùn)動(dòng)，錘柄撞到凳子受到力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變而停止運(yùn)動(dòng)，錘頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)使錘柄套緊。)
(4)學(xué)生看圖11.5-5，討論交流：為什么騎車的速度太快，容易發(fā)生事例？(減速、拐彎或剎車時(shí)，騎車的人由于慣性身體會(huì)保持原的速度向前運(yùn)動(dòng)，從而容易產(chǎn)生事故。)
(5)讓學(xué)生閱讀第37頁科學(xué)世界<<汽車安全帶>>認(rèn)識(shí)人們?nèi)绾卫冒踩珟Х乐购蜏p小汽車發(fā)生事故時(shí)由于慣性對駕駛員和乘客造成的傷害。
三、二力平衡
1、二力平衡
(1)提出問題：慣性定律告訴我們，物體不受力時(shí)，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但不受力的物體是不存在的，那么為什么有些物體還會(huì)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？
(2)探究：讓學(xué)生提著書包不動(dòng)。書包受重力和手對它向上的拉力，為什么書包受兩個(gè)力作用會(huì)保持靜止 ？
在平直馬路上勻速行駛的汽車，受到牽引力和阻力。為什么水平方向汽車受兩個(gè)力作用會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？
討論：如果將手松開，書包將落到地上，顯然向上的拉力將使書包下落的效果抵消了。使書包不至于下落；同樣道理，汽車牽引力將阻力產(chǎn)生的效果，也可以說阻力將牽引力產(chǎn)生的效果抵消了。使汽車的速度不發(fā)生變化。
(3)結(jié)論：一些物體雖然受力，但是這幾個(gè)力的作用效果相互抵消，就相當(dāng)于不受力。
如果作用在物體上的幾個(gè)力，它們作用在物體上的各個(gè)力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效果相互抵消，我們就說這幾個(gè)力相互平衡。這時(shí)的物體我們就說它處于平衡狀態(tài)。
2、二力平衡條
(1)物體受兩個(gè)力作用保持平衡的情況最簡單，我們先研究這種情況。
問題：物體受兩個(gè)力作用一定就能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)嗎？
舉例：放在光滑斜面上的書，受重力和斜面的支持力但要沿斜面向下滑；電梯受重力和向上的拉力，起動(dòng)時(shí)，速度越越快。
問題：如果作用在物體上的力只有兩個(gè)，且物體處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力應(yīng)該滿足什么樣的條呢？
(2)探究：①讓學(xué)生猜想在什么條下二力平衡。(可能與作用力的大小、方向、作用位置…..有關(guān))
②學(xué)生根據(jù)桌上所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示(還有若干質(zhì)量相等或不等的砝碼)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究二力平衡時(shí)，兩個(gè)力的大小、方向、作用點(diǎn)應(yīng)該有什么關(guān)系。
③實(shí)驗(yàn)方法：在兩邊盤子中放質(zhì)量相等的砝碼，使木塊受到大小相等、方向相反、作用在同一直線上的力。木塊處于平衡(靜止)狀態(tài)。改變木塊的受力情況：
a、改變其中一邊盤子的砝碼的質(zhì)量，使木塊受到的力大小不等。
b、將其中一邊盤子的砝碼移到另一邊使木塊受到的力方向相同。
c、轉(zhuǎn)動(dòng)木塊，使木塊受的力不在同一直線上。
d、垂直于木塊受力方向移動(dòng)木塊，使木塊受的力不在同一直線上且方向相同或不相同。
④各實(shí)驗(yàn)小組交流設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，并對自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行修改。
⑤學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
⑥結(jié)論：作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直線上，這兩個(gè)力就彼此平衡。
力的平衡在日常生活中有許多實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)會(huì)根據(jù)平衡狀態(tài)，找出平衡力；根據(jù)物體受力情況，判斷它是否處于平衡狀態(tài)。
例：吊在空中重5N，靜止不動(dòng)時(shí)，電線對它的拉力是多大？
達(dá)標(biāo)自查
1、讓小車從斜面頂端從靜止開始滑下，分別在光滑程度不同的水平面運(yùn)動(dòng)，小車最后都會(huì)慢慢停下，這是因?yàn)?，得到的結(jié)論是：水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，速度減小得越
。由此可推理出：如果小車不受力，小車將 。
2、關(guān)于慣性，下列說法中正確的是( )
A、物體靜止時(shí)有慣性，運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有慣性 B、物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)才有慣性
C、物體受力作用時(shí)才有慣性 D、物體的慣性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或是否受力無關(guān)
3、我國公安部門規(guī)定：在高速公路上，汽車駕駛員和乘客都要系上安全帶，主要是為了減輕下列哪種情況下可能造成對人身的傷害( )
A、汽車加速 B、汽車速度過快 C、緊急剎車 D、汽車突然啟動(dòng)
4、一本書放在水平桌面上，下列哪一對力是書受到的平衡力( )
A、書的重力和書對桌面的壓力 B、書的重力和桌面對書的支持力
C、書對桌面的壓力和桌面對書的支持力 D、書對桌面的壓力和桌子受到的重力
5、慣性是造成許多交通事故的原因，下列不是為了防止由于慣性而造成交通事故所制定的交通規(guī)則是( )
A、某些地段要對機(jī)動(dòng)車輛限速 B、車輛快速行駛時(shí)要保持車距
C、車輛靠右側(cè)行駛 D、小型客車的駕駛員必須系安全帶
6、跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中張開落傘后，跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下降，這是因?yàn)樘鴤氵\(yùn)動(dòng)員( )
A、沒有受到重力作用 B、受到的重力小于阻力
C、受到的重力等于阻力 D、受到的重力大于阻力
7、畫出在平直公上勻速行駛的汽車受力的示意圖。
8、慣性和慣性定律不同之處在于： 描寫物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 描寫物體本身的性質(zhì)； 的成立是有條的，而 是任何物體都具有。
能力提高
9、舉例寫出你觀察到的在生產(chǎn)、生活以及交通運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)生的慣性現(xiàn)象的兩個(gè)例子，并結(jié)合所舉事例分別說明如何防止或利用慣性。
10、兩千多年前，古希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力，物體就會(huì)靜止。這個(gè)結(jié)論是亞里士多德對生活中的現(xiàn)象進(jìn)行觀察總結(jié)出的。人們確實(shí)看到，用力推一個(gè)木箱它就運(yùn)動(dòng)，停止用力，木箱就靜止。因?yàn)檫@種現(xiàn)象，亞里士多德的觀點(diǎn)在兩千多年里被人們普遍接受，直到后伽利略推翻了這個(gè)觀點(diǎn)。
你認(rèn)為亞里士多德錯(cuò)在了什么地方？怎樣解釋上述“推木箱”的現(xiàn)象？
11、請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究二力平衡的條，要求：寫出實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并比較二力平衡的條和作用力與反作用力的條有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。
12、閱讀材料
汽車剎車之后
現(xiàn)代社會(huì)汽車大量增加，發(fā)生事故的一個(gè)重要原因是遇到意外情況時(shí)汽車不能立即停止，因?yàn)樗緳C(jī)從看到情況到肌肉動(dòng)作操縱制動(dòng)器需要一段時(shí)間，這段時(shí)間叫反應(yīng)時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)汽車要前進(jìn)一段距離，叫反應(yīng)距離。從操縱器剎車 到車停下，汽車又要前進(jìn)一段距離，這段距離叫制動(dòng)距離。以上兩段距離之和即為汽車的停車總距離。
下面是一個(gè)機(jī)警的司機(jī)開一輛保養(yǎng)得很好的汽車在干燥的公路上以不同的速度行駛時(shí)，測得的剎車后的反應(yīng)距離和制動(dòng)距離。
速度(km/h)反應(yīng)距離(m)制動(dòng)距離( m)停車總距離(m)
40
50
60
80
1007
9
11
15
178
13
20
34
5415
22
31
49
73
閱讀后回答
(1)影響汽車制動(dòng)距離的主要因素是什么？
(2)在交通要道為什么對機(jī)動(dòng)車輛的最大速度要限制？
(3)你認(rèn)為在雨雪天制動(dòng)距離將怎樣變化？司機(jī)在雨雪天氣應(yīng)注意什么問題？
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chusan/40592.html
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