粤教版高一物理必修一第四章力与运动
高中物理 第四章 力与运动教案 粤教版必修1

第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学重点1.理解牛顿第一定律.2.解释惯性现象.教学难点学生从“物体运动必须有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”.教学方法探究式、启发式.教学用具多媒体课件气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置.课时安排1课时三维目标知识与技能1.知道伽利略“理想实验”的装置,了解伽利略以事实实验为基础,将实验与逻辑推理相结合的思想方法.2.知道运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因.3.掌握牛顿第一定律.4.理解惯性的概念,能具体解释惯性现象,知道惯性只跟质量有关.过程与方法1.针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实行先破后立的方法.2.学生亲身体会以实际实验为基础,将实验与逻辑推理相结合得出结论(运动不需要力来维持)的思想方法.3.观察惯性现象并进行解释.情感态度与价值观1.通过对理想实验的推理,体会科学家进行科学研究时的理想实验法.2.通过对惯性现象的观察及解释,领会物理与生活的联系.教学过程导入新课师请同学们阅读下面的材料.重新习惯地球上的生活据报道,俄罗斯有一位航天员,在太空停留了7个月后回到地球,记者问他回来后有什么特别的感受,他深有感慨地说:“需要重新习惯地球上的生活.”他举了几个例子:他们从发射场被送回饭店用餐时,拿起勺子喝汤,会觉得拿的不是一把很轻的勺子,而是一台又大又沉的熨斗;想喝水,拿起杯子喝了几口,手就不自觉地松开了,结果杯子落在地上摔坏了……这是什么原因呢?因为太空可以看成是一个不受力的环境,在那里拿任何物体都不费劲.航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松;航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放,它们就安稳地“浮”在空中;同伴要借用物品,你只需将物品向对方轻轻一推,物体就径直向他“飞”去……航天员在太空中生活较长时间后,习惯了不受力的环境,当他们回到地球上时,仍然保留着太空中的习惯动作,于是就闹了一些小笑话. 不过,在这位航天员的感受中,却蕴含着一个深刻的物理道理,那就是运动和力的关系. 推进新课师人类从远古时代就不断地探讨力和运动的关系问题.师静止在水平面上的物体,用力去推,物体的运动状态怎样变化?一段时间后撤掉该力,物体的运动状态又如何?生静止在水平面上的物体,用大小不同的力去推;当推力较小时,物体保持静止;当推力足以克服阻力时,物体运动;一段时间后撤走该力时,物体速度越来越慢,最终停下来.师根据以上的例子,思考“运动一定需要力来维持吗”?四人为一组讨论交流自己的看法. (学生活动:讨论并交流看法.5分钟后各组派一个代表发言)组1:需要.因为用力推物体它才能运动,而撤走了这个力物体最终会停下,所以,运动必须用力来维持.组2:不一定,按照生1的说法,运动一定需要力来维持的话,撤走了力,物体应该立刻停下才对.组3:例如出手的保龄球,已经没有再受到手的推力,但仍然向前运动,因此物体的运动不一定需要力的作用.师同学们的结论都源于我们对生活的感性认识,谁的观点才是正确的呢?我们都知道,撤走对物体施加的力以后,物体确实需要运动一段距离才能停下.那么我们用什么办法可以增大这个距离呢?并猜想一下,什么情况下这个距离会是最大的呢?生减小摩擦的方法;当摩擦越小时,停下前经过的距离就会越大;当摩擦力最小,也就是达到理想状况——光滑的时候,它永远都不会停下来,这时的距离是无限大的.师撤走外力后物体会停下,是因为有摩擦力的影响,若消除了摩擦力的影响,物体是不是就有可能永远地运动下去呢?伽利略关于“力与运动”的问题,构思出理想实验来进行探究.一、伽利略的理想实验师伽利略对于“运动与力的关系”,构思出如图4-1-1所示的“理想实验”.将轨道弯曲成曲线ABC的形状,在轨道的一边释放一颗钢珠,如果不存在摩擦力,钢珠将上升到哪里?图4-1-1生不存在摩擦力,钢珠将上升到与A点相同高度的C点.师若将轨道的倾角减小,弯曲成曲线ABD或曲线ABE,小球最高将上升到哪个位置?路程是增大还是减小?生同样上升到与A点同高度的D点或E点,路程增大了.师假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状,这时会发生什么情况呢?生由于BF是水平的,钢珠就再也达不到原来的高度,如果不存在摩擦力,将永远运动下去. (教师用多媒体课件模拟这一物理过程)师伽利略根据“理想实验”断言:小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断,在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.师理想实验,是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征,能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量,还可以让思维超越当时的科学技术水平,在想象的广阔天地里自由驰骋.师演示实验把滑块放到气垫导轨上面,调整气垫导轨水平,滑块与导轨间形成气层,从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小.推一下滑块,请观察滑块的运动是什么运动.生近似匀速直线运动.师阅读本章与本节的引言部分,了解人类对“力与运动”的认识过程并总结各代表人物对“力与运动”所持的观点.生人类从远古时代起就不断地探讨力和运动的关系.古希腊哲学家亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因;意大利科学家伽利略的观点:运动并不需要力来维持.师伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学真正的开端.这个发现告诉我们,根据直接观察所得出的直觉的结论常常不是可靠的,因为它们有时候会引到错误的线索上去.二、牛顿第一定律师伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述,但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在前人工作的基础上,根据自己的研究,系统地总结了力和运动的关系,于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》,提出了三条运动定律,奠定了经典力学的基础.其中,牛顿第一定律是: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为止.师引导学生理解:(1)物体不受外力时,运动状态保持静止或匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因;(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态,说明力是改变物体运动状态的原因;(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.师惯性能解释日常生活中的许多现象.例如:当汽车启动时,车上的乘客会向后倾斜,为什么?生因为汽车已经开始前进,乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进,由于惯性的作用,其上半身仍然保持静止状态,所以车上的乘客会向后倾斜.师当汽车刹车时,车上的乘客会向前倾斜,为什么?生因为汽车刹车时,乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速,由于惯性的作用,其上半身仍然保持原来的速度前进,所以车上的乘客会向前倾斜.课堂交流师现代汽车中,通常有安全带、安全气囊和头枕等设备,从惯性的角度说明它们有什么作用.参考答案:当紧急刹车时,车虽然停下了,人却因惯性仍然向前,而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力,保护人的安全和减少伤害.读一读安全带与安全气囊现代汽车的设计十分重视安全,安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置.道路交通事故多种多样,其中对车内人员造成伤害的,大多是由于运动中的车辆与其他物体(车辆或障碍物)发生碰撞.从力学观点看,运动的车辆受到碰撞突然停止,但车内人员因惯性仍以碰撞前的速度向前运动,结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞,因而造成伤害.设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害.安全带是20世纪60年代初发明的.经过40多年的发展,现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成,带有自锁功能的卷收器,采用对乘员的肩部和腰部同时实现约束的V形三点式设计.系上安全带后,卷收器自动将其收紧,一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚,安全带因乘员身体的前冲而发生猛烈的拉伸,卷收器的自锁功能便立即发挥作用,瞬间卡住安全带,使乘员紧贴座椅,避免第二次碰撞.安全气囊是安全带的辅助设施,于1990年问世.在车辆发生碰撞的瞬间,控制模块会对碰撞的严重程度立即作出判断,若确认安全带已不能承受,便在1/100 s内使气囊充气,让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触,减轻伤害.最新式的汽车还安装了防侧撞气囊,今后可能在汽车其他位置上也会装上安全气囊.有关机构的统计数据表明,在所有可能致命的车祸中,如果正确使用安全带,可以挽救约45%的生命;如果同时使用安全气囊,这一比例将上升到60%.讨论与交流师运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多,能运用牛顿第一定律来解释其原因吗?推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多.物体的惯性与什么因素有关?生1 不能用牛顿第一定律来解释.生2 物体的惯性与质量有关,与物体的速度有关.比如运动的汽车,质量越大,速度越快,要停下来就越困难.生 3 物体的惯性与速度无关,因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.汽车的惯性的大小,是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改变,运动状态就改变了,并不一定要从运动到静止.师引导学生总结:1.一切物体都有惯性,在任何状态下都有惯性;2.惯性是物体的固有性质;3.物体的惯性只与质量有关.课堂交流1.多媒体课件展示:有一部小说中有这样的一段描述:“火车在千分之五的坡度下坡行驶,速度越来越大,突然一匹马受惊,冲上铁轨.火车风驰电掣般驶来,惯性越来越大,难以刹车……”试分析小说在描述中的科学性错误.参考答案:物体的惯性只与质量有关,火车的速度越来越大,但惯性保持不变.2.空军歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量小得多,而且在空战中还要抛掉副油箱,为什么?参考答案:减小歼击机的质量,减小惯性,增加其在战斗中的灵活性.师惯性的大小在实际中是经常要考虑的.当我们要求物体的运动状态不易改变时,应该尽可能增大物体的质量.电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上,就是要增大它们的质量,以尽量减少它们的振动或避免因意外的碰撞而移位.实践与拓展师伽利略受教堂内吊灯摆动的启发,构思出“伽利略针和单摆实验”.实验装置如教材图4-1-3所示.一端连着小钢球的细绳悬挂在支架上,将摆球拉向一边,由静止开始释放小球,摆球会摆动到另一边,用水平长尺标记其高度.用一根针改变小球的悬点(如教材图4-1-4所示的点O1),请同学们猜想一下,小球摆到另外一边时,最高将上升到什么位置?学生先进行猜想,然后教师演示实验.实验现象:摆球能上升到与释放时一样高度的位置.师用针再次改变小球的悬点(如教材图4-1-4所示的点O2),小球摆到另外一边时,还能上升到与释放时一样高度的位置吗?学生先进行猜想,然后教师演示实验.结论:摆球还能上升到原来的高度.用针多次改变小球的悬点,重复实验,都能得到相同的结论.师想一想,伽利略是怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的?(学生讨论与交流)生“伽利略针和单摆实验”中的小球受到的空气阻力可以忽略,则小球只受到重力和绳子的拉力(与速度方向垂直),小球能上升到原来的高度;而理想实验中的小球也可忽略空气阻力,而曲面是光滑的,没有摩擦,所以小球只受重力和支持力(与速度方向垂直).两实验中小球受到的外力可以类比,所以可以认为理想实验中的小球也能上升到原来的高度. 师伽利略的“理想实验”是一个假想的实验,但它是以可靠的事实为基础,把实验与逻辑推理和谐地结合在一起,其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.课堂小结通过本节的学习,我们知道了:1.伽利略对力和运动的研究方法——理想实验.2.牛顿第一运动定律的内容及应用.3.惯性的理解及应用.布置作业课后练习板书设计第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素教学重点培养学生运用基本的实验方法进行探究活动,并能初步根据实验目的适当选择实验器材、设计实验方案和记录表格,能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.教学难点1.合外力一定,研究加速度与质量的关系时,如何获得一个恒定的外力(恒力源).2.质量一定,研究加速度与外力的关系时,如何准确地确定外力的大小.教学方法探究式、启发式、讨论式.教学用具附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.课时安排1课时三维目标知识与技能1.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断,得出自己的结论.2.能运用基本的实验方法进行探究活动,并能初步根据实验目的适当选择实验器材并设计实验方案和记录表格.能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.3.通过测量,认识到加速度与外力和质量有关,且外力越大,加速度越大;质量越大,加速度越小.过程和方法1.对影响加速度大小的因素进行猜想的过程,学会合理地猜想的方法,要让学生经历提出问题及将问题进行转换的过程.2.让学生经历根据猜想确定实验方案的过程.情感态度与价值观1.经历科学探究的过程,领略实验是解决物理问题的一种基本途径,培养学生实事求是的科学态度.2.通过探究活动,获得成功的喜悦、学习物理的兴趣和自信心.教学过程导入新课师上节课我们学习了在人类科学认识“力与运动的关系”中起了重要作用的牛顿第一定律. 生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为止. 师物体的运动状态改变,是指哪个物理量改变呢?生速度.师运动状态的改变只是指速度的大小发生变化吗?生不是.因为速度是矢量,无论是速度大小改变还是速度方向改变,或是大小、方向都改变,物体运动状态都发生改变.课堂交流下列哪些物体的运动状态发生了改变?A.停在空中的直升机B.环绕地球运转的人造卫星C.在水平的弯曲的公路上以恒定的速率行驶的汽车D.匀速直线下落的跳伞员答案:以地面为参考系,BC的运动状态发生了变化.师牛顿第一定律告诉我们,当物体受到外力作用时,物体的速度会发生改变.但是会怎样改变呢?今天,我们来研究一下牛顿第一定律还没解决的问题:当物体受到外力的作用时,它的速度将会发生怎样的改变呢?研究这个问题比较抽象,我们必须转换成研究物理量之间的关系的问题,才能进行研究.可以转化为哪些物理量之间的关系呢?生由于物体的加速度是描述物体运动速度改变快慢的物理量,因此问题可以转变为物体的加速度与受到的外力到底是什么关系.师加速度除了和合外力有关以外,还与什么因素有关呢?因此探寻物体力与运动之间规律的出发点,是考虑加速度和什么因素有关.推进新课一、猜想加速度与什么因素有关师请思考下列问题,猜想加速度可能与什么因素有关.多媒体课件展示:1.火车启动时,它的加速度与什么因素有关?与火车头的牵引力大小有关吗?与火车上乘客的多少有关吗?2.飞机在起飞时,加速度远大于火车,是因为飞机的动力比火车头的大,还是因为飞机的质量比火车的小?还是两者皆有呢?3.一个乒乓球滚来时,用球拍轻轻一挡就能使它改变方向;一个网球以同样大小的速度滚来时,要用很大的力握住球拍去挡,才能使它改变方向.(学生讨论与交流)生1 火车启动时,加速度与火车头的牵引力、火车本身的质量、车上的乘客、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等有关.师火车头的牵引力、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等,都属于外界对火车的作用力,它们的影响我们可以归结为合外力的影响;而火车本身的质量、车上的乘客,它们的影响我们可以归结为物体本身总质量的影响.即加速度可能与物体所受的合外力与总质量有关.生2 飞机在起飞时,加速度远大于火车,猜想可能两个原因都有,飞机的动力比火车头的大,并且飞机的质量比火车的小.生 3 以同样的速度滚过来的乒乓球与网球,乒乓球用比较小的力就可以挡回去,而网球则需要比较大的力,因为网球的质量比乒乓球的质量大.说明物体的加速度与物体的质量有关. 师 我们由日常生活的经验不难猜想,物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系.若要验证这些猜想,就需要通过实验.下面我们设计实验共同探究. 二、实验探究 (一)实验方法师 要验证猜想,我们设计的实验需要测量哪些物理量? 生 加速度、合外力、物体质量. 讨论与交流1.加速度不是一个可以直接测量的量,用什么方法可以测量出来?生 若物体的运动是匀变速直线运动,加速度可以通过匀变速直线运动的规律算出. 比如:一个由静止开始做匀变速直线运动的物体,满足的规律为s=21at 2 a=22ts 位移s 和时间t 可以直接测量,这样就可以间接地测出物体的加速度.2.物体的加速度同时跟合外力与质量两个因素有关,可以用我们曾学过的什么方法来确定加速度与它们两个因素之间的关系呢?初中在哪些实验中我们曾用过这种实验方法?生1 要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系,我们可以采用控制变量法,先保持一个量不变,测量另外两个量的关系.例如:可先让m 不变,找出a 与F 之间的关系;再让F 不变,找出a 与m 之间的关系;然后再分析a 、F 、m 之间的关系. 例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系,可将另外两个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系.生2 在探究“导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关”时,要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系,就要人为地控制另外两个因素,使它们相等,只改变其中一个因素.生 3 在探究“温度升高多少跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质的关系”时,可以先使一些因素保持不变,如在物质相同、质量相同的情况下,观察物体温度升高跟所吸收热量的关系;接着再研究同种物质,不同质量的物体吸收相等热量时,温度升高跟质量的关系等等,从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系.师 控制变量法是物理科学研究中的一种重要方法.自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的,因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的.要想精确地把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的,还必须对研究对象施加人为的影响,造成特定的便于观察的条件,这就是“控制变量”的方法. (二)设计实验方案师 利用给出的实验器材,自由选出所需的器材,并设计实验.包括实验目的、实验器材、实验方法与步骤、并设计表格记录数据.提供的器材:附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.师引导学生考虑下列问题:讨论与交流1.如何确定物体所受的合外力?2.怎样改变物体的质量而保持合外力不变?3.怎样改变物体的合外力而保持物体的质量不变?4.加速度与合外力都是矢量,在记录时还应该记录其方向.如何记录?5.实验都有误差存在,如何减少误差?学生活动:每四位同学为一小组,挑选实验器材,设计实验,并思考老师提出的问题.参考方案一:1.实验目的:研究物体的加速度与合外力、物体质量的关系.2.实验器材:带刻度的斜面、四轮小车、秒表、刻度尺.3.实验方法:控制变量法.实验装置如课本图4-2-3所示.(1)保持物体质量m不变,改变物体所受的合外力,研究a与合外力的关系物体所受的合外力F合=mgsinθ-f小车的摩擦是滚动摩擦,比较小,可以忽略,小车所受合外力的大小为重力沿斜面方向上的分力,F合=mgsinθ改变斜面的倾角,就可以改变小车受到的合力大小.(2)保持物体的合外力不变,改变物体的质量m,研究加速度与物体质量的关系在忽略小车与斜面间的摩擦时,小车所受的合外力为mgsinθ,在增大小车质量的同时.调整夹角来实现小车所受合外力不变.调整夹角时,可以用弹簧秤的读数直接判断合外力的大小是否不变.4.实验步骤:(1)将长木板放在水平桌面上,一端用木块垫起成一角度.用弹簧秤拉住小车,弹簧秤平行于斜面,使小车静止,读出此时弹簧秤的拉力F.(2)放开弹簧秤,让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动,同时按下秒表开始计时.当小车运动到木板末端时,再按下秒表结束计时,将测量到的各量记录到下表中.(3)调节木板与水平桌面的夹角,重复上面的步骤.结论:____________________________________________________________________. (4)将长木板放在水平桌面上,一端用木块垫起成一角度,用天平称出小车的质量m,用弹簧秤拉住小车,弹簧秤平行于斜面,使小车静止,读出此时弹簧秤的拉力F.(5)放开弹簧秤,让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动,同时按下秒表开始计。
高物理粤教版必修1第四章力与运动第四节

运动的描述 认识运动
知识点一
牛顿第二定律及其数学表示
1.内容:物体的加速度跟合外力成正比,跟物体的质量成反比. 2.公式:在国际单位制下,F=ma. 3.对牛顿第二定律的说明. (1)牛顿第二定律是一条实验定律,由“探究加速度与力、质 量的关系”的实验可得如下的结论: F1 F2 当 m 一定时, a = a 即 a∝F.
►尝试应用 1.下列说法正确的是(D) A.物体的速度为零时,合外力一定为零 B.物体的合外力为零时,速度一定为零 C.物体的合外力减小时,速度一定减小 D.物体的合外力减小时,加速度一定减小
解析:根据牛顿第二定律知,加速度 a 的大小和方向取决于合外 力,所以 D 正确.速度和合外力无决定关系,所以 A、B、C 错误.速 度为零时合外力不一定为零;合外力为零,物体可以做匀速直线运动 或静止,速度不一定为零.合外力减小,加速度减及其数学表示式的理解
例 1 物体在合外力作用下,产生加速度 a,下列说法正确的是 ( ) A.在匀减速直线运动中,a 与 F 反向 B.只有在匀加速直线运动中,a 才与 F 同向 C.不论在什么运动中,a 与 F 的方向总是一致的 D.以上三点都错
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解析:根据牛顿第二定律可知,加速度的方向总是与合外力的方 向相同,C 选项正确. 答案:C 名师点睛:①牛顿第二定律虽然是一条定量的定律,但存在因果 关系,即力是产生加速度的原因,在有外力作用下,加速度还与物体 的质量有关.②物体的质量是物体的固有属性,不受外力及运动状态 影响,不能从纯数学关系讨论,要注意式子的物理意义.
栏 目 链 接
►尝试应用 3.质量为 m 的物体从高处静止释放后竖直下落, 在某时刻受到的 1 空气阻力为 f,加速度为 a=3g,则 f 的大小是(B) 1 A.f=3mg C.f=mg 2 B.f=3mg 4 D.f=3mg
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第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学重点1.理解牛顿第一定律.2.解释惯性现象.教学难点学生从“物体运动必须有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”.教学方法探究式、启发式.教学用具多媒体课件气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置.课时安排1课时三维目标知识与技能1.知道伽利略“理想实验”的装置,了解伽利略以事实实验为基础,将实验与逻辑推理相结合的思想方法.2.知道运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因.3.掌握牛顿第一定律.4.理解惯性的概念,能具体解释惯性现象,知道惯性只跟质量有关.过程与方法1.针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实行先破后立的方法.2.学生亲身体会以实际实验为基础,将实验与逻辑推理相结合得出结论(运动不需要力来维持)的思想方法.3.观察惯性现象并进行解释.情感态度与价值观1.通过对理想实验的推理,体会科学家进行科学研究时的理想实验法.2.通过对惯性现象的观察及解释,领会物理与生活的联系.教学过程导入新课师请同学们阅读下面的材料.重新习惯地球上的生活据报道,俄罗斯有一位航天员,在太空停留了7个月后回到地球,记者问他回来后有什么特别的感受,他深有感慨地说:“需要重新习惯地球上的生活.”他举了几个例子:他们从发射场被送回饭店用餐时,拿起勺子喝汤,会觉得拿的不是一把很轻的勺子,而是一台又大又沉的熨斗;想喝水,拿起杯子喝了几口,手就不自觉地松开了,结果杯子落在地上摔坏了……这是什么原因呢?因为太空可以看成是一个不受力的环境,在那里拿任何物体都不费劲.航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松;航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放,它们就安稳地“浮”在空中;同伴要借用物品,你只需将物品向对方轻轻一推,物体就径直向他“飞”去……航天员在太空中生活较长时间后,习惯了不受力的环境,当他们回到地球上时,仍然保留着太空中的习惯动作,于是就闹了一些小笑话. 不过,在这位航天员的感受中,却蕴含着一个深刻的物理道理,那就是运动和力的关系. 推进新课师人类从远古时代就不断地探讨力和运动的关系问题.师静止在水平面上的物体,用力去推,物体的运动状态怎样变化?一段时间后撤掉该力,物体的运动状态又如何?生静止在水平面上的物体,用大小不同的力去推;当推力较小时,物体保持静止;当推力足以克服阻力时,物体运动;一段时间后撤走该力时,物体速度越来越慢,最终停下来.师根据以上的例子,思考“运动一定需要力来维持吗”?四人为一组讨论交流自己的看法. (学生活动:讨论并交流看法.5分钟后各组派一个代表发言)组1:需要.因为用力推物体它才能运动,而撤走了这个力物体最终会停下,所以,运动必须用力来维持.组2:不一定,按照生1的说法,运动一定需要力来维持的话,撤走了力,物体应该立刻停下才对.组3:例如出手的保龄球,已经没有再受到手的推力,但仍然向前运动,因此物体的运动不一定需要力的作用.师同学们的结论都源于我们对生活的感性认识,谁的观点才是正确的呢?我们都知道,撤走对物体施加的力以后,物体确实需要运动一段距离才能停下.那么我们用什么办法可以增大这个距离呢?并猜想一下,什么情况下这个距离会是最大的呢?生减小摩擦的方法;当摩擦越小时,停下前经过的距离就会越大;当摩擦力最小,也就是达到理想状况——光滑的时候,它永远都不会停下来,这时的距离是无限大的.师撤走外力后物体会停下,是因为有摩擦力的影响,若消除了摩擦力的影响,物体是不是就有可能永远地运动下去呢?伽利略关于“力与运动”的问题,构思出理想实验来进行探究.一、伽利略的理想实验师伽利略对于“运动与力的关系”,构思出如图4-1-1所示的“理想实验”.将轨道弯曲成曲线ABC的形状,在轨道的一边释放一颗钢珠,如果不存在摩擦力,钢珠将上升到哪里?图4-1-1生不存在摩擦力,钢珠将上升到与A点相同高度的C点.师若将轨道的倾角减小,弯曲成曲线ABD或曲线ABE,小球最高将上升到哪个位置?路程是增大还是减小?生同样上升到与A点同高度的D点或E点,路程增大了.师假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状,这时会发生什么情况呢?生由于BF是水平的,钢珠就再也达不到原来的高度,如果不存在摩擦力,将永远运动下去. (教师用多媒体课件模拟这一物理过程)师伽利略根据“理想实验”断言:小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断,在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.师理想实验,是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征,能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量,还可以让思维超越当时的科学技术水平,在想象的广阔天地里自由驰骋.师演示实验把滑块放到气垫导轨上面,调整气垫导轨水平,滑块与导轨间形成气层,从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小.推一下滑块,请观察滑块的运动是什么运动.生近似匀速直线运动.师阅读本章与本节的引言部分,了解人类对“力与运动”的认识过程并总结各代表人物对“力与运动”所持的观点.生人类从远古时代起就不断地探讨力和运动的关系.古希腊哲学家亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因;意大利科学家伽利略的观点:运动并不需要力来维持.师伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学真正的开端.这个发现告诉我们,根据直接观察所得出的直觉的结论常常不是可靠的,因为它们有时候会引到错误的线索上去.二、牛顿第一定律师伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述,但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在前人工作的基础上,根据自己的研究,系统地总结了力和运动的关系,于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》,提出了三条运动定律,奠定了经典力学的基础.其中,牛顿第一定律是: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为止.师引导学生理解:(1)物体不受外力时,运动状态保持静止或匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因;(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态,说明力是改变物体运动状态的原因;(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.师惯性能解释日常生活中的许多现象.例如:当汽车启动时,车上的乘客会向后倾斜,为什么?生因为汽车已经开始前进,乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进,由于惯性的作用,其上半身仍然保持静止状态,所以车上的乘客会向后倾斜.师当汽车刹车时,车上的乘客会向前倾斜,为什么?生因为汽车刹车时,乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速,由于惯性的作用,其上半身仍然保持原来的速度前进,所以车上的乘客会向前倾斜.课堂交流师现代汽车中,通常有安全带、安全气囊和头枕等设备,从惯性的角度说明它们有什么作用.参考答案:当紧急刹车时,车虽然停下了,人却因惯性仍然向前,而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力,保护人的安全和减少伤害.读一读安全带与安全气囊现代汽车的设计十分重视安全,安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置.道路交通事故多种多样,其中对车内人员造成伤害的,大多是由于运动中的车辆与其他物体(车辆或障碍物)发生碰撞.从力学观点看,运动的车辆受到碰撞突然停止,但车内人员因惯性仍以碰撞前的速度向前运动,结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞,因而造成伤害.设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害.安全带是20世纪60年代初发明的.经过40多年的发展,现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成,带有自锁功能的卷收器,采用对乘员的肩部和腰部同时实现约束的V形三点式设计.系上安全带后,卷收器自动将其收紧,一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚,安全带因乘员身体的前冲而发生猛烈的拉伸,卷收器的自锁功能便立即发挥作用,瞬间卡住安全带,使乘员紧贴座椅,避免第二次碰撞.安全气囊是安全带的辅助设施,于1990年问世.在车辆发生碰撞的瞬间,控制模块会对碰撞的严重程度立即作出判断,若确认安全带已不能承受,便在1/100 s内使气囊充气,让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触,减轻伤害.最新式的汽车还安装了防侧撞气囊,今后可能在汽车其他位置上也会装上安全气囊.有关机构的统计数据表明,在所有可能致命的车祸中,如果正确使用安全带,可以挽救约45%的生命;如果同时使用安全气囊,这一比例将上升到60%.讨论与交流师运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多,能运用牛顿第一定律来解释其原因吗?推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多.物体的惯性与什么因素有关?生1 不能用牛顿第一定律来解释.生2 物体的惯性与质量有关,与物体的速度有关.比如运动的汽车,质量越大,速度越快,要停下来就越困难.生 3 物体的惯性与速度无关,因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.汽车的惯性的大小,是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改变,运动状态就改变了,并不一定要从运动到静止.师引导学生总结:1.一切物体都有惯性,在任何状态下都有惯性;2.惯性是物体的固有性质;3.物体的惯性只与质量有关.课堂交流1.多媒体课件展示:有一部小说中有这样的一段描述:“火车在千分之五的坡度下坡行驶,速度越来越大,突然一匹马受惊,冲上铁轨.火车风驰电掣般驶来,惯性越来越大,难以刹车……”试分析小说在描述中的科学性错误.参考答案:物体的惯性只与质量有关,火车的速度越来越大,但惯性保持不变.2.空军歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量小得多,而且在空战中还要抛掉副油箱,为什么?参考答案:减小歼击机的质量,减小惯性,增加其在战斗中的灵活性.师惯性的大小在实际中是经常要考虑的.当我们要求物体的运动状态不易改变时,应该尽可能增大物体的质量.电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上,就是要增大它们的质量,以尽量减少它们的振动或避免因意外的碰撞而移位.实践与拓展师伽利略受教堂内吊灯摆动的启发,构思出“伽利略针和单摆实验”.实验装置如教材图4-1-3所示.一端连着小钢球的细绳悬挂在支架上,将摆球拉向一边,由静止开始释放小球,摆球会摆动到另一边,用水平长尺标记其高度.用一根针改变小球的悬点(如教材图4-1-4所示的点O1),请同学们猜想一下,小球摆到另外一边时,最高将上升到什么位置?学生先进行猜想,然后教师演示实验.实验现象:摆球能上升到与释放时一样高度的位置.师用针再次改变小球的悬点(如教材图4-1-4所示的点O2),小球摆到另外一边时,还能上升到与释放时一样高度的位置吗?学生先进行猜想,然后教师演示实验.结论:摆球还能上升到原来的高度.用针多次改变小球的悬点,重复实验,都能得到相同的结论.师想一想,伽利略是怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的?(学生讨论与交流)生“伽利略针和单摆实验”中的小球受到的空气阻力可以忽略,则小球只受到重力和绳子的拉力(与速度方向垂直),小球能上升到原来的高度;而理想实验中的小球也可忽略空气阻力,而曲面是光滑的,没有摩擦,所以小球只受重力和支持力(与速度方向垂直).两实验中小球受到的外力可以类比,所以可以认为理想实验中的小球也能上升到原来的高度. 师伽利略的“理想实验”是一个假想的实验,但它是以可靠的事实为基础,把实验与逻辑推理和谐地结合在一起,其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.课堂小结通过本节的学习,我们知道了:1.伽利略对力和运动的研究方法——理想实验.2.牛顿第一运动定律的内容及应用.3.惯性的理解及应用.布置作业课后练习板书设计第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素教学重点培养学生运用基本的实验方法进行探究活动,并能初步根据实验目的适当选择实验器材、设计实验方案和记录表格,能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.教学难点1.合外力一定,研究加速度与质量的关系时,如何获得一个恒定的外力(恒力源).2.质量一定,研究加速度与外力的关系时,如何准确地确定外力的大小.教学方法探究式、启发式、讨论式.教学用具附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.课时安排1课时三维目标知识与技能1.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断,得出自己的结论.2.能运用基本的实验方法进行探究活动,并能初步根据实验目的适当选择实验器材并设计实验方案和记录表格.能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.3.通过测量,认识到加速度与外力和质量有关,且外力越大,加速度越大;质量越大,加速度越小.过程和方法1.对影响加速度大小的因素进行猜想的过程,学会合理地猜想的方法,要让学生经历提出问题及将问题进行转换的过程.2.让学生经历根据猜想确定实验方案的过程.情感态度与价值观1.经历科学探究的过程,领略实验是解决物理问题的一种基本途径,培养学生实事求是的科学态度.2.通过探究活动,获得成功的喜悦、学习物理的兴趣和自信心.教学过程导入新课师上节课我们学习了在人类科学认识“力与运动的关系”中起了重要作用的牛顿第一定律. 生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为止. 师物体的运动状态改变,是指哪个物理量改变呢?生速度.师运动状态的改变只是指速度的大小发生变化吗?生不是.因为速度是矢量,无论是速度大小改变还是速度方向改变,或是大小、方向都改变,物体运动状态都发生改变.课堂交流下列哪些物体的运动状态发生了改变?A.停在空中的直升机B.环绕地球运转的人造卫星C.在水平的弯曲的公路上以恒定的速率行驶的汽车D.匀速直线下落的跳伞员答案:以地面为参考系,BC的运动状态发生了变化.师牛顿第一定律告诉我们,当物体受到外力作用时,物体的速度会发生改变.但是会怎样改变呢?今天,我们来研究一下牛顿第一定律还没解决的问题:当物体受到外力的作用时,它的速度将会发生怎样的改变呢?研究这个问题比较抽象,我们必须转换成研究物理量之间的关系的问题,才能进行研究.可以转化为哪些物理量之间的关系呢?生由于物体的加速度是描述物体运动速度改变快慢的物理量,因此问题可以转变为物体的加速度与受到的外力到底是什么关系.师加速度除了和合外力有关以外,还与什么因素有关呢?因此探寻物体力与运动之间规律的出发点,是考虑加速度和什么因素有关.推进新课一、猜想加速度与什么因素有关师请思考下列问题,猜想加速度可能与什么因素有关.多媒体课件展示:1.火车启动时,它的加速度与什么因素有关?与火车头的牵引力大小有关吗?与火车上乘客的多少有关吗?2.飞机在起飞时,加速度远大于火车,是因为飞机的动力比火车头的大,还是因为飞机的质量比火车的小?还是两者皆有呢?3.一个乒乓球滚来时,用球拍轻轻一挡就能使它改变方向;一个网球以同样大小的速度滚来时,要用很大的力握住球拍去挡,才能使它改变方向.(学生讨论与交流)生1 火车启动时,加速度与火车头的牵引力、火车本身的质量、车上的乘客、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等有关.师火车头的牵引力、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等,都属于外界对火车的作用力,它们的影响我们可以归结为合外力的影响;而火车本身的质量、车上的乘客,它们的影响我们可以归结为物体本身总质量的影响.即加速度可能与物体所受的合外力与总质量有关.生2 飞机在起飞时,加速度远大于火车,猜想可能两个原因都有,飞机的动力比火车头的大,并且飞机的质量比火车的小.生 3 以同样的速度滚过来的乒乓球与网球,乒乓球用比较小的力就可以挡回去,而网球则需要比较大的力,因为网球的质量比乒乓球的质量大.说明物体的加速度与物体的质量有关. 师 我们由日常生活的经验不难猜想,物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系.若要验证这些猜想,就需要通过实验.下面我们设计实验共同探究. 二、实验探究 (一)实验方法师 要验证猜想,我们设计的实验需要测量哪些物理量? 生 加速度、合外力、物体质量. 讨论与交流1.加速度不是一个可以直接测量的量,用什么方法可以测量出来?生 若物体的运动是匀变速直线运动,加速度可以通过匀变速直线运动的规律算出. 比如:一个由静止开始做匀变速直线运动的物体,满足的规律为s=21at 2 a=22ts 位移s 和时间t 可以直接测量,这样就可以间接地测出物体的加速度.2.物体的加速度同时跟合外力与质量两个因素有关,可以用我们曾学过的什么方法来确定加速度与它们两个因素之间的关系呢?初中在哪些实验中我们曾用过这种实验方法?生1 要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系,我们可以采用控制变量法,先保持一个量不变,测量另外两个量的关系.例如:可先让m 不变,找出a 与F 之间的关系;再让F 不变,找出a 与m 之间的关系;然后再分析a 、F 、m 之间的关系. 例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系,可将另外两个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系.生2 在探究“导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关”时,要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系,就要人为地控制另外两个因素,使它们相等,只改变其中一个因素.生 3 在探究“温度升高多少跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质的关系”时,可以先使一些因素保持不变,如在物质相同、质量相同的情况下,观察物体温度升高跟所吸收热量的关系;接着再研究同种物质,不同质量的物体吸收相等热量时,温度升高跟质量的关系等等,从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系.师 控制变量法是物理科学研究中的一种重要方法.自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的,因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的.要想精确地把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的,还必须对研究对象施加人为的影响,造成特定的便于观察的条件,这就是“控制变量”的方法. (二)设计实验方案师 利用给出的实验器材,自由选出所需的器材,并设计实验.包括实验目的、实验器材、实验方法与步骤、并设计表格记录数据.提供的器材:附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.师引导学生考虑下列问题:讨论与交流1.如何确定物体所受的合外力?2.怎样改变物体的质量而保持合外力不变?3.怎样改变物体的合外力而保持物体的质量不变?4.加速度与合外力都是矢量,在记录时还应该记录其方向.如何记录?5.实验都有误差存在,如何减少误差?学生活动:每四位同学为一小组,挑选实验器材,设计实验,并思考老师提出的问题.参考方案一:1.实验目的:研究物体的加速度与合外力、物体质量的关系.2.实验器材:带刻度的斜面、四轮小车、秒表、刻度尺.3.实验方法:控制变量法.实验装置如课本图4-2-3所示.(1)保持物体质量m不变,改变物体所受的合外力,研究a与合外力的关系物体所受的合外力F合=mgsinθ-f小车的摩擦是滚动摩擦,比较小,可以忽略,小车所受合外力的大小为重力沿斜面方向上的分力,F合=mgsinθ改变斜面的倾角,就可以改变小车受到的合力大小.(2)保持物体的合外力不变,改变物体的质量m,研究加速度与物体质量的关系在忽略小车与斜面间的摩擦时,小车所受的合外力为mgsinθ,在增大小车质量的同时.调整夹角来实现小车所受合外力不变.调整夹角时,可以用弹簧秤的读数直接判断合外力的大小是否不变.4.实验步骤:(1)将长木板放在水平桌面上,一端用木块垫起成一角度.用弹簧秤拉住小车,弹簧秤平行于斜面,使小车静止,读出此时弹簧秤的拉力F.(2)放开弹簧秤,让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动,同时按下秒表开始计时.当小车运动到木板末端时,再按下秒表结束计时,将测量到的各量记录到下表中.(3)调节木板与水平桌面的夹角,重复上面的步骤.结论:____________________________________________________________________. (4)将长木板放在水平桌面上,一端用木块垫起成一角度,用天平称出小车的质量m,用弹簧秤拉住小车,弹簧秤平行于斜面,使小车静止,读出此时弹簧秤的拉力F.(5)放开弹簧秤,让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动,同时按下秒表开始计。
高中物理 第四章 力与运动 第七节 力学单位课件 粤教版必修1(1)

2.单位制在物理计算中的应用 (1)在利用物理公式进行计算时,为了在代入数据时 不使表达式过于繁杂,我们要把各个量换算到同一单位 制中,这样计算时就不必一一写出各量的单位,只要在 所求结果后写上对应的单位即可。 (2)习惯上把各量的单位统一成国际单位,只要正确 地应用公式,计算结果必定是用国际单位来表示的。
B.千克、米、秒
C.克、千米、秒
D.牛顿、克、米
解析:分析可知千克、米、秒是国际单位制中的
基本单位。故选项B对。
答案:B
[例1] 现有下列物理量或单位,按下面的要求 选择填空。(填序号字母)
A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度 I.时间 J.千克
(1)属于物理量的是________。 (2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量有___。 (3)在物理量的单位中不属于国际单位的是_______。 (4)在国际单位制中属于基本单位的是________,属 于导出单位的是________。
第第 四七 章节
理解 教材 新知
把握 热点 考向
知识点一 知识点二
考向一 考向二
应用 创新 演练
随堂基础巩固 课时跟踪训练
1.单位制是由基本单位和导出单位 所组成的一系列完整的单位体制。
2.国际单位制中的力学基本单位有 三个:长度单位—米(m)、质量单 位—千克(kg)和时间单位—秒(s)。
[自学教材]
国际单位制中的基本物理量和相应国际单位制
中的基本单位:
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长度
l米Leabharlann m质量m千克
kg
时间
t
秒
s
电流
I
高中物理第四章力与运动2影响加速的因素课件粤教必修1粤教高一必修1物理课件

一个带有刻度尺的斜面,一辆四轮小车,一盒砝码,一块秒表,一个弹簧测力计.
第十二页,共二十页。
自主预习
一
二
知识(zhī
shi)精要
合作探究
思考
(sīkǎo)探
究
迁移
典题例解
(qiānyí)应
用
4.实验设计
(1)把小车放在斜面上,用弹簧测力计沿斜面向上拉小车,使小车保持静止或匀
速直线运动,记下弹簧测力计的示数.
2
(5)改变斜面与桌面的夹角
,可以改变小车受到的合力大小,重做上面的
(4)由
a=
实验.
5.实验结论
当物体的质量保持不变时,物体受到的合外力逐渐增大,其加速度将逐渐增
大;反之,物体受到的合外力逐渐减小,其加速度也逐渐减小.加速度的方向与
合外力的方向相同.
第七页,共二十页。
自主预习
一
二
知识(zhī
shi)精要
第二节
影响
(yǐngxiǎng)
第一页,共二十页。
加速度的因素
自主预习
目标
(mùbiāo)
导航
合作探究
预习(yùxí
)
导引
学习目标
重点难点
1.能记住加速度的大小与力有关、也与质量有关.
2.通过实验探究加速度与力和质量的关系.
重点:1.控制变量法的应用.
2.实验数据的分析和处理.
难点:1.如何提出实验方案并使实验方案合理实施.
)
A.保持小车的质量m不变,加速度a随作用在小车上的合力F的增大而增
大
B.保持小车的质量m不变,加速度a随作用在小车上的合力F的增大而减小
C.保持小车受到的合力F不变,加速度a随小车的质量m的增大而增大
粤教版高中物理必修第一册精品课件 第4章 牛顿运动定律 第2节 加速度与力、质量之间的关系

(4)根据表格数据描点画直线如图所示.
(5)由a-F图像的物理意义可知,当用F=0.10 N的合外力拉小车时,小车的加
速度为,即原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.
对点演练
2.(2024广东梅州高一统考期末)用如图甲所示的实验装置验证“牛顿第二
定律”,请回答下列问题.
甲
(1)为保证绳子对小车的拉力等于小车受到的合外力,必须要将长木板右侧
vB= .
Δ 2
(3)根据
2 − 2 =2aL
可得加速度的表达式为
a=
2
2
Δ 2
Δ 1
2
.
探究点二
实验创新
导学探究
利用打点计时器、小车、长木板等器材或其他方案也可以探究加速度与
质量、合力的关系.与使用光电门和气垫导轨相比,差别最大的是加速度的
测量方法,利用纸带测量加速度的原理是s2-s1=aT2,合力的测定则具有相似
的实验,求出相应的加速度,把数据记录在下面的表格中.
表2
滑块(含遮光
条和砝码)的
质量M/kg
滑块通过光电 滑块通过光电
两光电门间 滑块加速度的
门1的速度
门2的速度
-2)
的距离s/m
计算值a/(m·
s
v1/(m·s-1)
v2/(m·s-1)
8.整理实验器材,结束实验.
(五)数据处理
1.由表1中记录的数据,以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F图像(如
相隔一定距离的两处安装两个光电门1、2,滑块上固定一遮光条,滑块在细
线的牵引下向左做加速运动.
(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂小桶)置于气垫导轨上,轻推滑块,滑块经
粤教版必修1第四章《力与运动》word复习教案

第四章力与运动本章知识结构:一、牛顿第一定律(惯性定律):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为止。
1.理解要点:①运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持。
②它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因。
③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础,总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的;定律成立的条件是物体不受外力,不能用实验直接验证。
2.惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
①惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关。
②质量是物体惯性大小的量度。
③惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。
例题评析【例1】 火车在长直水平轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起,发现仍落回到车上原处,这是因为 ( )A .人跳起后,厢内空气给他以向前的力,带着他随同火车一起向前运动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,在水平方向上人和车具有相同的速度练习1:1在一列火车的车厢里,有一个自来水龙头,第一段时间内,水滴落在水龙头的正下方A 点,第二段时间内,水滴落在A 点的右方B 点,那么火车的运动可能是:( )A . 先静止,后向右做加速运动。
B . 先做匀速运动,后做加速运动。
C . 先做匀速运动,后做减速运动。
D . 上述三种情况都有可能发生。
2.下列关于惯性的说法正确的是( )A .一个同学看见某人推不动原来静止的小车,于是他说,这是因为小车的惯性太大的缘故B .一个物体原来以s m /10速度运动,后来速度变为s m /30,则其惯性变大了C.从知月球上的重力加速度是地球上的61,所以将一个物体从地球移到月球,其惯性减小为61 D.在宇宙飞船内的物体具有惯性3.摩托车做飞越障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险,下列说法正确的是:( )A . 应该前轮先着地。
高中物理 第四章 力与运动章末总结 粤教版必修1

高中物理第四章力与运动章末总结教案粤教版必修1答案:运动状态质量矢量瞬时向下 < 向上> ==专题突破专题一:整体法和隔离法分析连接体问题:(1) 连接体:由几个物体叠放在一起或并排挤压放在一起,或用细绳、细杆联系在(2)隔离法:对连接体的某一部分实施隔离,把它孤立出来作为研究对象的解题方法叫隔离法。
被隔离的可以是研究对象,也可以是研究过程,采用隔离法的好处在于可以将原来是系统的内力转化为研究对象所受的外力,可以将一个连续的物理过程分为若干个分过程,这样可以使较为复杂的问题转化为相对简单问题。
(3) 整体法:如果各个研究对象或研究过程遵守相同的规律,则可把各个不同的过程或不同的研究对象作为一个整体来研究的方法,称为整体法。
对那些不涉及系统内力,各部分运动状态又相同的物理问题,常采用整体法分析。
(4) 说明:① 解答问题时,绝不能把整体法和隔离法对立起来,而应该把这两种方法结合起来,从具体问题的实际情况出发,灵活选取研究对象,恰当选择使用隔离法和整体法。
② 在使用隔离法解题时,所选取的隔离对象可以是系统中的某一个物体,也可以是系统中的某一部分物体(包含两个或两个以上的单个物体),而这“某一部分”的选取,也应根据问题的实际情况,灵活处理。
③ 在选用整体法和隔离法时可依据所求的力,若所求力为外力,则应用整体法;若所求力为内力,则用隔离法。
但在具体应用时,绝大多数的题目多要求两种方法结合应用,且应用顺序也较为固定,即求外力时,先隔离后整体;求内力时,先整体后隔离。
先整体或先隔离的目的都是为了首先求解共同的加速度。
[例1]如图4-1所示,木块A 、B 静止叠放在光滑水平面上,A 的质量为m ,B 的质量为2m 。
现施加水平力F 拉B ,A 、B 刚好不发生相对滑动,一起沿水平面运动。
若改为水平力F′拉A ,使A 、B 也保持相对静止,一起沿水平面运动,则F′不得超过( )A .2FB .F/2C .3FD .F/3[解析]水平力F 拉B 时,A 、B 刚好不发生相对滑动,这实际上是将要滑动,但尚未滑动的一种临界状态,从而可知此时A 、B 间的摩擦力即为最大静摩擦力。
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第四章.力与运动第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律[学习目标及学习内容导引] 1. 了解相关的物理史实。
2. 知道“伽利略针和单摆实验田”和“伽利略所理想实验田”装置。
3.了角伽利略以实验事实为基础,将实验与逻辑推理相结合的思想方法。
4.理解惯性的概念,能解释有关惯性的现象. [课前预习提示]1.一切物体总保持 状态或 状态,直到有 迫使它改变这种状态为止。
2.物体保持 的性质叫做惯性,惯性是物体的 ,与物体的运动情况或受力情况 。
3.伽利略的理想实验说明了 。
[知识点及学习要求]1.伽利略的研究方法——理想实验研究法 2.⎪⎩⎪⎨⎧与惯性的区别止。
迫使它改变这种状态为静止状态,直到有外力匀速直线运动状态或内容:一切物体总保持性定律)牛顿第一运动定律(惯3:⎩⎨⎧。
惯性是物体的固有属性的性质叫惯性线运动状态或静止状态物体保持原来的匀速直惯性[学习内容重点和难点]牛顿第一运动定律、惯性 [堂堂练及评价]1.火车在长直水平轨道上匀速行驶,门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,带着他随同火车一起向前运动.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,所以人落下后必是偏后一些,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,在水平方向上人和车始终有相同的速度.3. 在车箱的顶板上用细线挂着一个小球(图3-2),在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断:(1)细线竖直悬挂:______.(2)细线向图中左方偏斜:______.(3)细线向图中右方偏斜:______.4.月球表面上的重力加速度为地球表面上的重力加速度的1/6,同一个飞行器在月球表面上时与在地球表面上时相比较[]D.惯性和重力都不变.5..关于物体的惯性下面说法正确的是[ ]A.力可以改变物体的惯性B.物体静止时没有惯性C.人造地球卫星有惯性D.太空中飘荡的宇航员没有惯性6..下面说法正确的是:[ ]A.力是改变物体运动状态的原因B.物体越重,惯性越大C.物体的惯性越大,物体的运动状态越难改变D.行驶的车辆中突然刹车时,乘客向前倾倒,是因为乘客具有惯性7.关于惯性下面说法正确的是A.高速运动的物体不易停下来,所以物体的运动速度越大惯性越大B.两个物体质量相同,它们的惯性一定相等。
C.铁饼被运动抛出后继续前进,这是因为铁饼具有惯性的缘故D.一个物体在地球上不容易被人举起来,在月球上则很容易,所以物体在月球上的惯性小。
第二节影响加速度的因素[学习目标及学习内容导引]1.能运用基本的测量方法测量加速度大小,并进行实际操作。
2.通过探究认识到加速度与外力和质量有关,并能与生活中的经验相了解。
3.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断,体验探究的方法。
[知识点及学习要求]1控制变量法。
2.加速度与物体所受合外力的关系:质量不变时,物体的加速度随合外力的增大而增大,随合外力的减小而减小。
3.加速度与质量的关系:当物体所受合外力大小保持不变时,物体质量越大,加速度越小,物体质量越小,加速度越大.[学习内容重点和难点]控制变量法;探究加速度与外力和质量的定性关系[堂堂练及评价]1.下列说法正确的是[ ]A.质量较大的物体的加速度一定小B.受到外力较小的物体加速度一定小C.物体所受合外力的方向一定与物体的运动方向相同D.物体所受合外力的方向一定与物体的加速度的方向相同2.下列说法正确的是[ ]A.合力为零,物体一定处于静止状态B .只要有力作用在物体上,加速度就不为零C .只要物体所受外力的合力不为零,加速度就不零D .只要物体受到力的作用,其加速度就一定不为零。
3.下列说法正确的是 [ ] A .物体所受的合外力减小,速度一定减小 B .物体所受的合外力减小,速度可能增大C .物体所受合外力的大小不变,其加速度也一定不变D .只要物体受到力的作用,其加速度就一定不为零 第三节 探究牛顿第二定律 [学习目标及学习内容导引]1.理解加速度与物体受到合外力、物体质量的定量关系。
2.知道测量加速度大小的方法。
3.了解气垫导轨减小磨擦的原理。
4.了解光电门及数字计时器在实验中发挥的作用。
[课前预习提示]根据实验,我们可以得到:在保持物体的质量不变时,物体的加速度跟所受的使合外 力成____________;在合外力保持不变时,物体的加速度跟物体的质量成_________, 加速度 的方向跟合外力的方向_______________。
[知识点及学习要求]1.在质量一定时,加速度a 与F 成正比,即a ∞ F ,如图一所示。
2.在力F 一定时,加速度a 与质量成反比,即a ∝ 1/m ,如图二所示。
[学习内容重点和难点]探究加速度与外力和质量的定量关系,数据处理的方法。
[堂堂练及评价]1.物体所受的合外力逐渐减少,则下面说法不正确的是 [ ] A . 物体的速度一定逐渐减少 B 。
物体的速度可能逐渐增大 C . 物体的速度可能减少 D 。
物体的加速度一定逐渐减少2.当作用在物体上的合外力不为零时,则 [ ] A . 物体的速度一定越来越大 B .物体的速度一定越来越小 C .物体的速度将有可能不变 D .物体的速度一定要发生改变3.在质量一定,研究加速度与力的关系时,某同学根据精确的测量,记录数据如下表:OaF 图一 Oa 1/m 国二(2)分析图象得到的结论是____________________________________________________.(3)图象斜率的物理意义是__________ _______________________(4)在他所作出的a —F 图象中,F 等于砝码的重力,实际上比细线的真实拉力是大还是小?_________4.当物体的________一定时,它的加速度与__________成正比;当物体_______________一定时,它的加速度与____________成反比.当物体所受几个力的合力为零时,则物体的加速度为___________,而处于__________或_________________________状态. 5.关于运动和力,正确的说法是 [ ] A .物体速度为零时,合外力一定为零 B .物体作曲线运动,合外力一定是变力 C .物体作直线运动,合外力一定是恒力 D .物体作匀速运动,合外力一定为零6.关于物体运动状态的改变,下列说法中正确的是 [ ] A .物体运动的速率不变,其运动状态就不变 B .物体运动的加速度不变,其运动状态就不变C .物体运动状态的改变包括两种情况:一是由静止到运动,二是由运动到静止D .物体的运动速度不变,我们就说它的运动状态不变第四节 牛顿第二定律[学习目标及学习内容导引]1. 理解牛顿第二定律的内容和公式。
2. 理解1N 力在大小定义。
3. 了角信息技术(数据采集器)在探究牛顿第二定律实验中的应用。
[课前预习提示]1. F 合=_____力是产生____________的原因。
它的大小决定于___和物体质量_____. (1)牛顿第二定律中的F 是物体受到_________,不是某一个力.(2)加速度的方向决定于合外力的______。
它总和合外力方向______。
2.合外力、加速度和物体运动速度的关系:①当物体受到合外力的方向和物体的运动方向相同时,物体做____运动。
当合外力逐渐减小时,加速度逐渐_____,但速度越来越___。
0。
2 0。
4 0。
6 0。
8 0。
0。
0。
②当物体受到合外力的方向和物体运动方向相反时,物体做______运动。
不管加速度多大,物体的速度总是_______的。
[知识点及学习要求]牛顿第二定律:物体的加速度与外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与合外力方向相同。
①公式:F合=mas②力是改变物体运动状态的原因。
因为有了力才会产生加速度。
③1N的规定:使质量是1千克的物体产生1m/s2加速度的力是1N。
1N=1kg·m/s2(在“牛顿”单位定义以前牛顿第二定律表示为F=k ma)④加速度是矢量,其方向和合外力方向相同。
[学习内容重点和难点]牛顿第二定律内容及其表达式。
[堂堂练及评价]1.在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作[ ] A.匀减速运动.B.匀加速运动.C.速度逐渐减小的变加速运动.D.速度逐渐增大的变加速运动.2.设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度v成正比.则雨滴的运动情况是[ ]A.先加速后减速,最后静止B.先加速后匀速C.先加速后减速直至匀速D.加速度逐渐减小到零3.一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少4.在牛顿第二定律公式F=km·a中,比例常数k的数值()A.在任何情况下都等于1B.k值是由质量、加速度和力的大小决定的C.k值是由质量、加速度和力的单位决定的D.在国际单位制中,k的数值一定等于1。
5.由F=ma可知()A.物体质量和加速度成反比B.物体的加速度与物体受到的合外力方向一致C.F可以是物体所受的某一个力D.因为有加速度才有力6.A、B两个物体的质量之比m A:m B=2 :1,当两个物体自由下落时,它们的加速度之比为a A:a B = ________;如果将它们都放在光滑的水平面上,并分别受到期大小相等的水平恒力作用,则它们的加速度之比a A:a B = _______。
第五节牛顿第二定律的应用[学习目标及学习内容导引]1.通过牛顿运动定律的应用过程,培养学生分析解决物理问题的能力。
2.通过学习牛顿运动定律的应用,帮助学生建立并理解正确的力与运动的关系。
[课前预习提示]第一种类型:已知物体的受力情况,求物体的____情况。
即知道物体受到的全部外力和初始条件,运用牛顿第二定律可求出_________,再运用运动学公式求出物体的速度、位移等。
第二种类型:已知物体的运动情况,求物体的_______情况。
即已知物体的位移、速度等运动情况,运用运动学公式求出_______,再利用牛顿第二定律便可求出物体的受力情况。
1.关键:不管是哪一种类型的问题,关键是抓住两点:①.________是运动情况和受力情况之间的桥梁F合= ma 运动学公式受力分析合力F合 a 运动情况②.分析清楚物体的________情况.[知识点及学习要求]有关运用牛顿运动定律解决的问题常常可以分为两种类型:1.已知物体的受力情况,要求物体的运动情况.如物体运动的位移、速度及时间等.2.已知物体的运动情况,要求物体的受力情况(求力的大小和方向).但不管哪种类型,一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度,然后再由此得出问题的答案.运用牛顿第二定律解决问题的一般步骤是:1.确定研究对象;2.分析物体的受力情况和运动情况,画出被研究对象的受力分析图;3.国际单位制统一各个物理量的单位;4.根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解.[学习内容重点和难点]物理过程的分析,知识的灵活应用。