牛顿第一定律和探究加速度与力、质量的关系.docx

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1、年级高一学科物理内容标题牛顿第一定律和探究加速度与力、质量的关系编稿老师赵淑霞一、学习目标：1 .知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。2 .理解牛顿第一定律的内容及意义。会正确地解释有关惯性的现象，并了解利用惯性及防止惯性的方法。3 .理解物体运动状态变化的快慢，加速度的大小与力有关，也与质量有关。4 .通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。二、重点、难点：重点：1 .理解力和运动的关系。2 .理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。3 .控制变量法的使用。4 .如何提出实验方案并使实验方案合理可行.实验数据的分析与处理。难点：1.惯性与质量的关系。

2、2如何提出实验方案并使实验方案合理可行，实验数据的分析与处理。三、考点分析：牛顿运动定律是动力学的根底，正确认识力和运动的关系，是学好物理的关键，本节课的教学内容牛顿第一定律作为牛顿物理学的基石，为后续的学习打下很好的根底。本节由“牛顿第一定律”和“惯性”两局部组成，是力的知识的深化（力的作用效果是使物体发生形变或改变物体运动状态），也是力的合成和力的平衡等内容学习的根底。牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。内容和要求考点细目出题方式伽利略的理想实验认识伽利略的理想实验推理过程和推论解释题，选择题、计算题牛顿第一定律内容，意

3、义，惯性现象的解释加速度与力和质量的关系实验方案的设计，实验数据的处理分析方法控制变量法的应用选择题、计算题静力学：研究力的产生运动学：研究物体怎样运动动力学：研究物体为什么这样运动一、历史回忆亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。二、伽利略理想实验伽利略的研究和科学想象同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下，（这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的速度）。第一次在水平面上铺上毛巾，小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了（如图甲）：第二次在水平面上铺上较光滑的棉布，小车在棉布上滑行的距离较远（如图乙）；第三次在水平面上铺上光滑的木板，小车滑行的距离最远（如图丙）。伽利略认为，是平面对小

4、车的阻力使小车停下，平面越光滑小车滑行越远。说明阻力越小，小车滑行越远。伽利略科学地想象：要是能找到一块十分光滑的平面，阻力为零，小车的滑行速度将不会减慢。客观事实：小球从一个斜面的高处滚下，会滚上另一个对接的斜面，摩擦力越小，越接近原来的高假想：摩擦力大小为零，观察小球在另一个斜面上的运动情况推理：小球将会到达同一高度，对接斜面倾角越小，运动距离越远，对接斜面倾角为零，小球将永远运动下去。三、牛顿第一定律1 .定义：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。2 .牛顿第一定律的意义：揭示了力和运动的关系。指出了物体的一种属性惯性(正因为如此，牛顿第一定律又称

5、为惯性定律3 .关于牛顿第一定律的理解牛顿第一定律不是一条实验定律，它是牛顿以伽利略的理想实验为根底，总结前人的研究成果，加以丰富的想象而提出来的。牛顿第一定律说明了物体不受力时的运动状态是匀速直线运动或静止。所以说：物体的运动不需要力。一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。所以说：一切物体都有惯性。外力的作用是迫使物体改变运动状态。所以说：力是改变物体运动状态的原因。自然界中实际上不存在不受力的物体，但物体所受合外力为零或某一方向受力为零的情况大量存在，牛顿第一定律也符合这些情况。4 .惯性：物体具有保持原有运动状态的性质，这种性质就称为惯性。一切物体都具有惯性

6、，惯性是物体的一种固有属性。惯性与物体的运动状态无关，与物体的受力情况也无关。惯性只与质量有关，质量大的物体惯性大。物体受外力作用时，惯性表现为阻碍其运动状态的改变。解释惯性现象分三步，即“三步法”。(1)明确研究的是哪个物体，它原来处于怎样的运动状态。(2)观察哪个物体(或物体的某一局部)受到外力作用后突然改变了运动状态，并指明其运动状态的变化情况。(3)分析所研究的物体由于惯性怎样保持原来的运动状态，从而出现题目给出的现象。惯性的利用：洗衣机脱水的原理，拍打衣服上的灰尘，抖落伞上的雨点，跳远前的助跑，高速公路上对汽车之间的车距有限制，在一些拐弯较多的地方限制车速等。斧柄的固定战斗机投弹惯性

7、的防止平安带汽车平安气囊四、加速度与质量和力的关系实验方法：控制变量法方案三：以小车、一端带滑轮的长木板、细线、祛码、钩码为实验器材。利用频闪照相机，拍下小车运动情况进行分析，求出加速度a。实验结论：与加速度有关的因素1.物体受到的合外力2.物体的质量实验方法控制变量法实验过程与结论物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度越大合外力一定时,物体的质量越大，其加速度越小知识点一：牛顿第一定律例1.关于牛顿第一定律，以下说法正确的选项是OA.牛顿第一定律是一条实验定律B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C.惯性定律和惯性的实质是相同的D.物体的运动不需要力来维持正确答案：BD解答过程：

8、牛顿第一定律是物体在理想情况下的运动规律，反映的是物体在不受外力情况下所遵循的运动规律，而自然界不受力的物体是不存在的，所以A是错误的.惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)反映的那么是物体在一定情况下的运动规律，所以C错误。由牛顿第一定律知，物体的运动不需要力来维持，但改变物体的运动状态那么必须有力的作用。例2一个物体保持静止或匀速直线运动状态不变，这是因为OA.物体一定没有受到任何力B.物体一定受到两个平衡力的作用C.物体所受合力一定为零D.物体可能受到两个平衡力的作用正确答案：CD解答过程：物体不受任何力的状态是不存在的，物体保持静止状态或匀速宜线运动状态时

9、所受的合力一定为零，可能是两个力，也可能是多个力。例3.一般通过实验得出来的规律称为“定律”，牛顿第一定律能用实验直接加以验证吗？解答过程：牛顿第一定律答复了物体在不受外力作用时的运动情况，实际中不可能找到物体不受外力的情况(至少物体要受到重力的作用)，因此它是不能直接用实验来验证的。牛顿第一定律虽然不是通过物理现象概括出来的，但也是在大量的物理现象的根底上，通过科学的分析、想象、推理而得出的结论，同时这一结论又可以通过大量的实验事实给予佐证.我们在学习牛顿第一定律时，不但要注意理解定律本身的内容，还应注意体会建立此定律过程中所采用的想象、推理方法。知识点二：惯性例4.以下关于惯性的说法中，正

10、确的选项是OA.人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B.百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了C.物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关正确答案：D解答过程：惯性是物体的固有属性，与其内在因素即质量有关，与受力与否及运动状态无关。一切物体都有惯性，质量是物体惯性大小的量度，静止物体的惯性是保持其静止，匀速运动的物体的惯性是保持其速度不变。当物体在外力作用下运动状态发生变化时，只要其质量不变，其惯性大小就不发生变化。例5.竖直向上托起的排球，离开手后能继续向上运动，这是由于OA.排球受到向上的托力B.排球受到惯力C.排球

11、具有惯性D.排球受到惯性的作用正确答案：C解答过程：球在离开手时有一个与手相同的速度，由于惯性球会保持原来的状态继续向上运动，故C正确。例6.(1)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？解答过程：惯性的大小与物体的质量有关，质量越大惯性也越大，火车比自行车质量大，当它们都有一定的速度时，在要停下的过程中火车保持原有速度的惯性比自行车大，原有速度不易改变，故火车难停下来。(2)推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多，物体的惯性与其质量有什么关系？解答过程：因为汽车的质量大所以惯性大，开始汽车和自行车都静止，要使它们从静止运动起来，质量大的汽车在保持原有静止状

12、态时的惯性较大，故汽车难以推动。知识点三：加速度与质量和力的关系例7.请谈谈确定“探究加速度与力、质量的关系”实验研究课题的思路。解答过程：从前几章知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以速度这一物理量的变化表现出来的，而我们已经学习过的加速度又是描述物体速度变化快慢的物理量，所以第一个课题确实定就应是研究加速度与力的关系。而在相同力的作用下，由于物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性大小的量度，所以第二个课题确实定是研究加速度与质量的关系。题后思考：实验研究课题确实立，为科学探究提出了一个明确的目标。要注意通过观察分析或逻辑推理，培养自己提出问题

13、、确定研究课题的能力。例8.在“实验：探究加速度与力、质量的关系”的探究过程中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？解答过程：在本探究实验中，两车均做初速度为O的匀加速直线运动。由匀加速直线运动位移公式12X=v0t+-at（式中W=0,且两车的运动时间，相等）可得8,即为外=，X2a2故可用两车的位移之比表示加速度之比。题后思考：当探究的是某物理量与其他物理量之间的比例关系时，可以不测出该物理量的具体数值，只需测出不同情况下该物理量的比值就行了。例9.在研究加速度与质量的关系时，为什么要以!为横坐标，加速度。为纵坐标，描绘aL图象，mm而不是描绘a-m图象？解答过程：根据我们的经验，在相

14、同力的作用下，质量加越大，加速度。越小。这可能是“。与机成反比”，但也可能是“。与小成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简单的情况入手，检验“a是否与加成反比”。实际上与?成反比”就是“。与!成正比”，如果以，为横坐标、加速度为mm纵坐标建立坐标系，根据a,图象是不是过原点的直线，就能判断加速度。是不是与质量?成反比。m当然，检查。一7图象是不是双曲线，也能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线并不容易：而采用aL图象，检查图线是不是过原点的倾斜直线，那么容易多了。所以，在研究m加速度与质量的关系时，要描绘aL图象，而不是描绘。一W图象。tn题后思考：“化曲为直”，是实

15、验研究中经常采用的一种有效方法。题型练习：如果a一,图象是通过原点的一条直线，那么说明OmA.物体的加速度a与物体的质量m成正比；B.物体的加速度a与物体的质量m成反比；C.物体的质量m与物体的加速度a成正比；D.物体的质量m与物体的加速度a成反比。正确答案：B解答过程：物体的质量是一定的，在合外力一定的情况下质量越大，加速度越小。故加速度与质量成反比。例10.在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出。一尸图象，如以下图(加B)中的A、B线所示：试分析：(1) A线不通过坐标原点的原因是(2) B线不通过坐标原点的原因是O解答过程：(I)A线在尸轴上有一定的截距，说明尸到达一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的。(2) 8线在。轴上有一定的截距，说明尸为O即不加F时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角。太大，即平衡摩擦力过度引起的。题后思考：运用图象分析实验误差的原因，是实验探究中一项很重要的能力。