高中物理 4.1《伽利略的理想实验与牛顿第一定律》同步教学课件 粤教版必修1

欢迎进入物理课堂 1 亚里士多德认为 力是维持物体运动状态的原因 他的这种观点与我们平时的直观感觉相吻合 你觉得这种观点对吗 尝试分析这种认识产生的原因 提示 不对 平时我们在推物体时 有推力作用在物体上 物体就运动 没有力作用在物体上 物体就静止 我们用的推力实质上要克服物体和地面间的摩擦力 平常我们直观感觉物体运动时 忽视了摩擦力的作用 从而觉得力是维持物体运动状态的原因 2 有人认为伽利略理想实验方法是科学的 对物理学的发展有重要的作用 你认为对吗 能不能分析一下 提示 对 伽利略的理想斜面实验虽然是理想的实验 但它是建立在可靠的事实基础之上的 以事实为依据 以抽象为指导 抓住主要因素 忽略次要因素 从而揭示了正确的自然规律 它有重要的科学意义 对物理学的发展有重要的意义 对理想实验的理解 1 理想实验 从本质上讲是一种思维活动 是人们在抽象思维中想象出来的 但现实中实验无法做 2 理想实验并不是脱离实际的主观臆断 它是以实践为基础的 是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾 忽略次要矛盾 是以一定的逻辑法则为基础的 3 理想实验可以深刻地揭示自然规律 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理想程度 可以充分发挥思维的力量 可以超越当时的科学技术 对物理学的发展有着深远的意义 伽利略的理想实验1 亚里士多德的观点 力是维持物体运动状态的原因 亚里士多德是凭 直觉 观察 得出错误结论的 2 伽利略的观点 水平面上的物体 如果不受摩擦力作用 将一直沿直线运动下去 伽利略是通过 科学推理 理想实验 得出结论的 典例1伽利略理想实验将可靠的事实和科学推论结合起来 能更深刻地反映自然规律 有关的实验程序内容如下 减小第二个斜面的倾角 小球在此斜面上仍然要达到原来的高度 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 如果没有摩擦 小球将上升到释放时的高度 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成水平面 小球沿水平面做持续的匀速运动 请按程序先后排列 并指出它究竟属于可靠事实 还是通过思维过程的推论 下列选项正确的是 方框内数字表示上述程序的号码 解答本题应注意以下两点 1 能够实际发生的是事实 2 在事实的基础上经过推理得出的结论是推论 规范解答 选C 以 为事实 减小摩擦则小球上升到另一斜面的高度增大 如果没有摩擦 小球将上升到释放时的高度 推理得出结论 继续减小第二个斜面的倾角 小球仍到达原高度 得到结论 最后使它成为水平面 小球将达不到释放时的高度 故将沿水平面持续运动 高度上升是速率减小的原因 由于高度不变 因而速度不变 推理得结论 变式备选 物体的运动状态改变了 可能发生的是 A 速率不变B 速度不变C 惯性大小随之变化D 物体未受任何力 解析 选A 物体的运动状态发生了改变 即速度发生了变化 可能是速度大小变化 方向变化 方向和大小同时变化 当物体的速率不变时方向可能变化 故A可能 物体的运动状态变化就是速度变化 所以B是不可能的 物体运动状态变化 其质量并未发生变化 C是不可能的 力是物体改变运动状态的原因 物体运动状态发生了变化 肯定受到外力的作用 故D是不可能的 1 牛顿第一定律与前人在研究力和运动的关系上的结论的区别 提示 后半句 直到有外力迫使它改变这种状态为止 是重复前人的结论 力是改变物体运动状态的原因 前半句 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 这里道出了一切物体的一个固有属性 惯性 牛顿第一定律的表述比伽利略 笛卡儿的结论更加简练准确 具有更广泛的应用范围 2 观察图思考下列问题 1 体操运动员的身材能否当相扑运动员 体操运动员和相扑运动员谁的惯性大 提示 相扑运动员如果用身材苗条的体操运动员代替的话容易被扳倒 相扑运动员需要很大的惯性 不能用体操运动员来代替 体操运动员身材灵活 质量小 容易改变运动状态 惯性小 相扑运动员身材庞大 质量大 不容易改变运动状态 惯性大 2 试讨论 物体的惯性是由什么因素决定的 提示 质量是惯性的量度 物体的质量越大 惯性就越大 观察和实验表明 对于任何物体 在受到相同的作用力时 决定它们运动状态变化难易程度的惟一因素就是它们的质量 3 试总结 惯性和惯性定律的区别 提示 惯性是一切物体所具有的一种性质 不需要附加限制条件 惯性定律 牛顿第一定律 是一切物体在不受外力作用时物体运动所遵循的规律 在惯性定律中所说的物体没有受到外力的作用 是一种理想的情况 指出了运动不需要力来维持 力是改变物体运动状态的原因 知识归纳 惯性 物体具有的保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质1 惯性是物体的固有属性 惯性不是一种力 2 任何物体在任何情况下 不管是否受力 不管是否运动和怎样运动 都具有惯性 切莫将惯性误解为 物体只有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态时 才有惯性 在受力作用时 惯性依然存在 体现在运动状态改变的难易程度上 3 惯性的大小只由物体本身的特征决定 与外界因素无关 切莫认为物体的速度越大 惯性越大 4 惯性是不能被克服的 但可以利用惯性或防止惯性的不良影响 5 不要把惯性概念与惯性定律相混淆 惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性 惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律 当有力作用时 物体运动状态必定改变 牛顿第一定律关于这个定律可以从以下三个方面来理解 1 定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性 即一切物体在任何情况下都具有惯性 2 定律的后一句话实际上是给力下的定义 即力是改变物体运动状态的原因 力并不是产生和维持物体运动的原因 3 牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律 实际上 不受外力作用的物体是不存在的 物体所受到的几个力的合力为零时 其效果就跟不受外力相同 这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止 典例2 双选 下列关于牛顿第一定律的说法中 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 实际上不存在不受外力作用的物体 所以牛顿第一定律也就失去了存在的基础D 物体的运动不需要力来维持 解答本题时应把握以下两点 1 牛顿第一定律是在实验基础上的合理外推得到的 2 明确力作用在物体上时产生什么效果 规范解答 选B D 牛顿第一定律是指物体在理想条件下的运动规律 反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律 而自然界中不受力的物体是不存在的 该定律是在科学的抽象思维下 运用理想化实验推论得到的 因此该定律不属于实验定律 A错误 牛顿第一定律揭示了力和运动的关系 物体的运动不需要力来维持 但要改变物体的运动状态则必须有力的作用 所以B D正确 C错误 变式备选 双选 关于牛顿第一定律的理解 正确的是 A 牛顿第一定律只是揭示了物体具有惯性 因此也叫惯性定律B 牛顿第一定律描述物体不受外力作用时的运动规律 故物体不受力时才有惯性C 牛顿第一定律既揭示了物体不受外力作用时的运动规律 又揭示了运动状态改变的原因D 在任何情况下 物体都有惯性 解析 选C D 牛顿第一定律揭示了力和运动的关系 揭示了物体具有惯性 故A错误 一切物体都有惯性 物体的运动不需要力来维持 惯性是物体固有的属性 物体不论处于什么状态 都有惯性 与是否受力无关 故B错误 选项D正确 牛顿第一定律既揭示了物体不受外力作用时的运动规律 又揭示了力是改变物体运动状态的原因 故C正确 典例3 双选 一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶 下面关于车速 惯性 质量和滑行路程的讨论正确的是 A 车速越大 它的惯性越大B 质量越大 它的惯性越大C 车速越大 刹车后滑行的路程越长D 车速越大 刹车后滑行的路程越长 所以惯性越大 解析 选B C 物体的惯性只决定于物体的质量 质量越大 惯性越大 所以B正确 刹车后滑行的路程与初速度和路面情况有关 初速度越大 滑行的路程越长 所以C正确 1 2011 广州高一检测 下列对运动的认识不正确的是 A 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的 只有当它受到力的作用才会运动B 伽利略认为力不是维持物体运动状态的原因C 牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度 而不仅仅是使之运动D 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个速度 将保持这个速度继续运动下去 解析 选A 亚里士多德认为没有力作用在物体上 物体就不会运动 伽利略认为力不是维持物体运动的原因 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个速度 将保持这个速度继续运动下去 牛顿认为力是改变物体运动状态的原因 并不是使物体运动的原因 故答案为A 2 双选 一个物体保持静止或匀速运动状态不变 这是因为 A 物体一定没有受到任何力B 物体一定受到两个平衡力作用C 物体所受合力一定为零D 物体可能受到两个平衡力作用 解析 选C D 物体不受任何力的状态是不存在的 物体保持静止或匀速直线运动时所受的合力一定为零 可能是两个平衡力 也可能是多个力 3 2011 衡水高一检测 双选 下列说法中正确的是 A 原来静止的物体 只有在受到力的作用后才会运动起来 所以力是物体运动的原因B 不用力踏自行车 自行车就会渐渐停下 说明物体不受力的作用 惯性就会逐渐消失C 运动着的小车速度逐渐减小时 一定受到力的作用D 力是使物体速度改变的原因 解析 选C D 原来静止的物体 只有在受到力的作用后才会运动起来 所以力是改变物体运动状态的原因 不用力踏自行车 自行车就会渐渐停下来 是由于受到阻力作用 自行车的质量不变 惯性不变 4 下列关于惯性的说法中 正确的是 A 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 解析 选D 惯性是物体的固有属性 与其内在因素即质量有关 与受力情况及运动状态无关 一切物体都有惯性 质量是物体惯性大小的量度 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 5 在杂技表演中有一个节目叫 季公开石 如图所示 让一个人躺在地上 找一块大石板压在身上 然后另一个人用大锤砸石头 把石头砸成几块 试根据所学知识分析 这个节目所选的石头 在人能够承受的范围内 是越大越好 还是越小越好 为什么 解析 节目所选的石头越大越好 因为石头质量越大 其惯性就越大 石头的运动状态就越难改变 所以人受到的冲击力就越小 答案 见解析 一 选择题 本题共5小题 每小题5分 共25分 1 如果物体运动状态发生了变化 说明该物体 A 速度方向一定发生了变化B 速度大小一定发生了变化C 加速度一定发生了变化D 受到的合外力一定不为零 解析 选D 物体运动状态发生变化一定是它的速度发生了变化 可能是速度大小 也可能是速度方向 还有可能是二者一起发生变化 既然物体运动速度发生变化 物体一定产生了加速度 由牛顿第一定律知 物体所受合外力一定不为零 使物体速度发生改变 但有可能是匀变速运动 加速度不变 故选D 2 双选 关于物体的惯性 下列说法正确的是 A 质量相同的两个物体 在阻力相同的情况下 速度大的不易停下来 所以速度大的物体惯性大B 质量相同的物体 惯性相同C 推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大 所以静止的物体惯性大D 同一物体的重力在月球上比在地球上小 但惯性却相同 解析 选B D 惯性是物体的固有属性 惯性仅由物体的质量大小决定 与外界因素 受力与否 受力的大小与多少 运动状态及所处环境 无关 故B D对 C错 速度大的物体不能很快停下来 是因为从较大的速度变为静止 速度的改变量大 需要较长的时间 并非速度大 惯性大 故A错 3 根据牛顿第一定律 以下选项中正确的是 A 人只有在静止的车厢内 竖直向上高高跳起后 才会落在车厢内原来的位置B 人在沿直线匀速前进的车厢内 竖直向上高高跳起后 将落在起跳点的后方C 人在沿直线加速前进的车厢内 竖直向上高高跳起后 将落在起跳点的后方D 人在沿直线减速前进的车厢内 竖直向上高高跳起后 将落在起跳点的后方 解析 选C 人竖直向上高高跳起后 由于惯性 跳起时具有与车厢相同的速度 所以当人在静止的或沿直线匀速前进的车厢内跳起后 均将落在车厢内原来的位置 而在沿直线加速前进的车厢内将落在起跳点的后方 在沿直线减速前进的车厢内 将落在起跳点的前方 故只有C项正确 4 在下面哪一种运动过程中 物体的运动状态可能没有发生变化 A 物体的位移逐渐增大B 物体的位移非均匀增大C 物体的速度逐渐增大D 物体的运动轨迹发生弯曲 解析 选A 物体的运动状态没有变化 对应着速度大小方向都不变 对于A选项 物体位移增大的过程中可能是做匀速直线运动 故A正确 而B选项 物体的位移非均匀增大 说明物体不可能做匀速直线运动 选项B错 对于C选项 速度逐渐增大 运动状态一定变化 C选项错 选项D中 物体的运动轨迹发生弯曲 物体的运动方向一定变化 即速度方向一定变化 故D选项错 5 从水平方向匀速向右飞行的飞机上按相等的时间间隔 依次放出a b c三个小球 不考虑空气阻力 站在地面上的人看到它们在空中的排列情况是 解析 选B 飞机上释放的小球都具有与飞机相同的水平速度 在水平方向上 三个小球以相同的速度做匀速直线运动 故三个小球一定在飞机的正下方 三个小球连成一条竖直线 二 非选择题 本题共3小题 共25分 要有必要的文字叙述 6 8分 有人设想 乘坐气球飘在高空 由于地球的自转 一昼夜就能周游世界 请你评价一下 这个设想可行吗 解析 不可行 因为地球上的一切物体 包括地球周围的大气 都随着地球一起在自转 气球升空后 由于惯性 它仍保持原来的自转速度 当忽略其他与地球有相对运动 如风 的作用产生的影响时 升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态 不可能使它相对地球绕行一周 答案 见解析 7 8分 用所学的知识解释以下事实 1 电动机的底座一般很重 2 给整栋楼房搬家已成为现实 在移动楼房时需要多台牵引车 而且一天只能移动很小一段距离 解析 1 为了增大质量 增大惯性 尽量减小电动机的振动或避免因意外的碰撞而移动 2 整栋楼房质量很大 惯性很大 不易改变其运动状态 事实上为了保证整栋楼平稳移动 速度不可较大 答案 见解析 规律方法 处理惯性问题的一般方法 1 明确研究的问题 它原来处在怎样的运动状态 2 当外力作用在该物体的某一部分 或外力作用在该物体关联的其他物体上 时 这一部分的运动状态的变化情况 3 该物体由于惯性将保持怎样的运动状态 最后会出现什么现象 8 2011 潍坊高一检测 9分 某同学遇到一个难题 如图所示 要求不直接用手接触塑料板和鸡蛋 手头只有一根木棒 利用本节所学的知识 将鸡蛋放入水中 请你帮助该同学想个办法解决这个难题 解析 该同学可以用木棒猛击塑料板 使塑料板飞出 而鸡蛋由于惯性仍保持原来的静止状态 就能使鸡蛋落入杯中 而避免手直接接触鸡蛋和塑料板 答案 见解析 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全