2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)算定律 慣性系和非慣性系 第一課時(shí) 8.doc

2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)算定律 慣性系和非慣性系 第一課時(shí) 8教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.了解什么是慣性系，什么是非慣性系.2.知道什么是慣性力.二、能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力.三、德育目標(biāo)使學(xué)生明確任何一種規(guī)律都是有一定的適用范圍的.教學(xué)重點(diǎn)慣性系和非慣性系、慣性力.教學(xué)難點(diǎn)對(duì)慣性力的正確理解.教學(xué)方法講授法、閱讀歸納法.教學(xué)用具投影儀、自制投影片.課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程用投影片出示本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解什么是慣性系和非慣性系.2.了解什么是慣性力.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程一、導(dǎo)入新課教師請(qǐng)同學(xué)們回憶一下,在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中,怎樣去確定物體運(yùn)動(dòng)與否呢?學(xué)生任意選一參考系,看物體相對(duì)于參考系的位置是否發(fā)生了變化,若變化則是運(yùn)動(dòng)的；若沒(méi)變,則是靜止的.教師選擇不同的參考系確定出物體的運(yùn)動(dòng)情況相同嗎?學(xué)生可能相同,也可能不同.教師由此可見(jiàn),在運(yùn)動(dòng)學(xué)中選擇不同參考系時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)情況不相同,但仍可以確定其運(yùn)動(dòng),故參考系是可以任意選取的.但在運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí),它所需的參考系卻不能是任意的.本節(jié)我們一起來(lái)討論這一問(wèn)題.二、新課教學(xué)(一)慣性系與非慣性系教師用投影片出示題目在一升降機(jī)內(nèi),放一質(zhì)量為m的物體,物體隨升降機(jī)一起運(yùn)動(dòng),試討論:(1)當(dāng)升降機(jī)對(duì)地靜止時(shí),物體對(duì)地和對(duì)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)及受力情況.(2)當(dāng)升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體對(duì)地和對(duì)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)及受力情況.(3)當(dāng)升降機(jī)變速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體對(duì)地和對(duì)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)及受力情況.學(xué)生活動(dòng)閱讀題目,并進(jìn)行討論.教師在第一種情況下,物體對(duì)地做何運(yùn)動(dòng)?受哪些力的作用?學(xué)生物體對(duì)地是靜止的,這時(shí)受重力和升降機(jī)地面支持力兩個(gè)力的作用.教師受力情況和運(yùn)動(dòng)情況符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律嗎?學(xué)生根據(jù)牛頓第一定律知,物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí),其所受合力應(yīng)為零.在本題中,物體所受的重力和支持力是一對(duì)平衡力,故其合力為零,滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律.教師物體對(duì)升降機(jī)做何運(yùn)動(dòng),受力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是否滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律?學(xué)生此時(shí),物體對(duì)升降機(jī)靜止,重力和支持力平衡,也滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律.教師在第二問(wèn)中,物體對(duì)地做何運(yùn)動(dòng)?受哪些力的作用?其運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是否滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律?學(xué)生此時(shí),物體對(duì)地做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),受重力和支持力兩個(gè)力的作用.由于這兩個(gè)力仍平衡,故滿(mǎn)足牛頓第一定律.教師物體對(duì)升降機(jī)又是做何運(yùn)動(dòng)呢?它的受力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是否還滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律呢?學(xué)生物體對(duì)升降機(jī)來(lái)說(shuō)是靜止的,受力仍和前面一樣受重力和支持力兩個(gè)力的作用,且是一對(duì)平衡力,即其合力為零,所以仍滿(mǎn)足牛頓第一定律.教師總結(jié)由上述分析可見(jiàn):以相對(duì)于地面靜止或做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體作為參考系時(shí),牛頓運(yùn)動(dòng)定律是成立的.我們把牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系叫慣性參考系,簡(jiǎn)稱(chēng)慣性系.下面接著討論第三問(wèn)所述情況.教師在第三問(wèn)所述情況下物體對(duì)地做何運(yùn)動(dòng)?受哪些力的作用?學(xué)生物體相對(duì)于地面做變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體受重力和支持力的作用,但重力與支持力不再是平衡力.教師此時(shí)的受力與運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)系滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律嗎?學(xué)生滿(mǎn)足.由于重力與支持力不平衡,故要產(chǎn)生加速度,并且這一加速度就是物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度,即:F支+G(=F合)=ma滿(mǎn)足牛頓第二定律.教師那么物體對(duì)升降機(jī)又做何運(yùn)動(dòng)呢?學(xué)生物體隨升降機(jī)一起運(yùn)動(dòng),所以它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與升降機(jī)相同.故它相對(duì)于升降機(jī)是靜止的.教師此時(shí)的受力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系還符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律嗎?學(xué)生不符合.教師為什么呢?學(xué)生以升降機(jī)為參考系確定出物體的運(yùn)動(dòng)情況是靜止的,若牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立,則它所受的合力就應(yīng)為零,而事實(shí)上并不為零.所以,此時(shí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律就不再成立了.教師總結(jié)從上面討論可知,牛頓運(yùn)動(dòng)定律并不是在任何情況下都成立的.當(dāng)以相對(duì)于地面變速運(yùn)動(dòng)的物體作為參考系時(shí),牛頓運(yùn)動(dòng)定律便不再成立.我們把牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系叫非慣性參考系,簡(jiǎn)稱(chēng)非慣性系.鞏固訓(xùn)練1._叫慣性系；_物體可以認(rèn)為是慣性系.2._叫非慣性系；_物體是非慣性系.參考答案：1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系；地面、以及相對(duì)于地面靜止或勻速運(yùn)動(dòng)的2.牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系；相對(duì)于地面做變速運(yùn)動(dòng)的教師總結(jié)從上面學(xué)習(xí)可知:牛頓運(yùn)動(dòng)定律在非慣性系中是不成立的,所以我們要養(yǎng)成盡量不以非慣性系為參考系的習(xí)慣,以減少在應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)出錯(cuò)的機(jī)會(huì).但在應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí),是否就一定不能以非慣性系作為參考系了呢?下面我們接著來(lái)討論這一問(wèn)題.(二)慣性力教師在前面的第三問(wèn)中,我們?nèi)绾涡薷臈l件就可使牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立了呢?學(xué)生要使牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立,則合力就應(yīng)為零,而實(shí)際物體的受力又不為零,所以要想使牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立,必須增加一假設(shè)的力,使物體滿(mǎn)足合力為零的條件.教師是否加一任意力都行呢?如不是,那么應(yīng)加一個(gè)什么樣的力呢?學(xué)生并不是加一任意力都行.根據(jù)題中條件物體此時(shí)實(shí)際做加速運(yùn)動(dòng),故應(yīng)滿(mǎn)足牛頓第二定律.由牛頓第二定律得:F合=F支+G=ma而以升降機(jī)為參考系時(shí)要求物體受力，滿(mǎn)足：F合=F支+G+F=0結(jié)合兩式可知，要使式成立，則：F=-ma即需增加一大小等于ma、方向和參考系加速度反向的力,這樣牛頓運(yùn)動(dòng)定律便成立.教師這個(gè)力是真實(shí)存在的嗎?學(xué)生不是真實(shí)存在的.教師為什么呢?學(xué)生因?yàn)樗侨藶榧僭O(shè)的.教師那它和“真實(shí)的”力有何區(qū)別呢?學(xué)生根據(jù)“力是物體相互作用”知:只要有力,則一定有施力物和受力物,而這個(gè)力找不到施力物.教師總結(jié)從上述分析可知,當(dāng)我們以非慣性系作為參考系應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí),須增加一假設(shè)的力F,且大小等于物體質(zhì)量與參考系運(yùn)動(dòng)加速度的乘積,方向與加速度相反,這樣牛頓運(yùn)動(dòng)定律才能成立.我們把這一假設(shè)的力叫慣性力.鞏固訓(xùn)練1.在前面例題中,若升降機(jī)以加速度a加速下降時(shí),試以升降機(jī)為參考系,求物體對(duì)升降機(jī)地板的壓力.2.如圖所示,小車(chē)的支架上通過(guò)細(xì)繩懸掛有質(zhì)量為m的小球,當(dāng)小車(chē)從靜止開(kāi)始以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)?利用本節(jié)課內(nèi)容作出解釋.參考答案：1.mg-ma,方向向下.取向下為正.解因?yàn)橐陨禉C(jī)為參考系時(shí),物體靜止.所以F合=mg-FN-ma=0即:FN=m(g-a)根據(jù)牛頓第三定律知:支持力FN與物體對(duì)地板壓力為一對(duì)相互作用力,所以:F=-FN=-m(g-a)負(fù)號(hào)表示與支持力方向相反,即向下.2.以小車(chē)作為參考系,小車(chē)做變速運(yùn)動(dòng),小車(chē)從靜止開(kāi)始以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)(此時(shí)設(shè)向右為正),小球除了受到真實(shí)的力重力G和繩子的拉力F外,還受到方向向左的慣性力F,因此小球向左偏離,當(dāng)偏離豎直方向?yàn)槟骋唤嵌葧r(shí),F和G的合力與慣性力大小相等、方向相反,小球相對(duì)于車(chē)廂靜止.教師總結(jié)當(dāng)我們引入慣性力后,就可以使一些問(wèn)題得以解決.例如研究大氣和海水流動(dòng)這類(lèi)大范圍的運(yùn)動(dòng),要考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,這時(shí)地面參考系不能認(rèn)為是慣性系,而是非慣性系.由于人們生活在地球上,用地面作參考系比較習(xí)慣,故只能引入慣性力去解決這類(lèi)問(wèn)題.但我們?cè)诟咧须A段對(duì)這部分內(nèi)容不作要求,同學(xué)們只要簡(jiǎn)單了解一下就可以了.三、小結(jié)本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系，叫慣性系.2.牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系，叫非慣性系.3.為了在非慣性系中研究問(wèn)題的方便，引入了一種形式上假想的力，叫慣性力.它沒(méi)有施力物體.四、作業(yè)1.閱讀本節(jié)課文，并查找資料，了解廣義相對(duì)論的知識(shí).2.思考題：“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”，請(qǐng)同學(xué)們分析一下，“小小竹排江中游”是選擇什么作為參考系？這個(gè)參考系是慣性參考系還是非慣性參考系？“巍巍青山兩岸走”是選擇什么作為參考系？它是慣性系還是非慣性系？參考答案：“小小竹排江中游”是以河岸景物為參考系，屬于慣性系；“巍巍青山兩岸走”是以竹排為參考系，若竹排勻速運(yùn)動(dòng)則是慣性系.若竹排變速運(yùn)動(dòng)則是非慣性系.五、板書(shū)設(shè)計(jì)