2012高中物理 4.1 伽利略的理想实验与牛顿第一定律 9课件 粤教版必修1

1、学案学案1 伽利略的理想实验与伽利略的理想实验与牛顿第一定律牛顿第一定律第四章第四章 力与运动力与运动 如同如同“重的物体比轻的物体下落的快重的物体比轻的物体下落的快”这这个观点一，个观点一，“力是维持物体运动的原因力是维持物体运动的原因”这个这个观点在物理学发展史上存在了很多年，主要观点在物理学发展史上存在了很多年，主要原因是这两个问题与实际生活联系很密切，原因是这两个问题与实际生活联系很密切，而生活中在证明这两个问题时阻力往往无法而生活中在证明这两个问题时阻力往往无法忽略，所以造成了研究的困难，我们学习了忽略，所以造成了研究的困难，我们学习了这一节课以及前面对自由落体问题的研究方这一节课以

2、及前面对自由落体问题的研究方法，沿着大师们的足迹，寻找一条研究这一法，沿着大师们的足迹，寻找一条研究这一类问题的正确方法，自己学完之后总结一下，类问题的正确方法，自己学完之后总结一下，看自己在学习过程中学到了什么样的知识，看自己在学习过程中学到了什么样的知识，更重要的是学习到了什么样的研究问题的方更重要的是学习到了什么样的研究问题的方法，自己对研究这一类问题有没有独到的见解。法，自己对研究这一类问题有没有独到的见解。 动力学的奠基者是英国科学家牛顿动力学的奠基者是英国科学家牛顿(Isaac Newton,16431727)。他在。他在1687年出版的年出版的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理

3、中提出了三条运动定律中提出了三条运动定律,后人把它们总后人把它们总称为牛顿运动定律称为牛顿运动定律(Newton laws of motion),它们是整个动力学的基础。它们是整个动力学的基础。学点学点1 伽利略的理想实验伽利略的理想实验 如图所示，当轨道弯成曲线如图所示，当轨道弯成曲线的形状时，将钢珠从一边无初速地的形状时，将钢珠从一边无初速地释放，无摩擦时，钢珠将在释放，无摩擦时，钢珠将在上上升到原来的高度上上升到原来的高度.当轨道分别弯成当轨道分别弯成、时，钢珠仍将上升到原来的高度时，钢珠仍将上升到原来的高度.但轨道倾角越小，通过的路程将越大但轨道倾角越小，通过的路程将越大.若轨道水平，

4、则钢珠将达不到原来的高度，永远运动下去若轨道水平，则钢珠将达不到原来的高度，永远运动下去.伽利略的理想实伽利略的理想实验虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础之上的验虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础之上的.这类理想实这类理想实验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律而更深刻地揭示了自然规律.这种把可靠的事实和理论思维结合起来的科学这种把可靠的事实和理论思维结合起来的科学方法，值得很好的领会和学习方法，值得很好的领会和学习.爱因斯坦评价伽利略的贡献时说：伽利略

5、的爱因斯坦评价伽利略的贡献时说：伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一.伽利伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它，这就是伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它，这就是伽利略的发现的重大意义略的发现的重大意义.【例【例1】伽利略的斜面实验证明了】伽利略的斜面实验证明了( ) A.要物体运动必须有力的作用，没有力的作用物体将处于静止状态要物体运动必须有力的作用，没有力的作用物体将处于静止状态 B.要物体静止必须有力的作用，没有力的作用物体就运动要物体静止必须有力的作用

6、，没有力的作用物体就运动 C.物体不受外力作用时，一定处于静止状态物体不受外力作用时，一定处于静止状态 D.物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态 【解析【解析】伽利略的斜面实验虽然是假想的实验，但它是伽利略通过可靠的事实伽利略的斜面实验虽然是假想的实验，但它是伽利略通过可靠的事实构思出的构思出的“理想实验理想实验”，由于钢珠在斜面上下滑后，在无摩擦的情况下应上升到与，由于钢珠在斜面上下滑后，在无摩擦的情况下应上升到与原来相同的高度原来相同的高度. .若水平则会永远运动下去，即若物体不受外力时，则保持静止或匀若水平则会永远运动下去，即若

7、物体不受外力时，则保持静止或匀速直线运动状态速直线运动状态. .伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，更能深刻地反映自然规律，伽利伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，更能深刻地反映自然规律，伽利略的理想斜面实验程序如下：略的理想斜面实验程序如下：减小第二个斜面倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度减小第二个斜面倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度.两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面.如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度.继续减小第二个斜面的倾

8、角，最后使它成为水平面，小球沿水平面持续匀速运动继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球沿水平面持续匀速运动.请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是属于思维过程的推论，请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是属于思维过程的推论，下列选项正确的是（下列选项正确的是（ ）A.事实事实推论推论事实事实推论推论B.事实事实推论推论推论推论推论推论C.事实事实推论推论推论推论推论推论D.事实事实推论推论事实事实推论推论 1B学点学点2 牛顿第一定律牛顿第一定律 （1）牛顿第一定律：）牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外一切物体总保持匀速

9、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力迫使它改变这种状态为止. （2 2）这个定律指出了物体不受外力作用时的理想化的自然状态即匀速直线运动）这个定律指出了物体不受外力作用时的理想化的自然状态即匀速直线运动状态或静止状态状态或静止状态. .使我们认识到力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的使我们认识到力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因原因. .牛顿第一定律使人们对力和运动的关系获得了正确的认识牛顿第一定律使人们对力和运动的关系获得了正确的认识. . （3）物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫

10、做惯性，惯性，质量是质量是惯性大小的量度惯性大小的量度. . 惯性是物体的固有属性：惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性一切物体都具有惯性.世界是由物质组成的，而任何物世界是由物质组成的，而任何物质都有惯性，因为物质无处不在，所以惯性也无处不在，我们的世界是一个惯性的世质都有惯性，因为物质无处不在，所以惯性也无处不在，我们的世界是一个惯性的世界界. 惯性与物体的受力及运动状态无关惯性与物体的受力及运动状态无关：惯性是物体性质的一种，物体还有其他性惯性是物体性质的一种，物体还有其他性质，如导电性、导光性、导热性等等，这些性质并非所有的物质都有，但惯性是任何质，如导电性、导光性、导热性等等，这

11、些性质并非所有的物质都有，但惯性是任何物体都固有的一种性质物体都固有的一种性质.因而，物体的惯性与其外界因素无关，只与物体本身有关因而，物体的惯性与其外界因素无关，只与物体本身有关. 惯性不是力：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，而力是惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质，而力是物体对物体的作用，是改变物体运动状态的原因，二者在概念上有本质的区别物体对物体的作用，是改变物体运动状态的原因，二者在概念上有本质的区别. 质量是惯性大小的唯一量度：质量是惯性大小的唯一量度：质量大、惯性大，惯性的大小与物体所处的物理质量大、惯性大，惯性的大小与物体所处的物理环境

12、、地理位置及物体本身的运动状态无关环境、地理位置及物体本身的运动状态无关.生活中认为物体速度大则惯性大是一种错生活中认为物体速度大则惯性大是一种错误的观点误的观点.【例【例2】一天】一天,下着倾盆大雨下着倾盆大雨.某人乘坐列车时发某人乘坐列车时发 现现,车厢的双层玻璃窗内积水车厢的双层玻璃窗内积水 了了,列车进站列车进站 过程中过程中,他发现水面的形状如图中的（他发现水面的形状如图中的（ ） 【解析【解析】列车进站时刹车列车进站时刹车, ,速度减小速度减小, ,而水由于惯性仍要保持原来较大的速度而水由于惯性仍要保持原来较大的速度, ,所以水向前涌所以水向前涌, ,液面形状和选项液面形状和选项C

13、 C一致一致. . 惯性是物体的固有属性惯性是物体的固有属性,有利有弊有利有弊,请你举例说明惯性的利与弊请你举例说明惯性的利与弊. 1利用惯性的例子：向空中抛出物体，物体由于惯性继续前进一段；利用惯性的例子：向空中抛出物体，物体由于惯性继续前进一段；自行车停止用力蹬车时，由于惯性会继续前进；飞机在投弹时提前投自行车停止用力蹬车时，由于惯性会继续前进；飞机在投弹时提前投弹等等弹等等.防止惯性带来危害的例子：各种小型车辆前排乘坐的人必须系防止惯性带来危害的例子：各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带；乘坐公交车时，公交车突然停止时，必须抓住扶手；从行好安全带；乘坐公交车时，公交车突然停止时，必须抓

14、住扶手；从行驶的车辆上跳下来容易摔倒；汽车转弯时，乘客容易和车厢相撞，汽驶的车辆上跳下来容易摔倒；汽车转弯时，乘客容易和车厢相撞，汽车要减速行驶等等。车要减速行驶等等。【例【例3】下列关于牛顿第一定律的说法中】下列关于牛顿第一定律的说法中,正确的是（正确的是（ ） A.牛顿第一定律是实验定律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.惯性定律与惯性的实质是相同的惯性定律与惯性的实质是相同的 D.物体的运动不需要力来维持物体的运动不需要力来维持 【解析【解析】牛顿第一定律反映的是物体在不受力的情况下所遵循的规律牛顿第一定律

15、反映的是物体在不受力的情况下所遵循的规律, ,而不受力的物体是不存在的而不受力的物体是不存在的, ,故故A A项错误项错误; ;惯性是物体的一种属性惯性是物体的一种属性, ,而惯性定而惯性定律是反映物体的受力和运动状态改变的关系的规律律是反映物体的受力和运动状态改变的关系的规律, ,二者实质不同二者实质不同, ,故故C C项项错错; ;由定律知由定律知, ,物体的运动不需要力来维持物体的运动不需要力来维持, ,力是改变物体运动状态的原力是改变物体运动状态的原因因,B,B、D D项正确项正确.关于力和运动的关系，下列说法中正确的是关于力和运动的关系，下列说法中正确的是( )A.力是维持物体运动的

16、条件，同一物体所受到的力越大，它的速度越大力是维持物体运动的条件，同一物体所受到的力越大，它的速度越大B.作用在运动物体上的力消失后，物体运动的速度将不断减小作用在运动物体上的力消失后，物体运动的速度将不断减小C.放在水平桌面上的物体保持静止，是由于物体所受二力平衡放在水平桌面上的物体保持静止，是由于物体所受二力平衡D.物体运动状态发生变化是与作用在物体上的外力分不开的物体运动状态发生变化是与作用在物体上的外力分不开的 3B、C、D 【点拨【点拨】上述观点缺乏对实验思想的理解，没有透过现象看到问题的本质，对物理上述观点缺乏对实验思想的理解，没有透过现象看到问题的本质，对物理研究问题的方法缺乏认

17、识研究问题的方法缺乏认识. .伽利略的理想斜面实验是将可靠的事实和理论思维结合起来，伽利略的理想斜面实验是将可靠的事实和理论思维结合起来，透过事物的表面现象看其本质，它深刻地反映了自然规律透过事物的表面现象看其本质，它深刻地反映了自然规律. .事实上我们周围的物体，都要事实上我们周围的物体，都要受到这个力或那个力的作用，因此不可能完全用实验来直接证明得到结论受到这个力或那个力的作用，因此不可能完全用实验来直接证明得到结论. .但是，从理想但是，从理想实验得出的一切推论，都经受住了实践的检验，实质上这是一种间接证明的方法实验得出的一切推论，都经受住了实践的检验，实质上这是一种间接证明的方法. .

18、伽利略伽利略的理想实验为牛顿第一定律的建立奠定了坚实的基础的理想实验为牛顿第一定律的建立奠定了坚实的基础. .结论：上述观点是错误的结论：上述观点是错误的. .伽利略的理想斜面实验实质上是将实验事实和合理推理相结合伽利略的理想斜面实验实质上是将实验事实和合理推理相结合的产物，是一种科学抽象思维的体现的产物，是一种科学抽象思维的体现. . 2.烧锅炉的时候，用铲子添煤，铲子往往并不进入灶内，而是停在灶前，煤就顺铲烧锅炉的时候，用铲子添煤，铲子往往并不进入灶内，而是停在灶前，煤就顺铲子运动的方向进入灶内，这是为什么？子运动的方向进入灶内，这是为什么？ 【点拨【点拨】分析惯性问题，关键是注意两点分析惯性问题，关键是注意两点: :第一是分析研究对象开始时的运动状态；第一是分析研究对象开始时的运动状态；第二是分析研究对象受力后怎样改变运动状态，由于惯性将会产生什么结果第二是分析研究对象受力后怎样改变运动状态，由于惯性将会产生什么结果. .在分析问题在分析问题时一般都要涉及两个物体或是一个物体的两部分，即有两个研究对象，只要将它们对比时一般都要涉及两个物体或是一个物体的两部分，即有两个研究对象，只要将它们对比分析，就可得出结果分析，就可得出