高中物理 第四章 第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律配套课件 粤教版必修1.ppt

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 1 古希腊哲学家亚里士多德根据一些经验认为力是 物体运动的原因 直到17世纪 意大利著名物理学家伽利略根据 理想实验 打破了凭直觉得出的力是 物体运动 的原因这一错误观点对人们的束缚 维持 维持 2 一切物体总会保持 状态或 状态 直到有 迫使它改变这种状态为止 匀速直线运动 3 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 情况无关 静止 外力 匀速直线运动状态或静止状态 固有属性 4 坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带 这主要是为了当下列哪种情况出现时 减轻可能对人造成的伤 害 b 车速太慢d 紧急刹车 a 车速太快c 突然启动答案 d 5 下列说法正确的是 a 如果物体在运动 那么它受到的合力一定不为零b 力是使物体做变速运动的原因c 撤出作用力 运动物体最终总要停下来d 力只能改变物体运动速度的大小解析 物体做匀速直线运动时 所受合外力为零 选项a错误 力是改变物体状态的原因 选项b正确 撤出作用力 物体不受外力 物体保持原来的运动状态不变 选项c错误 力能改变物体运动的状态 即改变速度的大小和方向 选项d错误 答案 b 知识点1伽利略的理想实验 看图4 1 1 讨论下列问题 原来的高度 图4 1 1 1 如图甲所示 让小球沿一个斜面从静止滚下来 小球将滚上另一个斜面 如果没有摩擦 小球将上升到 2 如果将斜面倾角变小 如图乙所示 小球在这个斜面上要达到原来的高度就要通过更长的路程 3 继续减小斜面的倾角 如图丙所示 使它最终成为水平面 小球就再也达不到原来的高度 而应 以恒定的速率永远 4 伽利略的结论 力 维持物体运动的原因 运动下去 不是 1 伽利略理想实验表明 1 一旦物体具有某一速度 如果它不受力 它将以这一速度匀速直线运动下去 也就是说 力不是维持物体速度的原因 而是改变物体速度的原因 2 因为不可能消除一切阻力 也不能把水平木板做得无限 长 所以这个实验是 理想实验 2 伽利略的实验虽然是想象中的实验 但并不是脱离实际的主观臆想 而是建立在可靠的事实基础之上 把实验与逻辑推理结合在一起得出来的 3 在自然科学的理论研究中 理想实验作为一种抽象思维的方法 可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解 可以进一步揭示客观现象与过程之间的内在关系 并由此得出结论 4 不受外力的含义说明 理想状态 不受外力 受到外力且合力为零 例1 关于伽利略的理想斜面实验 下列说法正确的是 a 完全是理想的 没有事实基础b 虽是理想推想 但我们实际可做到c 是以可靠事实为基础 将实验与逻辑推理相结合 更深刻地反映了自然规律d 以上说法都不对解析 伽利略理想实验 是以可靠事实为基础 抓住主要因素 忽略次要因素 从而更深刻地揭示自然规律 由于生活中不存在绝对光滑的物体 所以我们无法验证 答案 c 触类旁通 1 双选 理想实验是科学研究中的一种重要方法 它把可靠的事实和合理的推论结合起来 可以深刻地揭示自然规律 关于 伽利略的理想实验 下列说法正确的是 a 只要接触面做得相当光滑 物体在水平面上就能匀速运动下去b 这个实验实际上是永远无法做到的c 利用气垫导轨 就能使实验成功d 虽然是想象中的实验 但它是建立在可靠的实验基础上的 解析 理想实验在实际情况下是永远不能实现的 其条件永远是理想化的 即使接触面 相当光滑 也不会达到没有摩擦力的程度 利用气垫导轨当然也不能实现 理想 的条件 仍然存在一定的摩擦力 只不过摩擦力很小而已 不过 理想实验是从实践中总结 提炼 加工出来的 是建立在可靠的实验基础之上的 它能够由观察或实验的结果来检验 答案 bd 知识点2牛顿第一定律 探讨下列问题 1 如图4 1 2所示 根据汽车中乘客出现的情况 可以判 断 这辆汽车现在是如何运动的 图4 1 2 答案 汽车在减速 或者突然刹车 2 火车在水平轨道上匀速行驶 小明站在一节车厢头 想道 如果我不断地竖直向上跳 由于火车在前进 那我将会到达车厢尾去 小明这一想法 实现 因为小明跳起后水平方向上 水平方向运动的位移跟火车的位移 不可能 保持原来的状态 相等 1 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 直到有外力迫使它改变这种状态为止 2 意义 1 指出一切物体都具有惯性 2 指出力是产生加速度的原因 力不是使物体运动或维持 物体运动的原因 而是改变物体运动的原因 3 物体的运动状态的改变表现为速度的变化 而速度是矢 量 可能是速度大小或者方向改变 或两者都改变 例2 双选 关于牛顿第一定律 下列说法正确的是 a 牛顿第一定律是实验定律 可以通过实验验证b 实际上不存在不受外力作用的物体 所以牛顿第一定律没有实际意义c 牛顿第一定律说明运动不需要力来维持d 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 解析 牛顿第一定律是在可靠的事实基础上加以逻辑推理而得出来的 不是实验定律 它反映的是物体在不受外力作用下所遵循的运动规律 由于自然界不受外力作用的物体是不存在的 所以无法用实验去验证 但生活中 受到外力且合力为零 和 不受外力作用 是等效的 所以牛顿第一定律仍具有实际意义 牛顿第一定律揭示了力和运动的关系 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动状态的原因 答案 cd 触类旁通 2 双选 下列现象中 体现了 力是改变物体运动状态的原 因 的思想的是 a 树欲静而风不止b 行驶的汽车关闭发动机后逐渐停下来c 汽车在平直公路上匀速行驶d 用力推车而车不动解析 由于有力的作用 树由静到动 运动状态发生了改变 关闭发动机后 由于摩擦力的作用 汽车速度不断减小至停下来 运动状态发生了改变 所以本题应选ab 答案 ab 例3 以下关于物体运动状态改变的说法中 正确的是 a 速度大小不变 运动状态就不变b 速度方向不变 运动状态就不变c 只有速度的大小和方向都改变了 才能说运动状态改变了d 只要速度的大小和方向其中任意一个变了 运动状态就发生了变化解析 所谓运动状态的改变就是指速度矢量的变化 可以是速度的大小变化 方向不变 可以是速度的方向变化 而大小不变 也可以是速度的大小和方向都发生变化 答案 d 触类旁通 3 双选 下列几种情况中 哪一种物体的运动状态没有发生 变化 a 物体做自由落体运动b 停在站台的火车c 运动员以恒定速率沿圆形跑道跑步d 物体在斜面上匀速滑下解析 运动状态不变指的是速度的大小和方向均不变 a选项中速度的大小增大了 c选项中速度的方向改变了 所以本题应选bd 答案 bd 知识点3惯性情景一 如图4 1 3所示 往一个玻璃杯内盛半杯水 上面盖一块塑料薄板 板上放一个鸡蛋 用小棒猛击塑料板 塑料板飞出 鸡蛋则稳稳地落入杯中 图4 1 3 图4 1 4 情景二 如图4 1 4所示 小车上竖直放置一块木块 使木块与小车一起向右匀速直线运动 讨论 1 情景一中 用小棒猛击塑料板 塑料板飞出 鸡蛋则 2 情景二中 当小车制动时 车上的木块会 倾倒 原因是木块上半部分保持原来的 状态 3 物体保持原来的 状态或 状态的性质叫做惯性 落入怀中 匀速直线运动 向右 匀速直线运动 静止 1 惯性是物体的固有属性 一切物体都具有惯性 2 惯性与物体受力的情况 运动情况及地理位置均无关 质量是物体惯性大小的唯一量度 质量越大 惯性越大 3 惯性不是力 而是物体本身固有的一种性质 因此说 物体受到了惯性作用 产生了惯性 受到惯性力 等都是错误的 4 惯性和惯性定律不同 惯性是物体本身的固有属性 是无条件的 而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律 例4 2012年惠州测试 对下列现象解释正确的是 a 在一定拉力作用下 车沿水平面匀速前进 没有这个拉力 小车就会停下来 所以力是维持物体运动的原因b 向上抛出的物体由于惯性 所以向上运动 以后由于重力作用 惯性变小 所以速度也越来越小c 急刹车时 车上的乘客由于惯性一样大 所以都会向前倾倒d 质量大的物体运动状态不容易改变 是由于物体的质量大 惯性也就大的缘故 解析 撤去拉力 车停止前进 是车受摩擦力的结果 a错误 向上抛出的物体 因重力作用 速度变小 但惯性不变 b错误 急刹车时 车上的乘客都向前倾倒 是因为他们都有惯性 但不能得出他们的惯性大小关系 c错误 物体的质量越大 惯性越大 运动状态越不容易改变 答案 d 触类旁通 4 下述说法中正确的是 a 汽车以更高速度行驶时具有更大的惯性b 物体静止时有惯性 一旦运动起来运动状态就发生改变 物体也就失去了惯性c 在相同的外力作用下 获得加速度大的物体惯性小d 物体做匀速直线运动时具有惯性 但合外力不为零时惯性将消失 解析 惯性是物体的固有属性 在经典力学框架下 惯性的大小只与物体的质量有关 与物体的运动状态或是否受力无关 在相同的外力作用下 运动状态越易改变惯性越小 答案 c 有关惯性的解题技巧与方法1 涉及惯性问题的分析思路 1 明确研究物体原来的运动状态 2 当外力作用在该物体的某一部分 或外力作用在与该物体有关联的其他物体上 时 这部分的运动状态的变化情况 描述该部分运动状态时 一般以与其关联的物体作为参考系 3 该物体由于惯性保持怎样的运动状态 最后出现怎样的 情况 2 关键点 1 一是物体具有惯性 有维持原来的运动状态的性质 2 二是力是改变物体运动状态的原因 3 物体惯性的大小只与其质量有关 质量越大 惯性越大 质量越小 质量越小 3 物体的运动状态的变化的情况 1 速度的方向不变 只有大小改变 2 速度的大小不变 只有方向改变 3 速度大小和方向都改变 例5 一天 下着倾盆大雨 某人乘坐列车时发现 车厢的双层玻璃窗内积水了 列车进站过程中 他发现水面的形状如 图中的 a b c d 解析 列车匀速运动时 水速等于车速 列车进站时刹车 速度减小 而水由于惯性仍要保持原来较大