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第六章力與運動導(dǎo)學(xué)案 課型： 新授 主備人： 審核人：初二物理組 對科學(xué)探究能力的基本要求 1．能初步描述實驗數(shù)據(jù)或有關(guān)信息。 2．能對收集的信息進行簡單的比較。 3．能進行簡單的因果推理。 4．經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律的過程。 5．嘗試對探究結(jié)果進行描述和解釋。 6．認(rèn)識分析論證在科學(xué)探究中是必不可少的。 科學(xué)內(nèi)容 ◇ 知道二力平衡條件。了解物體運動狀態(tài)變化的原因。 ◇ 通過實驗探究，理解物體的慣性。能表述牛頓第一定律。 本章概述 1．基本要求 本章講述力與運動的關(guān)系，是力學(xué)的重點章節(jié)之一。本章在“知識與技能”方面，要求師生通過實驗探究，理解牛頓第一定律；知道二力平衡條件。在“過程與方法”方面，要求學(xué)生經(jīng)歷牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)，領(lǐng)悟“分析與論證”這個探究環(huán)節(jié)，同時認(rèn)識理想實驗的科學(xué)研究方法，通過書面或口頭表述牛頓第一定律，初步具有評價和聽取反饋意見的意識。有初步的信息交流能力。希望學(xué)生能夠運用已知的科學(xué)規(guī)律去解釋二力平衡的條件，掌握等效替代的科學(xué)方法，具有初步的分析概括能力。在“情感態(tài)度與價值觀”方面，要求學(xué)生通過對本章三個實驗探究活動的參與養(yǎng)成實事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，不迷信權(quán)威，并認(rèn)識到交流與合作的重要性，有主動與他人合作的精神。 2．本章編寫思路 因為本章著力體現(xiàn)力和運動的關(guān)系，所以在設(shè)置上就力求體現(xiàn)“如果物體受到了力的作 用，其相應(yīng)的運動狀態(tài)會怎樣?”的思路。第一節(jié)“科學(xué)探究——牛頓第一定律”展示當(dāng)物體不受任何外力作用的時候，將處于什么樣的運動狀態(tài)；現(xiàn)實中任何物體都會受到力的作用，如何體現(xiàn)多個力對物體的作用；當(dāng)物體受到同一直線上兩個力的作用時，其運動狀態(tài)又如何? 這就是第二節(jié)“力的合成”關(guān)注的問題；第三節(jié)“力的平衡”體現(xiàn)的是當(dāng)物體受到的合力為零時，物體的運動狀態(tài)。 本章的這三節(jié)都以實驗探究為核心進行設(shè)置，主要是讓學(xué)生通過對本章的參與，獲取 “分析與論證”的能力?！翱茖W(xué)探究——牛頓第一定律”要求學(xué)生能對收集的信息進行簡單的比較，能進行簡單的因果推理，經(jīng)歷從實驗中歸納科學(xué)規(guī)律的過程，最后用自己的語言表述推理的結(jié)果；“力的合成”要求學(xué)生收集、分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論；“力的平衡”要求學(xué)生通過對假設(shè)的論證，獲取結(jié)論。隨著對本章的深入學(xué)習(xí)：讓學(xué)生逐步體會《標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于“分析與論證”的要求。 3．全章內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖 牛頓第一定律 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識與技能 (1)知道牛頓第一定律的內(nèi)容。(2)知道慣性的概念 2、過程與方法 (1) 探究牛頓第一定律。(2)通過活動體驗任何物體都具有慣性 【情感、態(tài)度與價值觀】 通過活動和閱讀感受科學(xué)就在身邊 【教學(xué)重點】 1、探究牛頓第一定律。2、認(rèn)識生活中的慣性現(xiàn)象 【教學(xué)難點】 1、探究牛頓第一定律實驗結(jié)論的進一步分析2、對牛頓第一定律文字?jǐn)⑹龅睦斫? 3、怎樣解釋慣性現(xiàn)象。 【學(xué)習(xí)器材】 【學(xué)習(xí)過程】 一、學(xué)前準(zhǔn)備： 1.一切物體總保持 狀態(tài)或 狀態(tài)，直到有 迫使它改變這種狀態(tài)為止。 2.伽利略的理想實驗說明了 。 3.物體保持 的性質(zhì)叫做慣性，慣性是物體的 ，與物體的運動情況或受力情況 。 二、課堂交流與達標(biāo)導(dǎo)學(xué)： （一）交流預(yù)習(xí)情況： 1.展示預(yù)習(xí)成果：交流你的思考和疑惑（含實驗情況）。 2.討論：通過預(yù)習(xí)，你想了解學(xué)習(xí)哪些知識：______________________ ______________________________________________________________ （二）知識深化探究： 一、亞里士多德的觀點 觀察課本P100圖,思考相關(guān)的問題。這種“物體的運動需要力去維持”的觀點在歷史上曾被沿用兩千多年,但沿用兩千年是否就一定正確呢？與同學(xué)交流。 二、牛頓第一定律 1．自學(xué)課本P101，了解伽利略觀點。 2．科學(xué)探究 （1）將滑塊放在斜面上，放手讓滑塊滑下，到水平面上后會立即停止前進嗎？ 猜想：你認(rèn)為滑塊在木板上前進的距離遠(yuǎn)近與哪些因素有關(guān)？ 影響滑塊前進距離的因素 （2）思考：如果要研究滑塊在水平面上前進的距離和水平面對它的摩擦力的關(guān)系，你認(rèn)為應(yīng)該如何進行？你能設(shè)計出一個研究方案嗎？ 學(xué)法指導(dǎo)：讓其它因素相同，通過改變水平面的情況（即讓滑塊在粗糙程度不同的表面上運動），再比較前進的距離與摩擦力的關(guān)系。 相同因素包括 改變的條件 (3)實驗中應(yīng)觀察哪些現(xiàn)象？比較哪些量？你能設(shè)計一個記錄表格嗎？ (4)分別實驗，觀察、記錄、完善表格。 (5)思考分析： a、三種表面誰光滑，摩擦力最??？從三次實驗現(xiàn)象可以得到怎樣的描述？ 。 b、若表面更光滑，則滑塊所受摩擦力將 ,前進距離 ,速度減小的程度 。 c、若表面光滑到摩擦力為0滑塊會怎樣 比較推理的結(jié)果，能得到結(jié)論:運動的物體在不受外力時會 。 想一想 靜止的物體在不受外力時，會 。 至此牛頓總結(jié)出牛頓第一定律。 3．思考討論：該定律能直接用實驗驗證嗎？ 這種建立在實驗的基礎(chǔ)上，通過邏輯推理得到理想狀況下的結(jié)論，也是研究物理的一種方法． 4．小結(jié)：回顧定律的得出過程。作為舉世公認(rèn)的、最卓越的科學(xué)巨匠，牛頓仍謙遜地說："如果說我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在了巨人的肩上。談一談你的體會。 三、慣性 1 、認(rèn)識慣性 （1）閱讀P103內(nèi)容，思考什么叫慣性。同學(xué)交流。 讀一讀 我國以前有人用“動者恒動，靜者恒靜”來表述物體的慣性．這句話可以做如下解釋．物體具有保持原有的運動狀態(tài)不變的性質(zhì)．物體運動時要保持運動狀態(tài)不變；物體靜止時要保持靜止?fàn)顟B(tài)不變．恒是永久的意思，即原有的運動狀態(tài)會永久保持，直到有力的作用才能使它的運動狀態(tài)改變． 做一做 拿一個小紙條放在桌邊上，在紙條上壓一個立著放的鋼筆帽，將紙條迅速抽出，鋼筆帽不倒． 想一想 請解釋當(dāng)紙條抽出時，筆帽為什么不倒？ 鋼筆帽是 的．當(dāng)紙條迅速抽出時，由于筆帽有 還要保持 狀態(tài)，所以筆帽不倒． (3)看課本圖6-10 討論交流：為什么錘頭松了木工師傅把錘柄在凳子上撞擊幾下，錘頭就能緊緊地套在錘柄上？ 錘子向凳子撞擊時，錘頭和錘柄一起 ，錘柄撞到凳子受到力作用，運動狀態(tài)改變而停止運動，錘頭由于具有 繼續(xù)向下運動使錘柄套緊。 (4)和同學(xué)們談一下乘坐公交車，公交車啟動、剎車時身體的感受。 剎車前木塊和小車一起運動．剎車時，木塊底部和小車都 了，但是由于有 ，木塊上部還要保持向前 ，所以木 傾倒． 2、舉例寫出你觀察到的在生產(chǎn)、生活以及交通運輸?shù)确矫姘l(fā)生的慣性現(xiàn)象的兩個例子，并結(jié)合所舉事例分別說明如何防止或利用慣性。 3、通過以上例子:一切物體在 情況下都具有慣性，慣性是物體的 。 四、我的收獲和疑惑： 1.收獲（知識結(jié)構(gòu)）： 2.疑惑： _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 五、拓展與延伸（課后探究）： 1、歷史上首先正確認(rèn)識力和運動的關(guān)系，推翻“力是維持物體運動的原因“的物理學(xué)家是：（ ） A、阿基米德； B、牛頓； C、伽里略； D、以上三個都不是 2、關(guān)于慣性，下列說法中正確的是( ) A、物體靜止時有慣性，運動時沒有慣性； B、物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)時才有慣性； C、物體受力作用時才有慣性； D、物體的慣性與運動狀態(tài)或是否受力無關(guān)。 3、我國公安部門規(guī)定：在高速公路上，汽車駕駛員和乘客都要系上安全帶，主要是為了減輕下列哪種情況下可能造成對人身的傷害( ) A、汽車加速 B、汽車速度過快 C、緊急剎車 D、汽車突然啟動 4、汽車在緊急剎車的過程中，總要滑行一段距離才能停下來，原因是汽車 ；當(dāng)雨天路面有水時，輪胎與地面間的摩擦變 ，在同樣車速條件下，汽車在緊急剎車后滑行的距離將比路面沒有水時變 ．因此，司機駕車要注意：“雨天路滑，小心慢行”。 5、閱讀理解 汽車剎車之后 現(xiàn)代社會汽車大量增加，發(fā)生事故的一個重要原因是遇到意外情況時汽車不能立即停止，因為司機從看到情況到肌肉動作操縱制動器需要一段時間，這段時間叫反應(yīng)時間，在這段時間內(nèi)汽車要前進一段距離，叫反應(yīng)距離。從操縱器剎車 到車停下來，汽車又要前進一段距離，這段距離叫制動距離。以上兩段距離之和即為汽車的停車總距離。 下面是一個機警的司機開一輛保養(yǎng)得很好的汽車在干燥的公路上以不同的速度行駛時，測得的剎車后的反應(yīng)距離和制動距離。 速度υ/kmh-1 反應(yīng)距離s1/m 制動距離s2/m 停車總距離s/m 40 7 8 15 50 9 13 22 60 11 20 31 70 15 34 49 80 19 54 73 閱讀后回答： (1)影響汽車制動距離的主要因素是什么？ (2)在交通要道為什么對機動車輛的最大速度要限制？ (3)你認(rèn)為在雨雪天制動距離將怎樣變化？司機在雨雪天氣應(yīng)注意什么問題？ 【教(學(xué))后記】 力的合成 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與技能：1.知道理合力的概念。2.知道同一直線上二力的合成的法則。 過程與方法：1.經(jīng)歷同一直線上二力的合成規(guī)律的探究。 2.應(yīng)用同一直線上二力的合成規(guī)律解決實際問題。 情感態(tài)度與價值觀：1.在生活中利用合力的方向具有的規(guī)律為生產(chǎn)服務(wù)。 2.利用多個力可以合成更大的力的規(guī)律解決動力問題。 【教學(xué)重點】讓學(xué)生通過對實驗探究的參與，認(rèn)識同一直線上二力合成的情況。 【教學(xué)難點】讓學(xué)生了解等效替代的科學(xué)方法，認(rèn)識等效替代對物理發(fā)現(xiàn)的重要作用。 【學(xué)習(xí)器材】彈簧、滑輪、鉤碼、細(xì)線等。 【學(xué)習(xí)過程】 一、學(xué)前準(zhǔn)備： 1. 如果一個力產(chǎn)生的作用效果跟幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的 。組成合力的每一個力叫 。 2. 同一直線上，方向相同的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小 ，方向跟這兩個力的方向 ，即 。 3. 同一直線上，方向相反的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小 ，方向跟這兩個力的方向 ，即 。 二、課堂交流與達標(biāo)導(dǎo)學(xué)： （一）交流預(yù)習(xí)情況： 1.展示預(yù)習(xí)成果：交流你的思考和疑惑（含實驗情況）。 2.討論：通過預(yù)習(xí)，你想了解學(xué)習(xí)哪些知識：______________________ ______________________________________________________________ （二）知識深化探究： 一、合力 觀察課本P106圖6-14及圖6-15 。 想一想在這兩幅圖中，發(fā)動機對航船的作用效果與多個船帆對航船共同作用效果一樣嗎？一只甲殼蟲對樹葉的作用效果與數(shù)只螞蟻共同作用效果一樣嗎？ 能否舉出生活中一個力作用的效果與兩個力共同作用而產(chǎn)生的效果相同的實例。 ※ 這里所說的效果相同，在物理學(xué)中我們叫它等效，也可以叫等效代替，在學(xué)習(xí)物理中建立等效的觀念十分重要． 二、同一直線上二力的合成 觀察課本P107圖6-16及圖6-17。在以上兩個例子中，你認(rèn)為同一直線上二力的合成有幾種情況？ 【提出問題】 你認(rèn)為合力的大小和方向是怎樣的？ 【猜想假設(shè)】 【進行實驗與收集證據(jù)】 按照課本P107實驗探究完成實驗。 【分析與論證】 1．同一直線上，方向相同的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小 ，方向跟這兩個力的方向 ，即F= ； 2．同一直線上，方向相同的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小 ，方向跟這兩個力的方向 ，即F= ； 【交流】 你在實驗中遇到了哪些問題，還有哪些疑問？ 閱讀課本P109交流與討論部分，并思考提出的問題。 四、我的收獲和疑惑： 1.收獲（知識結(jié)構(gòu)）： 2.疑惑： _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 五、拓展與延伸（課后探究）： 1．如圖6-2-1所示，兩個小孩能提起一桶水，一個大人同樣能提起一桶水，這個現(xiàn)象表明。 2．一輛小車重200 N，放在光滑水平地面上，甲用50 N水平力向東拉，乙用30 N的水平力向東推，求這輛小車在水平方向所受的合力大小和方向． 3．作用在一個物體上、同一直線上的兩個力8N和3N，它們的合力最小為 N，最大為 N． 4. 彈簧測力計下掛有15N的物體，當(dāng)用手豎直向上托住這個物體時，彈簧測力計的示數(shù)是10N，則手對物體向上力的大小是 N。 5．用8N豎直向下的力把重5N的木板壓在地面上，地面受到的壓力是 ；如果用同樣大小的力把同樣重的木板壓在天花板上，天花板受到木塊的壓力是 。 6．直升飛機用6500N的力向上吊起質(zhì)量為600kg的鐵塔，這個鐵塔受到的合力是多大?方向如何?(g=10N/kg) 7．有兩個力F1、F2作用在同一物體上，當(dāng)F1、F2方向相同時，其合力大小為100N；當(dāng)F1、F2方向相反時，其合力大小為50N，且與F1方向相同，求F1、F2的大小。 【教(學(xué))后記】 力的平衡 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 認(rèn)識到在平衡力作用下，物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。 2. 對處于平衡狀態(tài)的物體進行受力分析，認(rèn)識平衡力的概念。 3. 在探究實驗中要求自己處理實驗數(shù)據(jù)，并從對數(shù)據(jù)的分析處理中認(rèn)識二力平衡的條件。 4. 應(yīng)用二力平衡的知識分析、解決簡單的問題。 5.在討論與交流中感受在力的平衡狀態(tài)下物體的運動狀態(tài)。 【情感、態(tài)度與價值觀】 通過活動和閱讀感受科學(xué)就在身邊。 【學(xué)習(xí)重難點】 重點：二力平衡條件 難點：二力平衡條件的應(yīng)用 【學(xué)習(xí)器材】 【學(xué)習(xí)過程】 一、學(xué)前準(zhǔn)備： 1. 在物理學(xué)中人們把靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運動狀態(tài)叫做 狀態(tài)。 2. 物體如果在兩個力的作用下，處于平衡狀態(tài)，這兩個力就稱為 ，也叫二力平衡。 3. 當(dāng)一個物體受到兩個力作用時，二力平衡的條件是：兩個力大小 、方向 、作用在 上。 二、課堂交流與達標(biāo)導(dǎo)學(xué)： （一）交流預(yù)習(xí)情況： 1.展示預(yù)習(xí)成果：交流你的思考和疑惑（含實驗情況）。 2.討論：通過預(yù)習(xí)，你想了解學(xué)習(xí)哪些知識：______________________ ______________________________________________________________ （二）知識深化探究： 一、二力平衡 觀察課本P110圖6-20、6-21及圖6-22 。 想一想 當(dāng)物體受到外力作用時， （能或不能）保持靜止或勻速直線運動？ 物體如果在兩個力的作用下，能保持 或 ，我們就說該物體處于平衡狀態(tài)。這兩個力就互稱為 。 圖6-20、6-21及圖6-22中的充氣船、繩及飛機，都處于 狀態(tài)，都受到 力的作用。 （1）觀察圖6-23，蛋糕在托盤上靜止不動，處于平衡狀態(tài)，作用在蛋糕上的 和 時一對平衡力。 （2）觀察圖6-24，跳傘運動員能勻速下降，處于平衡狀態(tài)，運動員和降落傘作為整體受到的 和 時一對平衡力。 試一試 請在圖6-25中畫出靜止在水平桌面上的飲料瓶的受力示意圖。 二、二力平衡條件 在課本P112圖6-26二力平衡的實驗中 （1）當(dāng)兩個盤子里裝著砝碼質(zhì)量相同時，玩具小車在水平方向上受到的兩個力大小 （相等、不相等），方向 （相同、相反）， （是、否）在同一直線上，玩具小車 （平衡、不平衡）。 （2）若把玩具小車轉(zhuǎn)動一小角度，此時兩個力 （是、否）在同一直線上；松手后，玩具小車 （能、否）靜止。 （3）若在右邊的盤子里再加一個砝碼，而左邊的盤子不增加砝碼，此時玩具小車 。（平衡、不平衡），受到的兩個力大小 （相等、不相等），方向 （相同、相反）， （是、否）在同一直線上。 以上實驗結(jié)果表明： 當(dāng)一個物體受到兩個力作用時，二力平衡的條件是：兩個力大小 、方向 、作用在 上。 想一想 當(dāng)物體受到兩個力作用并且二力平衡時，物體受到的合力為 。 做一做 用彈簧測力計吊50g鉤碼，使鉤碼勻速上升或下降，觀察測力計示數(shù)是否變化。為什么？若使鉤碼變速上升或下降，觀察測力計示數(shù)是否變化。為什么？ 四、我的收獲和疑惑： 1.收獲（知識結(jié)構(gòu)）： 2.疑惑： _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 五、拓展與延伸（課后探究）： 1. 下列情況下，物體受平衡力作用的是[ ] A．蘋果從樹上落下來 B．汽車在彎道上勻速轉(zhuǎn)彎 C．物體在斜坡上勻速直線滑下 D．向上拋出的石塊 2. 下列說法中正確的是[ ] 　　　A．物體處于靜止或勻速直線運動時，一定只受兩個力作用 　　　B．物體如果有外力作用，不可能處于勻速直線運動和靜止?fàn)顟B(tài) 　　　C．兩個力作用在一條直線上，大小相等，方向相反，這兩個力一定是平衡的 　　　D．一個物體的運動方向在不斷改變，它受到的力一定不平衡 3. 一個物體受到兩個力的作用，這兩個力的三個要素完全相同，那么這兩個力[ ] 　　　A．一定不是平衡力 B．一定是平衡力 　　　C．可能是平衡力 D．條件不足，無法判斷 4. 天花板上吊一盞燈，吊線的重力忽略不計，下列各對力中屬于平衡力的是 [ ] 　　　A．燈受到的重力和吊線對燈的拉力 　　　B．燈對吊線的拉力和吊線對燈的拉力 　　　C．天花板對吊線的拉力和吊線對燈的拉力 　　　D．天花板對吊線的拉力和吊線對天花板的拉力 5. 某人用力50N的力提起水平地面的重為200N一只箱子，但箱子沒有動，箱子受到的合力為 [ ] A．200N． B．250N C．150N　　　　 D．0N 6. 汽車在1500牛牽引力作用下,沿水平路面向東做勻速運動,汽車受摩擦力為______牛，方向向_______；若汽車行駛的牽引力減小為1200N，則汽車將做______運動. 汽車所受合力是______N，方向向_______。 7. 起重機的鋼絲繩吊著5103N的重物，當(dāng)物體以0.5m/s的速度勻速提升時，鋼絲繩對重物的拉力是_____N；當(dāng)物體以1m/s的速度勻速下降時，鋼絲繩對重物的拉力______5103N；當(dāng)物體以1.5m/s的初速度加速提升時，鋼絲繩對重物的拉力______5103N；當(dāng)物體以1.5m/s的初速度減速提升時，鋼絲繩對重物的拉力_____5103N，當(dāng)物體靜止在半空中時，鋼絲繩對重物的拉力_______5105N。（選填“大于”、“等于”或“小于”） 【教(學(xué))后記】 力與運動的復(fù)習(xí)總結(jié) 基本要求： （1）知道牛頓第一定律。 （2）知道什么是慣性，會解釋簡單的慣性現(xiàn)象。 （3）知道什么是合力和同一直線二力合成的法則。 （4）知道什么是力的平衡和二力平衡的條件，會應(yīng)用二力平衡的知識分析、解決簡單的問題。 重點： 牛頓第一定律 慣性 同一直線上二力的合成法則 　　二力平衡條件 難點： 牛頓第一定律的得出及含義 　　力的平衡及二力平衡條件 主要內(nèi)容的講解： 一. 關(guān)于牛頓第一定律和慣性的主要內(nèi)容回憶 1. 亞里士多德的觀點： 古希臘的學(xué)者亞里士多德早在兩千年前就提出“力是維持物體運動的原因”。他的根據(jù)是一個物體（例如一輛車）運動起來后必須用力才能使它不停地運動下去，失去力的作用，運動會停下來．初看起來，他的觀點似乎符合實際情況，所以這個觀點在人類的歷史上統(tǒng)治了近一千七百年。 2. 科學(xué)家對力和運動的關(guān)系問題的研究及結(jié)論： a、伽利略的理想實驗和我們的教學(xué)實驗： b、笛卡爾的補充 c、牛頓的總結(jié) 英國的著名物理學(xué)家牛頓總結(jié)了前人研究的成果，建立了力和運動的關(guān)系的第一條規(guī)律，牛頓第一定律。 　　一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這就是著名的牛頓第一定律。 d、由牛頓第一定律，我們可以得出以下幾個方面的問題， （1）勻速直線運動不需要外力來維持。 （2）力是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。 （3）任何物體都有一種性質(zhì)，也就是保持自己原有的運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫做慣性。慣性是物體本身固有的一種屬性。任何物體在任何時候都有慣性。它只與物體的質(zhì)量有關(guān)系。 （4）慣性是維持物體做勻速直線運動的原因。 （5）牛頓第一定律又叫慣性定律。 （6）牛頓第一定律不是從實驗中直接得出來的，也就是說它不是一個實驗定律，當(dāng)然也就不能用實驗來驗證。但是它又有深厚的實驗基礎(chǔ)．它是在實驗的基礎(chǔ)上通過進一步的科學(xué)推理而得到的，由這個定律進一步得出的一切科學(xué)推論都經(jīng)受住了實踐的檢驗，因此，牛頓第一定律早已成為大家公認(rèn)的力學(xué)基本定律之一。 3. 慣性與慣性現(xiàn)象 任何物體都有一種性質(zhì)，也就是保持自己原有的運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫做慣性。慣性是物體本身一種固有的一種屬性。任何物體在任何時候都有慣性。它只與物體的質(zhì)量有關(guān)系。 一些慣性現(xiàn)象 　　我們可以用玻璃杯，光滑塑料片，乒乓球，木棒，紙條，小車，金屬塊，木板，瓷碗，鉤碼等做如下操作： 　?。?）在普通玻璃杯上，擱一塊光滑的塑料片（或木片），塑料片上放一只乒乓球（乒乓球放在杯子的正上方，為防止乒乓球滾動，可在乒乓球下加一個小墊圈）。 　　（2）用棒對準(zhǔn)塑料片沿水平方向用力一擊，可以看到塑料片突然飛出，乒乓球卻安然地落在玻璃杯中。（圖a） 　　（3）將盛水的茶杯放在桌上的紙條上，手持紙條的一端慢慢地拉動，茶杯隨紙條移動。如果迅速地將紙條抽走，茶杯安然不動。（圖b） （4）將金屬長方體放在小車上，鉤碼用細(xì)繩通過定滑輪拉著小車作加速運動（加速度應(yīng)大一些），當(dāng)小車遇到障礙物突然停止時，金屬長方體就越過小車表面向前運動（圖c）。 （5）將瓷碗內(nèi)盛滿水，放在小車上，突然急速拉動小車。碗內(nèi)原來靜止的水由于慣性，會向小車運動的相反方向潑出（圖d）。 （6）拉著小車在桌面上作勻速運動，小車遇到障礙物而突然停止，碗中原來運動的水由于慣性，會向小車運動的前方潑出（圖e）。 二. 牛頓第一定律與慣性 1. 第一定律中包含的基本概念，奠定了經(jīng)典力學(xué)的概念基礎(chǔ)，從而使它處于理論系統(tǒng)中第一個原理的前提地位。 　　這主要表現(xiàn)在： 　　（1）首次批駁了延續(xù)兩千多年的亞里士多德等人錯誤的力的概念，為確立正確的力的概念掃清了道路。 　　（2）第一次科學(xué)地給出了力的定性定義（含力的本質(zhì)和力的效果）。 　?。?）第一次提出了經(jīng)典力學(xué)的幾個基本概念，為其他幾個原理奠定了概念基礎(chǔ)。 　　牛頓第一定律首先表明了“不受力”下，物體的動力學(xué)規(guī)律（作慣性運動），此基礎(chǔ)上才能表明其他幾個基本原理。 2. 伽利略第一次從實驗出發(fā)，運用科學(xué)推理推翻了延續(xù)兩千多年的錯誤的力的概念，這在物理學(xué)研究方法上具有十分重要的意義，物理學(xué)的正確認(rèn)識只能來源于科學(xué)實驗，也只有科學(xué)實驗對錯誤觀點的批判才是最強有力的。 　　亞里士多德錯誤的力的概念所以能延續(xù)兩千多年，正是由于人們過分相信了“直覺”而沒拿起“實驗”這一科學(xué)研究的武器。 　　愛因斯坦對伽利略的工作給予很高的評價：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”，伽利略被人們譽為“實驗科學(xué)之父”是當(dāng)之無愧的。 3. “慣性”的本質(zhì)。慣性是物體的固有屬性，不論宏觀物體，還是微小粒子，不論固體、液體、氣體，不論靜止物體，還是運動物體，不論物體在地球上，還是在月球上，一切物體在任何時刻，任何情況下都具有慣性。不能說物體處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)時有慣性，而運動狀態(tài)改變或所受合外力不為零時就沒有慣性，也不能說慣性“僅在物體處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)時起作用”，而“在物體運動狀態(tài)改變或所受合外力不為零時不起作用”，對運動物體即使加上很大的阻力，要使它停下來仍需一段時間”，正是運動物體要保持勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)表現(xiàn)；“對靜止物體即使加上很大的推動力，要使它達到某一速度仍需一段時間”也正是靜止的物體要保詩靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)表現(xiàn)。 　4. “慣性”與“第一定律”的區(qū)別。同學(xué)們往往把牛頓第一定律的內(nèi)容當(dāng)作慣性概念，即“慣性”與“慣性定律”混為一談，這也正是同學(xué)們認(rèn)為物體只有在不受外力作用時才有慣性。為了糾正這種錯誤，除了使同學(xué)們能準(zhǔn)確地敘述慣性和牛頓第一定律的內(nèi)容，同學(xué)們還要知道它們的區(qū)別：慣性是一切物體固有的屬性，是不依外界條件而改變。它始終伴隨物體而存在。牛頓第一定律則是研究物體在不受外力作用時如何運動的問題，是一條運動定律，它指出了“物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”的原因，而慣性是“物體具有保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”的特性；兩者完全不同。為何牛頓第一定律又叫慣性定律，是因為定律中所描述的現(xiàn)象是物體的慣性的一個方面的表現(xiàn)，當(dāng)物體受到外力作用時，物體不可能保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，但物體力圖保持原有運動狀態(tài)不變的性質(zhì)仍頑強地表現(xiàn)出來。 　5. “慣性”與“力”的區(qū)別。同學(xué)們往往把“慣性”當(dāng)做力，認(rèn)為“子彈離開槍口后還會繼續(xù)向前運動”，“水平道路上運動著的汽車關(guān)閉發(fā)動機后還要向前運動”這些都是“慣性”這個力作用的結(jié)果等。慣性與力的區(qū)別：①物理意義不同；慣性是指物體具有保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)；而力是指物體對物體的作用．慣性是物體本身的屬性，始終具有這種性質(zhì)，它與外界條件無關(guān)；力則只有物體與物體發(fā)生相互作用時才有，離開了物體就無所謂力。②構(gòu)成的要素不同：慣性只有大小，沒有方向和作用點，而大小也沒有具體數(shù)值，無單位；力是由大小、方向和作用點三要素構(gòu)成。它的大小有具體的數(shù)值，單位是牛。③慣性是保持物體運動狀態(tài)不變的性質(zhì)；力作用則是改變物體的運動狀態(tài)． 6. “物體慣性”與“外力作用”的辨證關(guān)系。物體原來具有某個速度，物體慣性則力圖使其繼續(xù)保持這一速度，但力圖保持與能否保持則是不同的。當(dāng)物體受到合外力為零時，物體可保持這個速度，當(dāng)物體所受合外力不為零時，物體便不能再保持原來的速度，運動狀態(tài)就發(fā)生了變化。物體的慣性和外力作用這一對矛盾的對立統(tǒng)一，形成了宏觀物體的形形色色的各種復(fù)雜的運動。如果沒有外力，物體也就沒有復(fù)雜多樣的運動形式；如果沒有慣性，物體的運動狀態(tài)改變不需要力的作用，只有當(dāng)我們理解了慣性與外力作用的辨證關(guān)系，就不難解釋慣性現(xiàn)象．例如“錘子松了，把錘把的一端在物體上撞幾下，錘頭就能緊套在錘柄上”這是因為錘與柄原來都向下運動，柄撞在物體上受到阻力作用，改變了它的運動狀態(tài)，就停止了運動，錘頭沒受阻力仍保持原來運動狀態(tài)，繼續(xù)向下運動，這樣錘頭就緊套在錘柄上了。 三. 同一直線上二力的合成 （1）如何理解合力 幾個力共同作用的效果可以用一個力來代替，則這個力就是那幾個力的合力（那幾個力稱為這個力的分力）?？梢?，合力概念是建立在“等效”的基礎(chǔ)上。既然是從力的作用效果著手，因此在分析一個物體受力時，合力和分力是不共存的。如：甲、乙兩人拉車前進，也可用一個丙代替這甲、乙兩人拉車前進，則丙對車?yán)褪乔凹?、乙兩人對車?yán)Φ暮狭?。顯然不能理解為甲、乙、丙三個人同時在拉車。 （2）如何求合力 求合力的方法叫力的合成。最簡單、最基本的合成是同一直線上二力的合成?！? 作用在同一個物體上的兩個力，如果它們的作用方向相同，合力的方向與這兩個力的方向相同，合力的大小等于這兩個力的大小之和。例如甲、乙兩人都對同一個桌子作用，甲用20牛力向東拉，乙用30牛力向東推，桌子受到的合力方向向東，大小為50牛。 　　如果同一直線上兩個力的作用方向相反，合力的方向為較大一個力的方向，合力的大小等于兩個力大小之差。如果甲向東拉桌子，乙向西拉桌子，力的大小仍為20牛、30牛，合力向西、大小為10牛。 四. 互成角度的二力的合成 （1）用平行四邊形的對角線表示合力的含義 　　按圖示法作出力的平行四邊形后，對角線的起點──合力作用點；對角線的長度──按標(biāo)度比例表示合力的大小；對角線的方向──合力的方向。如圖所示。 （2）合力大小的變化范圍 兩力合成的最大值是同向合成，最小值是反向合成，因此F1－F2≤F合≤F1+F2（設(shè)F1＞F2）。兩力夾角越大，合力越小。 五. 二力平衡 1. 什么是力的平衡 物體在受到幾個力作用時，如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這幾個力相互平衡。 2. 實驗研究二力平衡的條件 在木板A、B、C處釘上三個釘子，釘子上套上小滑輪，用繞過小滑輪的線來拉一塊硬紙板，如圖（甲）所示。在A、B處掛等重的鉤碼時，F(xiàn)1與F2在一條直線上，紙板不動，說明紙板受到的兩個力是平衡的。如圖乙在A、C處掛等重的鉤碼時，F(xiàn)1與F2雖然大小相等，方向相反，但是不在一條直線上，紙板轉(zhuǎn)動，說明這樣兩個力不是平衡力．紙板轉(zhuǎn)過一定角度后，作用在紙板上的兩個力又在一條直線上時，兩個力平衡，紙板重新靜止下來。 可見，兩個力的平衡必須滿足以下四個條件：兩個力作用在一個物體上，大小相等、方向相反、作用在一條直線上。 　　根據(jù)同一條直線上力的合成的法則可知，當(dāng)兩個力彼此平衡時，物體受到的合力是0。 3. 二力平衡條件的應(yīng)用 　　（1）根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷物體的受力情況。 （2）根據(jù)物體的受力情況判斷物體的運動狀態(tài)。 【典型例題】 一. 關(guān)于牛頓第一定律的例題 例1. 正在運動著的物體，若受到的一切力都同時消失，那么它將（ ）。 A. 立即停止 B. 改變運動方向 C. 先慢下來，然后停止 D. 做勻速直線運動 分析：此題研究的情況是一種理想的情況。根據(jù)牛頓第一運動定律可知，若受到的 一切力都同時消失的時候，正在運動著的物體將做勻速直線運動。 答案：此題應(yīng)選D。 例2. 下列說法中正確的是（ ）。 A. 力是維持物體運動的原因 B. 力是使物體運動狀態(tài)改變的原因 C. 力是使物體運動的原因 D. 力是使物體運動速度不變的原因 分析：根據(jù)牛頓第一定律可知，一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。如果要改變物體的運動狀態(tài)，就必須對物體加力。 力是改變物體運動狀態(tài)的原因，物體運動狀態(tài)的改變是指速度的大小和方向的改變。 答案：此題應(yīng)選B。 例3. 物體在不受外力作用時，則（ ）。 A. 一定處于靜止?fàn)顟B(tài) B. 一定處于勻速運動狀態(tài) C. 一定處于勻速直線運動狀態(tài) D. 保持靜止或勻速直線運動狀態(tài) 分析：根據(jù)牛頓第一定律我們知道，物體不受外力作用時，原來靜止的物體將永遠(yuǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài)；原來運動的物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運動，速度的大小和方向都不改變。 答案：此題應(yīng)選D。 二. 關(guān)于慣性的例題 例4. 擲出的籃球，在空中飛行時（忽略空氣阻力），受到的力有（ ）。 A. 手對籃球的作用力 B. 手對籃球的作用力、重力 C. 籃球向前飛行的慣性力、重力 D. 重力 分析：籃球離開手以后，已不再受手的作用力。而慣性不是力，因而“慣力”、“慣性”等提法都是錯誤的。 答案：此題應(yīng)選D。 例5. 在一段平直鐵軌上勻速直線運動的列車車廂中，有位乘客仰起頭時看到他頭頂?shù)恼戏叫欣罴苌嫌幸恍“挛锓诺貌环€(wěn)。那么在行車當(dāng)中這小包衣物若落下來，將落在這位乘客（ ）。 A. 后面 B. 前面 C. 頭上 D. 旁邊 分析：這小包衣物落下時，在水平方向由于慣性仍保持原來的和列車相同的速度，所以這小包衣物將落在乘客的頭上。 答案：此題應(yīng)選C。 例6. 下面關(guān)于慣性的說法中，正確的是（ ）。 A. 運動的物體具有慣性，靜止的物體沒有慣性 B. 物體運動的速度越大，它的慣性越大 C. 物體受到外力越大時，它的慣性就越大 D. 物體的質(zhì)量越大，它的慣性越大 分析：慣性是物體的固有屬性，與運動狀態(tài)、速度大小、受力大小等因素都沒有關(guān)系，只與物體本身的質(zhì)量有關(guān)系，物體的質(zhì)量越大，它的慣性就越大。 答案：此題應(yīng)選D。 三. 關(guān)于同一直線上二力的合成例題 例7. 作用在同一個物體上的兩個力，它們在同一直線上，已知這兩個力的合力是40牛，其中一個力的大小是10牛，則另一個力的大小可能是（ ） A. 70牛 B. 50牛 C. 40牛 D. 20牛 分析：：已知合力F=40牛，分力F2=10牛。設(shè)所求另一分力為F1。若在同一直線上的F1與F2同向，則 F = F1+F2，40牛= F1 +10牛 ∴F1=30牛 若F1與F2方向相反 F = F1－F2，40牛= F1 －10牛 ∴F1 = 50牛 因此，可知F1與F2方向相反，它的大小是50牛。 答案：：此題應(yīng)選（B） 四. 關(guān)于二力平衡的例題 例8. 放在水平桌面上靜止不動的電視機，受到彼此平衡的兩個力是（ ）。 A. 電視機受到的重力和桌面對電視機的支持力 B. 電視機受到的重力和電視機對桌面的壓力 C. 桌面對電視機的支持力和電視機對桌面的壓力 D. 桌面受到的重力和電視機對桌面的壓力 分析：力是物體對物體的作用，每個力都有施力物體和受力物體。這個問題中被研究的對象是電視機，因此，凡是受力物體是電視機的力才是作用到電視機上的力。 電視機受到兩個力的作用：一是重力，重力的施力物體是地球，方向豎直向下，受力物體是電視機；二是支持力，支持力的施力物體是桌子，方向豎直向上，受力物體是電視機。 電視機處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明重力和支持力大小相等，滿足二力平衡的條件，這時的重力和支持力是電視機受到的一對平衡力。 答案：此題應(yīng)選A。 例9. 起重機吊著2.5噸貨物，甲貨物以4米/秒速度勻速上升，乙貨物以2米/秒速度勻速下降，丙貨物靜止在空中。那么起重機鋼繩在以上三種情況下受力大小是（ ）。 A. 甲最大 B. 乙最大 C. 丙最大 D. 三種情況一樣大 分析：貨物受重力和起重機鋼繩的拉力作用。在甲、乙、丙三種情況下，貨物保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，這時貨物所受重力和鋼繩的拉力是一對平衡力。重力大小不變，鋼繩的拉力在三種情況下也就一樣大。 答案：此題應(yīng)選D。 【教(學(xué))后記】