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慣性系和非慣性系

時(shí)間:2023-05-02 04:11:02 物理教案 我要投稿
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慣性系和非慣性系

教學(xué)目標(biāo) 

1、知識(shí)目標(biāo):

(1)知道什么是慣性系和非慣性系;

(2)知道牛頓運(yùn)動(dòng)定律在慣性系中成立;

(3)知道什么是慣性力.

2、能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力.

3、情感目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生辯證的科學(xué)思想.

教學(xué)建議

教材分析

(1)教材首先引入了《關(guān)于兩種世界體系的對(duì)話》中一段在船艙里觀察到現(xiàn)象的描述,并通過對(duì)它的分析和實(shí)例對(duì)比引入了慣性參考系和非慣性參考系的概念.指出了常用到的慣性參考系.

(2)通過對(duì)實(shí)例的進(jìn)一步分析,引入了在非慣性參考系中存在的慣性力及其規(guī)律,并在升降機(jī)實(shí)例中簡單應(yīng)用.

教法建議

(1)本節(jié)屬于選學(xué)內(nèi)容,請教師根據(jù)自己學(xué)生的實(shí)際情況掌握深度和層次.

(2)在授課時(shí)采用舉實(shí)例讓學(xué)生分析,發(fā)現(xiàn)問題:運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象.從而再引導(dǎo)學(xué)生分析發(fā)生矛盾的癥結(jié)所在,和解決矛盾的方法.讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí),學(xué)會(huì)辯證的科學(xué)思想.

 

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn):慣性系和非慣性系、慣性力

教學(xué)難點(diǎn) :慣性力

示例:

一、慣性系和非慣性系

1、發(fā)現(xiàn)問題:

舉例1:如圖1所示,小車靜止,小球靜止于小車內(nèi)光滑的水平桌面上.當(dāng)小車相對(duì)于地面以加速度 做直線運(yùn)動(dòng)時(shí),從地面上觀察,小球如何運(yùn)動(dòng)?從小車上觀察,小球如何運(yùn)動(dòng)?

分析:從地面上觀察,小球相對(duì)于地面保持靜止.從小車上觀察,小球?qū)⒛嬷≤嚨倪\(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng),最后從桌子上掉下來.因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏喜皇芡饬ψ饔,所以小球相?duì)于小車的運(yùn)動(dòng)不符合牛頓第一定律.

舉例2:如圖2所示,用彈簧將小球固定于小車內(nèi)的光滑水平桌面上,當(dāng)小車恒定加速度 做直線運(yùn)動(dòng)時(shí),從地面上觀察,小球如何運(yùn)動(dòng)?從小車上觀察,小球如何運(yùn)動(dòng)?彈簧處于什么狀態(tài)?

 

分析:從地面上觀察,小球?qū)⒆雠c小車同向的加速運(yùn)動(dòng).小車上觀察,小球?qū)⑾鄬?duì)于小車靜止.彈簧處于伸長狀態(tài).因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏鲜軓椓ψ饔,所以小球相?duì)于小車的靜止不符合牛頓第二定律.

2、分析問題:

提出想法:當(dāng)實(shí)驗(yàn)和理論發(fā)生矛盾時(shí),可能是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察有誤;可能是理論錯(cuò)誤或理論存在一定的適用條件.

分析問題:實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察正確.理論在很多的實(shí)際應(yīng)用中被證明是正確的.因而可能是理論存在一定的適用條件.

矛盾的癥結(jié)出在:相對(duì)于誰來觀察現(xiàn)象,即參考系是誰.

閱讀書P65伽利略在《關(guān)于兩種世界體系的對(duì)話》中的一段話.

3、引入慣性系和非慣性系

(1)慣性系:牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系.

研究地面上物體運(yùn)動(dòng),地面通?烧J(rèn)為是慣性系,相對(duì)于地面作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系也是慣性系.

研究行星公轉(zhuǎn)時(shí),太陽可認(rèn)為是慣性系.

(2)非慣性系:牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系.

例如:前面例子中提到的小車,它相對(duì)于地面存在加速度,是非慣性系.

二、非慣性系和慣性力

解決問題:在直線加速的非慣性系中引入一個(gè)力,使物體的受力滿足牛頓運(yùn)動(dòng)定律,這個(gè)力就是慣性力.例如在上述例1中,若設(shè)想由一個(gè)力 作用在小球上,其方向與小車相對(duì)于地面的加速度 的方向相反,其大小等于 ( 是小車質(zhì)量),則小球相對(duì)于小車的運(yùn)動(dòng)與其受力情況相符.同理可以分析例題2,這里不再贅述.

1、慣性力:在做直線加速運(yùn)動(dòng)的非慣性系中,質(zhì)點(diǎn)受到的與非慣性系的加速度 方向相反,且大小等于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量 與非慣性系加速度大小 的乘積的力,稱為慣性力.

2、注意:慣性力不是物體間的相互作用力,不存在施力物,也不存在反作用力.而且只有在非慣性系中才有慣性力.

3、例題:見典型例題.

 

探究活動(dòng)

1、組織部分學(xué)生繼續(xù)深入研究該課題.

2、開有關(guān)相對(duì)論的科普講座,引發(fā)學(xué)生研究興趣.

慣性系和非慣性系

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