2022年高一物理 第三章 牛頓運動定律 二、物體運動狀態(tài)的改變(第一課時) 人教大綱版第一冊

2022年高一物理 第三章 牛頓運動定律 二、物體運動狀態(tài)的改變(第一課時) 人教大綱版第一冊從容說課本節(jié)是由牛頓第一定律向第二定律過渡的一節(jié)內容，同時，也是非常關鍵的一節(jié).在這一節(jié)的學習過程中，即要進一步加深對牛頓第一定律的認識，又要為下一節(jié)的牛頓第二定律作好準備.在本節(jié)的教學中首先要使學生認清什么是運動狀態(tài)，引導學生得到速度是運動狀態(tài)標志的物理量，當物體運動的速度發(fā)生變化時，就表示物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，從而使學生認識到力是使物體產(chǎn)生加速度的原因同時，在這一節(jié)的教學中，要使學生清楚地知道什么是慣性的大小，即在相同力的作用下，產(chǎn)生加速度?。ù螅?，表示物體的慣性大（小）.確切地理解這一點，就不難理解質量是慣性大小的量度。 本節(jié)課的教學目標定位如下： 1.知道物體運動狀態(tài)改變的含義 2.理解力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 3.知道質量是慣性大小的量度 本節(jié)課的教學重點為： (1)正確認識什么是物體運動狀態(tài)的改變 (2)質量是物體慣性大小的量度 本節(jié)課的教學難點為：理解慣性的意義 本節(jié)通過講授法、舉例法、分析歸納法，使學生在理論聯(lián)系實際的分析過程中，切實認識到力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 本節(jié)的教學程序安排如下： 復習牛頓第一定律。導人新課一CAI課件模擬，結合實例分析探討力是產(chǎn)生加速度的原因實例探究得到質量是物體慣性大小的量度課堂討論拓展本節(jié)知識點教學目標一、知識目標1.知道什么是物體運動狀態(tài)的改變.2.知道物體運動狀態(tài)的改變既包括速度大小的改變，又包括速度方向的改變，同時也包括速度的大小和方向同時改變.3.知道力是物體運動狀態(tài)改變的原因，同時也是產(chǎn)生加速度的原因.4.知道質量是物體慣性大小的量度，并能用來解釋一些簡單的現(xiàn)象.二、能力目標進一步培養(yǎng)學生的分析能力和推理能力.三、德育目標滲透“一分為二”看問題的辯證思想.教學重點1.正確認識什么是物體運動狀態(tài)的改變.2.質量是物體慣性大小的量度.教學難點理解慣性的意義.教學方法講授法、舉例法、分析歸納法.教學用具投影儀、投影片、CAI課件、錄像.課時安排1課時教學過程投影本節(jié)課學習目標1.知道什么是物體運動狀態(tài)的改變.2.理解力是產(chǎn)生加速度的原因.3.理解質量是慣性大小的量度.學習目標完成過程一、導入新課教師牛頓第一定律的內容是什么?學生一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或者靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.教師請同學們用自己組織的語言，把自己對牛頓第一定律的理解描繪一下.學生物體不受外力時，物體的運動狀態(tài)不會發(fā)生改變.教師那么什么是物體運動狀態(tài)的改變？導致物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因又是什么？這一節(jié)我們共同來討論這一問題.二、新課教學(一)力是產(chǎn)生加速度的原因.教師請同學們用自己組織的語言，描繪一下什么是“狀態(tài)”？學生物體、人、事情在某一時刻所處的情況、形態(tài)或者樣子.教師那么什么是運動狀態(tài)呢？學生物體在運動時所具有的形態(tài).教師用CAI課件顯示一靜止的小車.提出問題小車的運動狀態(tài)是什么？它在我們觀察的這一段時間內是否發(fā)生了變化？學生小車處于靜止狀態(tài)，并且在我們觀察的這段時間內，運動狀態(tài)沒有發(fā)生改變.教師同學們根據(jù)什么判定其運動狀態(tài)沒有發(fā)生改變呢？學生因為始終處于靜止狀態(tài)，即它的速度始終為零.教師總結速度始終為零時，物體的運動狀態(tài)不發(fā)生改變.教師用CAI課件展示一勻速運動的小車. 提出問題：這輛小車的運動狀態(tài)是否發(fā)生變化？為什么？學生小車的運動狀態(tài)沒有發(fā)生變化，因為小車自始至終以相同速度運動.教師總結做勻速運動時，物體的運動狀態(tài)不發(fā)生改變.教師用CAI課件展示在粗糙水平面上緩慢停下來的一輛小車.提出問題：這輛小車在這段時間內運動狀態(tài)是否變化？為什么？學生小車在從運動到停下來這段時間內的運動狀態(tài)發(fā)生了變化.因為小車運動的快慢在這段時間內是不相同的，即它的運動情況是不相同的.教師總結當速度的大小發(fā)生變化時，物體的運動狀態(tài)要發(fā)生變化.教師用CAI課件展示一在彎道上勻速轉彎的小車.提出問題：小車在轉彎過程中的運動狀態(tài)是否改變？為什么？學生轉彎過程中的小車的運動狀態(tài)發(fā)生了改變.因為小車運動的方向發(fā)生了改變.教師總結當物體運動速度的方向發(fā)生改變時，物體的運動狀態(tài)要發(fā)生變化.教師物體在什么情況下，運動狀態(tài)會發(fā)生變化呢？學生速度發(fā)生變化時，物體的運動狀態(tài)也相應發(fā)生變化.教師由此可見：速度是運動狀態(tài)的特征物理量.即速度的大小變化或方向變化，或者大小和方向同時變化時，物體的運動狀態(tài)都會發(fā)生改變.鞏固訓練用投影片展示關于運動狀態(tài)的改變，正確的說法是( )A.速度的方向不變，速度的大小改變的物體，運動狀態(tài)就發(fā)生了改變B.速度的大小不變，速度的方向發(fā)生改變的物體，其運動狀態(tài)就發(fā)生改變C.速度的大小和方向同時改變的物體，其運動狀態(tài)要發(fā)生改變D.勻速轉彎的物體，因為勻速，故運動狀態(tài)不發(fā)生變化答案與解析：因為速度是矢量，即有大小又有方向.只要大小和方向兩個因素至少有一個因素改變，速度就發(fā)生改變，速度又是運動狀態(tài)的標志物理量，所以運動狀態(tài)就發(fā)生改變.故A、B、C項都正確.勻速轉彎的物體，其勻速主要體現(xiàn)為大小不變，但其方向每時每刻在發(fā)生改變，故運動狀態(tài)也在發(fā)生改變，D選項是錯誤的.教師總結從牛頓第一定律中可知物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變時，一定要受到外力的作用即：力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因.而從上例知；物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變時，其運動速度一定發(fā)生改變.結合運動學知識“加速度是描述速度變化快慢的物理量”知：速度變化時一定有加速度，故：力是產(chǎn)生加速度的原因.實例分析錄像觀看一小段冰球運動.教師請同學們根據(jù)剛才觀察到的冰球的運動情況，分析其原因.學生甲冰球原來靜止，當一個運動員對冰球施加了一個力后，球被迫改變了它原來的靜止狀態(tài)，朝某一方向滑去.學生乙由于冰面非常光滑，所以對冰球的摩擦力因很小而忽略不計，故觀察到滑出的冰球近似勻速直線運動.學生丙當另一運動員用曲棍打中滑動的冰球時，他給了冰球一個力的作用，使球產(chǎn)生了加速度，從而使球的速度發(fā)生了變化，它的運動狀態(tài)再次發(fā)生改變.教師總結從上述的分析過程中再次說明：在外力作用下，物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，即速度發(fā)生了改變.因而，一切運動狀態(tài)的改變，都存在著加速度，因此說“力是使物體運動狀態(tài)改變的原因，同時也是產(chǎn)生加速度的原因”.思考與練習投影片出示題目人用力推原來靜止在水平面上的小車，使小車開始運動，此后改用較小的力維持小車做勻速直線運動，可見( ).力是使物體產(chǎn)生運動的原因.力是維持物體運動速度的原因.力是使物體產(chǎn)生加速度的原因.力是改變物體運動狀態(tài)的原因參考答案 C D.從牛頓第一定律：“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.”可知，一旦物體具有速度以后，只要沒有加速度，即沒有力的作用，物體的速度是不會變化的.也就是說，力并不是維持物體速度的原因，而是改變物體運動速度的原因，是產(chǎn)生加速度的原因.（二）質量是物體慣性大小的量度教師從前面可知，力是物體運動狀態(tài)改變的原因，是不是說物體運動狀態(tài)的變化就只和外力有關呢？下面我們來討論這一問題.教師以相同速度投來體積相同的籃球和鐵球，同學們敢去接嗎？學生敢接籃球，不敢接鐵球.教師為什么呢？學生籃球可以接住，鐵球接不住，且容易砸傷，所以不敢去接鐵球.教師什么是“接住”呢？學生可以讓它停在手中.教師也就是說：我們可以比較容易地使籃球停下來，而很難使鐵球停下來，對嗎？學生對.教師為什么難使鐵球停下來呢？籃球和鐵球有什么區(qū)別呢？學生活動討論并加以引導學生籃球和鐵球的初速度相同，末速也要求相同，即要求它們速度變化量相同，而產(chǎn)生變化原因，都是我們給了他們力的作用，究其原因，只能是鐵球的質量比籃球的質量大的緣故.教師總結從上面的討論過程可知，質量小的物體其運動狀態(tài)容易改變，我們說它的慣性小，即維持它原來運動狀態(tài)的本領??；質量大的物體其運動狀態(tài)不容易改變，我們說它的慣性大，即維持它原來運動狀態(tài)的本領大.可見，質量是物體慣性大小的量度.教師任何一種事物都具有正、反兩個方面，慣性也不例外，它同樣具有有利的一面和有害的一面.下面請同學們閱讀課文最后一自然段，閱讀時注意下面兩個問題：1.當我們要求物體的運動狀態(tài)容易改變時，應該怎么辦？舉例說明.2.當我們要求物體的運動狀態(tài)不容易改變時，應該怎么辦？舉例說明.學生活動閱讀課文最后一段.教師檢查閱讀情況，在學生回答的基礎上加以總結，強調：慣性的大小在實際中要具體情況具體分析，加以利用；當我們需要物體的運動狀態(tài)容易改變時，應盡可能減小物體的質量；當我們需要物體的運動狀態(tài)難以改變時，應盡可能增大物體的質量.鞏固訓練投影片出示1.關于慣性大小的判定，下列說法正確的是( )A.在相同外力作用下，質量小的物體產(chǎn)生的加速度大，運動狀態(tài)較容易改變，慣性小B.在相同外力作用下，質量大的物體產(chǎn)生的加速度小，運動狀態(tài)難以改變，慣性較大C.在速度變化快慢相同的情況下，質量大的物體所需作用力較大，它的慣性較大D.在速度變化快慢相同的情況下，不論質量的大小，因改變物體運動狀態(tài)的難易情況相同，故慣性大小相同.答案與解析：質量是慣性大小的量度.對這句話確切的理解應是：比較慣性大小的惟一標準（或尺度）就是比較質量的大小.質量大的物體，其慣性大；質量小的物體，其慣性小.慣性的大小與物體的運動狀態(tài)及受力情況無關，是物體本身固有的屬性.故A、B、C項正確.而在D選項中的速度變化快慢相同與運動狀態(tài)改變的難易程度相同是兩個不同的概念，前者是運動學概念，是由加速度來量度的；后者是動力學中的概念，是由質量來量度的.所以，根據(jù)速度變化快慢相同的條件，并不能得出物體運動狀態(tài)改變的難易程度相同的結論，故D項是錯誤的.正確選項應為A、B、C.2.下列說法正確的是( )A.運動的越快的汽車越不容易停下來，是因為汽車運動的越快，慣性越大B.小球由于受重力的作用自由下落時，它的慣性不存在了C.一個物體豎直上拋，當拋出后，能繼續(xù)上升，是因為物體受到向上的推力D.物體的慣性僅與本身的質量有關，質量大的慣性大，質量小的慣性小答案與解析：慣性的有無及大小只與物體的質量有關，而與物體的運動狀態(tài)、受力情況是無關的.所以A、B兩選項是錯誤的；豎直上拋的物體之所以能向上運動是因為它具有向上的初速度，即它的初始運動狀態(tài)為向上運動，根據(jù)牛頓第一定律知：物體具有維持這種運動狀態(tài)的固有屬性，所以，在不受外力時它要向上做勻速直線運動，而并沒有受任何力的作用，故C選項也是錯誤的；D選項的描述正確體現(xiàn)了質量是慣性大小的量度這一觀點，故D項正確.本題的正確選項應是D.“運動狀態(tài)改變”的教學方案二： 一、導入新課 1復習牛頓第一定律 2導人 根據(jù)牛頓第一定律，如果物體不受外力作用它的速度的大小和方向將保持不變,原來速度為零，則速度永遠為零；原來速度為 v 則速度永遠為 v,即運動狀態(tài)不變那么什么是運動狀態(tài)的改變呢? 二、新課教學 (一)速度改變與物體運動狀態(tài)改變之間的關系 思考 l.物體從靜止到運動，物體的速度是否發(fā)生了改變，運動狀態(tài)是否發(fā)生了改變? 2物體做變速運動,速度改變了沒有?運動狀態(tài)是否發(fā)生了改變? 學生回答上述問題初步猜想：物體速度改變了，物體的運動狀態(tài)就改變了 教師點撥 速度的改變表征了物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變 CAI課件展示下列幾個運動 運動一：小球在斜面上由靜止釋放 運動二：小球在水平面上做勻速圓周運動 運動三: 游樂場中過山車的運動 結合實例分析： 上述運動中物體的速度是否發(fā)生了改變?是怎么改變的? 學生活動 分析得到:物體運動狀態(tài)的改變對應于速度的改變，它包括速度的大小改變，速度的方向改變，或者速度的大小方向同時發(fā)生改變三種情況 (二)討論物體的運動狀態(tài)改變與加速度之間的關系 演示小球由斜面上滾下，在水平面上停下來 分析討論 小球在整體過程中運動狀態(tài)是否發(fā)生了改變? 小球在運動過程中是否有加速度? 如果小球的加速度等于零，它可能處于哪些狀態(tài)?此時小球的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變? 拓展總結 1.當物體具有加速度時，物體的運動狀態(tài)就發(fā)生改變 2.當物體沒有加速度時，物體的運動狀態(tài)就不發(fā)生改變 板書運動狀態(tài)改變的標志是物體具有加速度 (三)力是產(chǎn)生加速度的原因 . 演示在運動的鋼球旁放一強磁鐵,發(fā)現(xiàn)鋼球運動方向發(fā)生改變 總結力是產(chǎn)生加速度的原因 提問 你能舉出哪些例子來佐證力是產(chǎn)生加速度的原因 學生可能舉的例子： 列車出站時，在牽引力作用下。由靜止開始運動； 列車進站時由于受到阻力作用速度不斷減??； 投出去的籃球和鉛球,由于受到阻力作用速度的大小和方向都不斷改變，做曲線運動 (四)質量是物體慣性大小的量度舉例一輛空車和一輛裝滿貨物的車,在相同的牽引力作用下由靜止開始運動要使它們得到相同的速度，你認為哪個需要時間長?請結合實際加以分析 學生討論分析得到 空車質量小，在較短的時問內可以得到某一速度；裝滿貨物的車質量大，要在較長的時間內才能達到相同的速度教師點撥在勻變速直線運動中，受到同樣大小的外力作用的兩個質量不同的物體其中質量小的物體加速度大,該物體的運動狀態(tài)容易發(fā)生改變即物體保持原來運動狀態(tài)的能力弱,該物體慣性小，同理，另一質量較大的物體加速度較小，意味著該物體的運動狀態(tài)不容易改變，即該物體保持原來運動狀態(tài)的能力強，該物體的慣性大學生討論物體的慣性大小與物體的質量大小有什么關系?得到：質量小的物體慣性較小，質量大的物體慣性較大教師總結質量是慣性大小的量度 學生活動討論：1.當我們要求物體的運動狀態(tài)容易或不易改變時，應如何做? 2.舉例說明增大或減小慣性的實例 點撥過渡 加速度不僅與物體受到的外力有關，還和物體的質量有關，那么它們之間究竟有什么定量關系呢?下節(jié)課我們來研究這個問題 課堂討論 1.一物體沿一圓周運動，運動過程中速度大小始終不變，它的運動狀態(tài)是否改變?它在運動過程中是否一定受到外力作用? 2.試說明抽水站的電動機和水泵為什么都要固定在很重的機座上 3.如果物體所受的合外力不為零，物體就不能保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)物體在所受合外力不為零時不具有慣性或者說物體的慣性不起作用，是否正確? 學生活動討論上述問題 教師點撥 1.物體沿圓周運動，其運動方向不斷變化，所以其運動狀態(tài)不斷改變，而力是物體運動狀態(tài)改變的原因，所以它一定受到外力的作用 2.電動機和水泵固定在很重的機座上，使電動機和水泵與機座連成一體，質量大，增大了它們的慣性，使其運動狀態(tài)不易改變。所以可以減小電動機和水泵的振動 3.慣性是物體本身具有的固有屬性，與受力情況無關物體所受的合外力不為零時，物體仍具有慣性，即仍起著阻礙物體運動狀態(tài)變化的作用 三、小結 投影小結思考題 1.物體運動狀態(tài)的改變，就是指它的 發(fā)生了變化，包括以下三種情況： ； ； 2. 是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因當物體運動狀態(tài)發(fā)生改變時，物體具有加速度。所以力是使物體產(chǎn)生 的原因 3 是物體慣性大小的量度四、作業(yè)1.復習本節(jié)所學內容. 2.完成習題.五、板書設計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計1.關于慣性，下列說法正確的是( )A.物體向東運動，則慣性向西B.物體加速運動，則慣性變小C.在同一地理位置，重力大的物體其慣性也大D.做變速運動的物體沒有慣性( )2.下列現(xiàn)象可能存在的是( )A.物體的速度很大，而慣性很小B.物體的質量很大，而慣性很小C.物體的體積很小，而慣性很大D.物體的受力很大，而慣性很小3.關于運動狀態(tài)的改變，下列說法正確的是( )A.物體的運動狀態(tài)改變，則其速度必定改變B.物體的運動狀態(tài)改變，則其加速度必定發(fā)生變化C.物體的運動狀態(tài)改變，則其運動的方向必定改變D.物體的運動狀態(tài)改變，則其慣性大小必定改變4.下列說法正確的是( )A.運動得越快的汽車越不容易停下來，這是因為汽車車速越快時，它的慣性越大B.小球由于受重力的作用而自由下落時，它所做的運動不是慣性運動，所以這時小球的慣性不存在了C.一個物體只有在速度發(fā)生變化時，才能顯示其慣性的大小D.兩個不同的物體，如果與水平面間的動摩擦因數(shù)大小相等，用相同的初速度開始水平滑行，則慣性大的物體滑行的距離遠參考答案1.C慣性是反映物體維持它原來運動狀態(tài)本領大小的一個物理量，即用來反映物體運動狀態(tài)改變難易程度.它沒有方向，且大小只與物體的質量有關，而與物體的運動狀態(tài)、受力情況以及地理位置無關.2.A C D本題旨在考查物體慣性大小的決定因素.只要滿足：“質量大，慣性大；質量小，慣性小”的原則即可.3.A速度是物體運動狀態(tài)的特征物理量，也就是說，只要物體的速度發(fā)生改變，則物體的運動狀態(tài)一定改變.由于速度本身的矢量性，導致速度的改變對應有三種情況：（1）速度的大小發(fā)生變化；（2）速度的方向發(fā)生變化；（3）速度的大小和方向同時發(fā)生變化.只要速度發(fā)生其中一種變化，那么速度就是變化的，物體的運動狀態(tài)也要隨之改變.4.C物體的慣性大小用其質量的大小來衡量，與其速度的大小無關，因而A選項的敘述是錯誤的；物體的慣性是物體本身的屬性，不受外界條件的影響，故B項錯誤；物體在做勻速直線運動或者靜止時，雖然它處于慣性狀態(tài)，但它的運動狀態(tài)并未發(fā)生改變，而慣性是反映物體運動狀態(tài)改變難易的一個物理量，所以此時物體的慣性大小并不能顯示出來.只有在物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變（即速度發(fā)生改變）時，才能體會到其運動狀態(tài)的改變難易，它才能表現(xiàn)出它慣性的大小，因而C選項正確；對于D選項中的描述，由于初速度v0相同，動摩擦因數(shù)相等，根據(jù)運動學的有關公式知，其滑行距離也相等，且是一個和質量無關的量，因而D選項也是錯誤的.