高教版《技术物理 上册》 2-2 惯性 作用力和反作用力教案

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高教版《技术物理 上册》 2-2 惯性 作用力和反作用力教案

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2-2 惯性 作用力和反作用力
一、教学目标
1. 理解牛顿第一定律和惯性的概念。
2. 正确理解力和物体运动的关系。
3.认识物体间的作用是相互的。
4.理解作用力与反作用力是同时产生、同时消失、同样变化、同一性质的力。
5.能区分相互平衡的两个力与一对作用力、反作用力。
6.培养学生的观察能力、思维能力及应用定律解决实际问题的能力。
? 二、教学重点难点
重点:1. 牛顿第一运动定律、惯性。
2. 牛顿第三定律。
3.作用力和反作用力与二力平衡的异同。
难点:1. 对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。
2. 相互作用力与二力平衡的异同。
三、教学器材
小黑板、小车、木块、铁条、条形磁铁、水槽等各1个,软木塞、弹簧秤等各2个。
四、教学建议
教法建议
讨论、演示实验、讲解。
教学设计方案
(一)引入新课
请同学们回答以下问题:
1.什么叫力?
2.力作用于物体可以产生哪两种效果?
3.重力是怎样产生的?它的施力物体是什么?
4.弹力的产生条件是什么?试指出压力、支持力、绳的拉力的方向的规律。
5.摩擦力的产生条件是什么?
6.摩擦力一定与物体运动方向相反吗?
通过力的概念和几种常见力的学习,我们知道了物体的运动状态发生改变,是受到力的作用。在力学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科叫做运动学;研究运动和力的关系的分科,叫做动力学。动力学知识在生产和科学研究中是很重要的,设计各种机器,控制交通工具的速度,研究天体运动,计算人造卫星的轨道等等,都离不开动力学知识。动力学的奠基人是英国科学家牛顿。牛顿在1687年出版了他的名著《自然哲学的数学原理》。在这部名著中,牛顿提出了三条运动定律,这三条定律称为牛顿运动定律,是整个动力学的基础。
请同学们思考:进入太空的人造卫星、宇宙飞船,为什么没有动力也能继续飞行?升空的火箭,为什么要不断地向后喷出高压气体?……这些现象所遵循的规律都会在牛顿运动定律中找到答案。这一节我们学习牛顿第一定律和第三定律,通过这两个定律的学习,我们一定能够完满地回答这些问题。
在讲台上放一辆小车,使它处于静止状态提出问题:怎样才能让小车运动起来呢?
(要用力去推它)
从这个例子很容易得到:物体要运动,需要对它施加力的作用,那么力和运动之间关系如何呢?下面探究这个问题。
(二)引出课程内容
1.牛顿第一定律
??(1)历史的回顾:
?? ① 远在两千多年以前,人们就已经提出了运动和力的关系问题,可是直到伽利略时代才对这个问题给出了正确的答案。
?? ② 用小黑板概括历史上几位代表人物关于力和运动关系的看法。
代表人物 对力和运动关系的看法
亚里士多德 必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。
伽利略 在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故。
笛卡儿 如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会改变原来的方向。
③ 伽利略的理想实验:
让小球从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,小球将上升到原来的高度图1。
图1
总结:伽利略在可靠的实验基础上,推论说:如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程,继续减小第二个斜面的倾角,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定速度继续运动下去。
④ 学生总结伽利略的研究方法,以可靠的事实为依据,抓住主要因素,忽略次要因素,解释自然规律。
(2)牛顿第一定律:
伽利略和笛卡儿对物体的运动做了准确的描述,但是没有指明原因是什么,牛顿在前人研究的基础上,结合自己的研究,系统地总结了力学知识,提出了三条运动定律。
??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 惯性:物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性,所以牛顿第一又叫惯性定律。
??③ 惯性定律和惯性的区别与联系:
?? A.惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律。
?? B.惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性。
④ 牛顿第一定律的意义:
牛顿第一定律明确了力和运动的关系,说明维持物体的运动状态并不需要力;相反,要改变物体的运动状态,例如改变物体运动的速度大小,或改变物体运动方向等,才需要力的作用。
?? ⑤ 运用牛顿第一定律解释现象:
??演示:在小车上放一块方木块,使它们静止在水平桌面上,然后,突然给小车一个推力,观察到木块会向后倾倒。
??引导学生对实验现象进行解析:
??A.施加推力前,小车和木块处于什么状态?(静止)
??B.当给小车施加推力后,分析小车和木块会发生什么变化?——当给小车施加推力后,木块的下部由于摩擦力作用随车前行,而木块的上部由于惯性,仍将保持原来的静止状态,所以会向后倾倒)
2.牛顿第三定律
  (1)举例并分析:
  例1 实验:演示水槽中两个软木塞上的铁条和磁铁的相互作用。
  问题:观察到什么现象?如何解释?(表述中要明确受力物和施力物)
  例2 实验:要求学生坐在椅子上用手推桌子。
  问题:感觉到什么?如何解释?(表述中要明确受力物和施力物)
让学生看书上的例子图2、图3(教师引导学生分析)。
(2)作用力和反作用力的定义。 (3)作用力和反作用力的关系:
  
图2
图3
演示实验:将两个弹簧秤拉在一起向相反方向拉,读出弹簧秤示数,看两个弹簧秤示数是否相等?
  结论:两个弹簧秤示数相等。改变手拉弹簧的力,两个弹簧秤示数也随着改变,但两个示数总相等。说明作用力和反作用力大小相等,方向相反。
(4)牛顿第三定律
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
  (5)区分相互作用力与平衡力
  例题:粉笔盒静止在讲台上。请分析粉笔盒受到哪几个力的作用?它们的反作用力是什么力?作用在什么物体上?(画出示意图)
  在学生能够正确回答后,继续提问:粉笔盒所受到的平衡力和粉笔盒与桌子间的相互作用力有什么共同特点?有什么不同点?(以上问题根据学生情况设问)
相同点 不同点
相互作用力 大小相等,方向相反,作用在一条直线上。 两力性质相同;同时出现,同时消失;分别作用在两个物体上(互为施力物和受力物);与运动状态及参考系无关。
平衡力 性质可以不相同;可以不同时消失;同时作用在一个物体(研究对象)上。
(6)牛顿第三定律在生活和生产中的应用:根据学生情况处理。
3.课堂练习
(1)巩固训练:(用投影展示)
??A.一切物体总保持 状态或 状态,直到有 迫使它改变这种状态为止。
??B.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 。
??C.伽利略的理想实验说明了 。
?? (2) 巩固训练
A.汽车突然开动的时候,乘客会向后倾倒,为什么?
B.汽车突然停止的时候,乘客会向前倾倒,为什么?
(3) 教材习题p40 1、2、3、4、5
(三)小结
本节课主要学习了以下几个问题:
1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
2.伽利略得到力和运动关系的研究方法。
3.牛顿第一定律的内容。
4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
5.牛顿第三定律。
6.相互作用力与平衡力的比较。
(四)作业布置
1.课后分小组试作教材p.40小实验。
2.课后举行一次拔河比赛,用牛顿第三定律加以解释。
3.《技术物理练习册》(第3版)相关习题
(五)教学说明
1.本节内容学生在初中已有一定基础,教学中要利用实验、视频资料或课件,多举例子,让学生观察、体会力是物体间的相互作用,并让学生描述物体间的相互作用,这样不仅锻炼了学生的口头表达能力,而且养成在分析问题时选取谁做研究对象的好习惯。
2.通过典型例子的分析,让学生总结出相互作用力与平衡力的异同之处,能够很好的区别它们。

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