高中物理教师备课资料卡-牛顿第一定律.doc

（沪科J）课程标准的要求（沪科J）*通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重和失重现象。【三维目标】(鲁科J)1能理解力是改变物体运动状态的原因。(鲁科J)2理解牛顿第一运动定律，并能用牛顿第一定律解释生活中的有关问题。(鲁科J)3理解惯性概念，知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度。【知识与能力】(鲁科J)理解牛顿运动定律，知道国际单位制中的力学单位，了解物理学的基本观点和思想。【过程与方法】(鲁科J)经历实验探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究受力与物体运动的有关问题。(鲁科J)通过牛顿运动定律的学习，体会探究过程中所用的科学方法。【情感态度与价值观】(鲁科J)通过本章学习，能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。(鲁科J)具有敢于坚持真理、实事求是的科学态度和科学精神。(鲁科J)有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。【教学建议】(鲁科J)1本节从力与运动状态改变之间的关系引入课题，通过“迷你实验室”再结合学生已学过的伽利略理想实验，得出“力作用的结果是改变了物体的运动状态”。接着，再结合一个“迷你实验室”，给出牛顿第一定律，并讨论了该定律所表明的几个重要事实。最后，以牛顿第一定律为基础，讨论了惯性概念和决定惯性大小的因素。(鲁科J)2对力与运动之间关系的认识，学生自身原有的经验更接近亚里士多德的观点，因此在教学中要注意引导学生从对日常经验的仔细再思考和对迷你小实验结果的深入分析，透过现象看本质，从而有效澄清错误认识，真正理解“力是改变物体运动状态的原因”。(鲁科J)3讨论牛顿第一定律时应向学生指明，在自然界中完全不受外力作用的物体是不存在的，而当物体所受的合外力为零时，其效果就跟物体不受外力作用时是一样的。还要让学生明白，既然力的作用能使物体的速度发生改变，可见力是产生加速度的原因，从而为下一节讨论牛顿第二定律埋下伏笔。关于内力的概念不宜深究，只要使学生知道它与外力是不同的即可。 (鲁科J)4惯性概念学生虽然在初中已经见过，但一些模糊认识还是普遍存在的，例如，认为有运动的物体才有惯性、物体运动越快惯性就越大等，要通过对实例的分析帮助学生认清惯性是物体固有的属性，其大小由自身的质量决定。【课型安排】【课时安排】【相关知识准备】 (人教K)在前面我们学习了怎样描述物体的运动，但没有讨论物体为什么会做这种或那种运动。要讨论这样的问题，就要研究运动与力的关系。在物理学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动与力的关系的理论，称做运动学(kinematics)；研究运动和力的关系的理论，称做动力学(dynamics)。 运动学是研究动力学的基5出，但只有懂得了动力学的知识，才能根据物体所受的力确定物体的位置、速度变化的规律，才能够创造条件来控制物体的运动。例如，运动学只是使我们能够描述天体是怎样运动的，动力学则使我们能够把人造卫星和宇宙飞船送上太空，使人类登上月球，甚至奔向火星这一章我们就来学习牛顿运动定律。（沪科K）如果我比别人看得远一些，那是因为我站在巨人的肩膀上。 牛顿【导语引入】导入(鲁科K)跨越时空的对话 (鲁科K)力与运动之间究竟有什么关系? (鲁科K)这个看似简单的问题，曾经困扰了人们数千年，并由此引发了科学史上一场意义深远、影响广泛的思想革命，改变了人们对世界的看法。引发这场革命的三个代表人物，分别生活在不同的时代。如果把他们对力与运动问题的观点放在一起进行比较，就如同聆听三位智者之间一场跨越时空的对话。 (鲁科K)亚里士多德(Aristotle，约公元前384一前322)：在对运动的观察中我们看到，物体在水平面上的运动，需要借助外力才能维持，如果外力停止作用，物体就要静止下来。这是因为地面上的物体都跟地球一样，它们的“自然本性”是静止；而天体却与地球不同，它们的“自然本性”是以地球为中心做圆周运动。 (鲁科K) 伽利略(Galileo Galilei，15641642)：我们在实验中看到，表面越光滑，物体就会运动得越远。设想在完全光滑的理想情况下，物体沿斜面下滑会越滑越快，沿斜面上滑会越滑越慢；沿水平面运动既不变快也不变慢，会永远运动下去。因此，在水平面运动中，当外力停止作用时物体要静止下来，这不是“自然本性”，而是因为接触面不光滑。 (鲁科K)牛顿(Isaac Newton，16421727)：天上的运动与地上的运动遵从同样的规律，大自然就像一只精确运转的时钟，一旦启动之后，就会按照一定的规律运转下去。因此，找到这种规律，就知道大自然的过去、现在和未来。 (鲁科K) “站在巨人的肩膀上”的牛顿，总结了17世纪以前的力学和天文学研究成果，经过自己20多年的实验观察和理论研究，创立了以三大运动定律为基础的经典力学体系，为一个全新的科学发明时代奠定了基础，为伟大的工业革命铺平了道路。这是人类认识自然的历史中第一次理论大综合，它向人们宣示，世间万物的运动、变化都是有规律可循的，从而引发了科学研究中寻找联系、发现规律、提供统一解释的持久追求。(鲁科K)在本章学习中，你也将有机会与牛顿这位巨人进行跨越时空的对话。(人教K) 爱因斯坦曾把一代一代科学家探索自然奥秘的努力，比做福尔摩斯侦探小说中警员破案的过程。在侦探故事中，有时候明显可见的线索却把人们引到错误的判断上去，也就是说，光凭经验来做判断常常是靠不住的。 长期以来，在研究物体运动原因的过程中，人们的经验是：要使一个物体运动，必须推它或拉它。因此，人们直觉地认为，物体的运动是与推、拉等行为相联系的，当不再推、拉的话，原来的运动便停止下来。根据这类经验，亚里士多德得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。然而，在探究运动原因的“侦探小说”里，这正是由明显的线索引出的错误判断，而且这个“错案”竟维持了近两千年。直至三百多年前，伽利略才创造了有效的“侦察”方法，发现了正确的线索，揭示了现象的本质，成为物理学中的“福尔摩斯”。（沪科K）2000多年前，当人们对科学还茫然无知的时候，古希腊的亚里士多德就在观察和直觉的基础上开始了对运动和力的关系的思考，并且提出了一些说法：（沪科K）要使一个静止的物体动起来，必须用力推它、拉它、提它，当力停止作用后，运动的物体便静止不动；（沪科K）要使一个物体运动得更快，必须用更大的力推它；（沪科K）要维持一个物体做匀速运动，必须有一个恒定的力作用于它。 （沪科K） 亚里士多德的说法归纳起来，就是“力是维持运动的原因”。这个说法并不正确，却一直流传到三四百年前。为什么人们会在这么长的时间内被笼罩在亚里士多德的迷雾中呢? （沪科K）爱因斯坦曾说过，“有一个基本问题，几千年来都因为它太复杂而含糊不清。这就是运动的问题。”那么，导致运动问题太复杂的原因究竟是什么呢? （沪科K）在地面环境中，人们观察到的运动，离不开重力和摩擦力等阻力的干扰，于是，看到的就是亚里士多德描述的情景。（沪科K） 如今，航天技术的发展，可以为我们提供一个微重力、高真空的实验环境，爱因斯坦所说的几千年以来含糊不清的问题，在太空实验室中已可以轻松地解决。（沪科K）本章中，我们将在回顾伽利略理想实验的基础上，结合太空的微重力环境，研究力和运动的关系，学习牛顿总结的运动三定律，从而奠定进一步学习现代物理学的基础。图5-1从亚里士多德的思考开始，经过伽利略的实验，到牛顿总结出运动定律，经典力学的框架终于构建起来。（沪科J）引言用三个里程碑式的人物，使学生认识到从亚里士多德的说法伽利略的理想实验牛顿创造性的总结的历程。 （沪科J）建议：亚里士多德的话在初中已有耳闻，爱因斯坦的话可能学生还会有疑问。教学中可引导学生谈谈自己的认识，并分析其“复杂”的原因，为伽利略的理想实验做铺垫。【知识点讲解】力与运动状态 (鲁科K)力和运动无处不在、无时不有。如果仅靠自己的直观感觉来看待力与运动之间的关系，我们会觉得亚里士多德的观点似乎更符合日常经验。在亚里士多德看来：马不拉车，车就不动 (图6-4)。这难道不是证明了有力才有运动，运动需要外力来维持吗?(鲁科K)我们知道，物体的运动状态是多种多样的，有静止、匀速运动和变速运动等等，速度是用来描述物体运动状态的物理量。因此，亚里士多德的看法可以表述为：有外力的作用才有速度，要维持物体的运动速度也需要外力。这种看法是错误的，但它到底错在哪里?为什么错了?(鲁科K)力对运动究竟有什么影响呢? (鲁科K)我们经常可以看到，一个原来静止的物体在外力作用下运动起来，它的速度大小发生了变化；沿某一方向运动的物体，在外力作用下改变了原来的运动方向，也就是速度的方向发生了变化；还有的物体在外力的作用下，速度的大小和方向都发生了变化(图6-6)。(鲁科K)所有类似这样的现象都表明，外力作用的结果是使物体的速度发生改变。速度是矢量，所以速度的大小和方向只要有一个发生变化，就表示物体的速度改变了，而速度改变也就意味着物体的运动状态发生了变化。这就是说，维持物体的某一运动状态并不需要力，力作用的结果是改变了物体的运动状态。（沪科K）重新习惯地球上的生活 （沪科K）据报道，俄罗斯有一位航天员（注：这位航天员名叫阿尼别列扎沃伊，他于1982年5月13日作为指令长进入太空，在空间站工作了211天9小时4分32秒，创下了当时在太空连续停留最长的纪录。2001年开始参与培训中国航天员的工作。），在太空停留了7个月后回到地球，记者问他回来后有什么特别的感受他深有感慨地说：“需要重新习惯地球上的生活。” （沪科K）他举了几个例子：他们从发射场被送回饭店用餐时，拿起勺子喝汤，会觉得拿的不是一把很轻的勺子而是一台又大又沉的熨斗；想喝水，拿起杯子喝了几口，手就不自觉地松开了，结果杯子落在地上摔碎了；朋友跟他借个照相机用，他顺手把相机朝前一推，结果落在地上砸坏了（沪科K）这是什么原因呢?因为太空可以看成是一个不受力的环境在那里拿任何物体都不费劲。航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松；航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放，它们就安稳地“浮”在空中；同伴要借用物品，你只需将物品向对方轻轻一推，物品就径直向他“飞”去航天员在太空生活较长时间后，习惯了不受力的环境，当他们刚回到地球时，仍然保留着太空中的习惯动作，于是就闹了一些小笑话。（沪科K）不过，在这位航天员的感受中，却蕴含着一个深刻的物理道理，那就是运动和力的关系。（沪科J）建议：配合教材的描述，用幻灯片或电脑展示图5-2的情景，激发学生的兴趣和关注航天技术的热情。(人教K)理想实验的魅力 伽利略认识到，将人们引入歧途的是摩擦力，而摩擦力又是日常物体的运动中难以避免的。伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，它的速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。实际上他也发现，球越来越慢，最后停下来。伽利略认为，这是由于摩擦阻力的缘故，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便会滚动得越远。于是，他推断：若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。 伽利略为了说明他的思想，设计了一个如图 41-1所示的实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，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。减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度就会滚得更远。于是他问道：若将后一斜面放平，球会滚动多远?结论显然是，球将永远滚动下去。这就是说，力不是维持物体的运动，即维持物体的速度的原因，而恰恰是改变物体运动状态，即改变物体速度的原因。因此，一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这一速度匀速直线地运动下去。 当然，我们不能消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长，所以这个实验是个“理想实验”。与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿(RDescartes，15961650)补充和完善了伽利略的观点，明确指出：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然观的基础。注：如果一个物体由静止变为运动或由运动变为静止，我们说，它的“运动状态”发生改变。如果一个物体速度的大小或方向变了，我们，它的“运动状态”发生改变。由于运动总会伴随着位置的变化，所以“位置”和“速度是描述物体运动状态的物理量。（沪科K）伽利略的实验和牛顿的总结 （沪科K）力究竟是不是维持运动的原因呢? （沪科K）当亚里士多德的观点流传到16世纪时，意大利的伟大学者伽利略最先悟出了它使人们误入歧途的原因地球上物体运动时，都不可避免地要受到摩擦力和空气阻力的作用。 （沪科K）不过，在伽利略的那个时代，科学还处于启蒙阶段，人们对物体所受重力的原因尚且懵懂，更不用说设想太空中不受力的环境了。地球上的任何实验，都只能在重力环境中进行，而且无法排除摩擦力和空气阻力的影响。 （沪科K）然而，伽利略凭借他深遭的思想和超人的睿智，巧妙设计了一个对接斜面的理想实验，成功地揭示了力和运动关系的真谛。 （沪科K）理想实验，是科学研究中的一种重要方法。它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度。它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想像的广阔天地里自由驰骋。（沪科K）如图5-3，让一个小球从一个斜面的顶端滚下，紧接着又滚上另一个对接的斜面。设想如果没有摩擦力，这个小球将达到跟原来同样的高度。如果减小对接斜面的倾斜度，小球仍会达到同一高度，但经过的路程会更长些。（沪科K）伽利略曾说：“老实说，我赞成看亚里士多德的著作，并精心进行研究，我只是责备那些把自己完全沦为亚里士多德奴隶的人。”这段话对我们怎样看待前人的研究结果，很有启迪。 （沪科K）如果不断减小对接斜面的倾斜度，小球经过的路程就会越来越长；如果把对接斜面变成水平面，这时既没有使小球加速的因素，也没有使它减速的因素，小球将以恒定的速度永远滚下去。 （沪科K）据此，伽利略认为，力不是维持运动的原因，它只是使物体加速或减速的原因。（沪科K）法国科学家笛卡儿(R. Descartes)最先领悟到了这种境界：一个不受外界任何影响的运动着的物体，将保持原皋的运动；一个静止的不受外界影响的物，将保持静止。（沪科J）理想实验，又称思想实验或思维实验，它是以大脑为实验室，用思维操作着的想像中的实验，教学中要解决好两个方面的问题： 一、（沪科J）让学生感觉到理想实验不神秘，我们平时也常有亲身经历。例如下棋时，棋手在落子前总会先在头脑中摆上一片假想的战场，自己怎么走，对手会如何应付对弈双方外表平静优雅，不动声色，脑海中却早已经历了几番激烈的厮杀。越是优秀的棋手，设想的战局方案会越多、越深入、越全面，然后才能走出惊人的妙着难倒对方。 二、（沪科J）让学生领略到理想实验的科学意义。教材中指出：“它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的简化和纯化程度。它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学水平，在想像的广阔天地里自由驰骋。”对这段话，可结合伽利略的对接斜面实验的具体例子加以解释。（沪科J）惯性和惯性定律学生在初中已学过，但限于初中的要求，对一些有关的现象学生常只用“这是惯性”简单地回答，而且常会有一些模糊的和错误的认识，也常把惯性和惯性定律混同起来。教学中除了应纠正学生的不正确认识外，应强调指出：惯性和惯性定律不同。 （沪科J）惯性是任何物体所具有的一种属性，它是没有任何附加条件的，也是无法被克服的；惯性定律是一条客观规律，它的成立是有条件的不受外力作用。（人教J） (1)力是改变物体运动状态的原因的教学 运动和力的关系问题是动力学的基本问题，对于各种物体的运动，不仅要从运动特点来进行观察和描述，还要从物体的受力情况去分析改变它们运动状态的原因。然而使学生建立起来物体的机械运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点，不是轻而易举的事情。因为，从日常经验出发，人们往往产生错误的认识，这些认识与历史上前人产生过的错误有类似之处，教科书采用了大量的贴近学生的生活实例，例如冰壶球的照片，关于惯性参考系的卡通图片等等，这些情景设置为学生增强感性的认识和“见物说理”使学生能在教师设置的问题情景中展开讨论和探究。除了对书中举出的实例进行分析外，还应让学生举一些实例来说明力是改变物体运动状态的原因，而不是运动原因，要使学生真正承认这一观点，就应让学生充分表达自己观点。教师应特别注意分析学生举例中出现的错误观点，引导学生进行讨论。例如， 静止的物体若没有力的作用就运动不起来； 运动的物体若去掉推力，就会停下来 教师可以利用学生提出的问题，进行充分的讨论。 分析例，“力使静止的物体运动，不能说明力是维持物质运动状态的原因。实质是力改变了物体的运动状态。 分析例，教师可以提出“去掉推力，物体是否就立即停下来?”“停止运动前的这段位移大小与什么因素有关?”“请同学设想如果接触面光滑，物体将怎么运动?”最后使学生认识到：运动的物体，如果不受力的作用，将一直保持匀速直线运动，维持物体运动状态不需要力，力是改变物体运动速度的原因。 在这里教师可以演示气垫导轨实验，让学生观察在阻力很小时物体近似做匀速直线运动。在讲授人类认识运动和力的关系时，可以请学生阅读一些物理学史的资料，或者请学生通过各种媒体去查阅有关资料，比较亚里士多德的观点与伽利略的观点各是什么，它们有什么不同，请学生举例谈一谈自己所持的观点和理由。牛顿第一运动定律 伽利略的实验和论证，使人们对力与运动的规律有了更深刻的认识。在此基础上，法国哲学家和科学家笛卡儿(Rence Descartes，15961650)把伽利略的结论推广到没有重力、没有摩擦力、没有空气阻力的更理想情况，进一步补充和完善了伽利略的观点。他提出：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，也不会偏离原来的方向。(鲁科K)伽利略和笛卡儿等人的正确结论在隔了代人之后，由牛顿总结成了一条基本定律，这就是牛顿第一运动定律(Newtons first law of motion)： (鲁科K)一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 (鲁科K)牛顿第一定律表明，当合外力为零时，原来静止的物体将继续保持静止，原来运动的物体则将继续以原来的速度做匀速直线运动。合外力为零包括两种情况：一种是物体所受的所有外力相互抵消，合力为零；另一种是物体不受外力作用。 (鲁科K)牛顿第一定律还表明，任何物体只要运动状态保持不变，它所受的合外力必然为零；而如果一个物体的运动状态发生了变化，比如速度的大小发生变化，或者速度的方向发生变化，或者速度的大小和方向同时发生变化，那么物体必定是受到了不为零的合外力作用：例如，坐在过山车里的游客，其运动速度时刻都在改变，因此他肯定受到了不为零的合外力的作用 (图6-8)。 (鲁科K)另外还需要指出的是，一个所受合外力为零的物体，也可能会受到内力的作用。例如，人自己对自己的作用力就是内力。内力不可能改变物体的运动状态，正如一个人用再大的力气也不能把自己提起来。（沪科K）英国科学家牛顿在僧利略、笛卡儿等前辈科学家研究的基础上，在他的名著(自然哲学的数学原理)一书中，总结出了动力学的一条最基础的定律：一切物体总保持匀遭直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。 （沪科K）这就是牛顿第一定律(Newton first law)。物体保持匀速直线运动或静止状态的特性，叫做惯性(inertia)。牛顿第一定律又叫做惯性定律。 （沪科K）牛顿第一定律是在理想实验的基础上，通过推理得到的，但它客观地揭示了力和运动的关系：力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。 （沪科K） 从此，亚里士多德的观点被人们彻底地否定了。（沪科K）在初中，你已学习过惯性和牛顿第一定律，通过现在的再学习，你认为有哪些提高?(人教K)牛顿物理学的基石惯性定律 伽利略和笛卡儿的正确结论在隔了一代人以后，由牛顿总结成动力学的一条基本定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律(Newton first law of motion)。牛顿第一运动定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性(inertia)。牛顿第一定律又叫做惯性定律 (law of inertia)。 因为不可能把自然界的任何物体完全孤立起来，也就是说，不受力作用的物体是不存在的，所以，牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证。但是，许许多多现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。例如，冰球场上，冰球离开球杆后，能以几乎不变的速度继续前进，直到它再一次受到球杆的打击或碰到障碍物，才改变这种状态。（人教J） (2)牛顿第一定律的教学 在学生认识了亚里士多德的观点是错误的以后，教师再进行牛顿第一定律的教学，在此过程中教师仍要鼓励学生动脑筋思考，设置一定的问题情景，例如：如果你是伽利略你将用什么方法证明亚里士多德的观点是错误的?学生会想出许多减小摩擦的方法，从学生的设想中逐渐将理想化的方法渗透到教学中。最后讲解伽利略的理想实验。应充分说明伽利略理想实验的推理过程，知道理想实验是建立在可靠事实的基础上的一种科学方法。学生会为伽利略的这一推理过程而叫绝。牛顿第一定律也顺理成章地得出。在牛顿第一定律得出之后，教师应带领学生仔细分析牛顿第一定律的内容，帮助学生总结出牛顿第一定律的含义： 明确了力和运动的关系。物体的运动并不需要力的维持，只有当物体的运动状态发生变化，即产生加速度时才需要力的作用。 提出了惯性的概念。牛顿第一定律既有实验基础，又是一种理想化的思维产物。它在牛顿运动定律中具有极其重要的地位，它揭示了物体都具有惯性的性质。 牛顿第一定律所描述的虽然是一种理想化的状态，它却正确地揭示了自然规律。物体的惯性 (鲁科K)由牛顿第一定律可知，只有在不为零的合外力作用下，物体的运动状态才会发生改变。这说明任何物体都有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质，物理学中把物体的这种性质叫做惯性(inertia)。因此，牛顿第一定律又被称为惯性定律。 (鲁科K)要使一个原来静止的物体运动起来，或者要使一个原来运动着的物体停下来，都需要有不为零的合外力作用，这说明不论是静止的物体还是运动的物体，都具有惯性。 (鲁科K)外力可以使一个静止的物体运动，也可以使一个运动的物体改变速度大小或改变速度方向。但是，不论在哪一种情况下，惯性都没有改变，它既不增大，也不减小，更没有被克服。因此，力的作用是不能改变物体惯性大小的，惯性是物体的固有属性。 (鲁科K)那么，惯性的大小是由什么决定的呢?惯性的大小又意味着什么呢? (鲁科K)我们知道，推动一辆自行车要比推动一辆汽车容易得多(图610)，这表明质量越大的物体，运动状态越难以改变，也就是说该物体的惯性越大；而质量较小的物体，运动状态较容易改变，也就是说该物体的惯性较小。可见，质量是物体惯性大小的量度，而一个物体惯性的大小，则意味着改变该物体运动状态的难易程度。（沪科K）惯性有大小吗（沪科K）惯性是一切物体的固有属性，它时时处处伴随着我们。生活经验还告诉我们，不同物体保持它原来运动状态的本领”是不一样的，因此物体的惯性是有大小的。（沪科K）根据图5-4中的事例，井蛄合你的生活经验，跟同学们讨论一下：物体惯性的大小与什么因素有关?（沪科K）初中物理把质量定义为“包含拍质的多少”。经过跟同学们的讨论，你对物体质量的含义有什么新的理解。 （沪科K）月球上的重力加速度只有地球上的1/6，航天员在月球上可以很轻松地背起一个大旅行包，可是不容易起步，走动后也不容易停下，这是为什么?（沪科J）惯性的大小，初中物理没有要求，学生的认识是肤浅的。教材中要求通过对图 5-4中一些素材的讨论，使学生认识到惯性大小跟质量有关。教材中没有直接给出“质量是物体惯性大小的量度”的定义。它隐含在提出的问题中，教学中可在学生讨论的基础上加以点明。并可指出，物体的惯性只跟质量有关，跟它的速度大小、方向以及物态(固、液、气)等无关。因此，1kg的一块铁块跟1kg的木块和1kg的水保持它原来运动状态的本领相同，即它们的惯性大小一样。(人教K)惯性与质量牛顿第一定律涉及两个重要的物理概念：力和惯性。力，不仅是物理学中的基本概念，也是日常生活中用得很多的一个名词。这在上一章已经讨论过了。 (3)惯性的教学 惯性是一个重要的概念，惯性是物体所具有的、保持原来运动性质不变的特性。虽然学生在初中已经学习了惯性的概念，但这仍是学生难于理解的问题。许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种运动状态下的特点混为一谈。学生的许多错误表现为： 物体只有在匀速直线运动或静止状态时才有惯性； 惯性是一种力； 速度大的物体惯性大，因为速度大的物体停下来比较难 学生这些已有的错误概念的纠正需要一定的时间。在这里教科书中举例并较细致地说明了惯性是一种“本领”，是物体“抵抗运动状态变化”的“本领”。 在惯性概念的教学中应渗透两个层次：一个是任何物体都有这样的“本领”；一个是不同的物体这样的“本领”是不同的。这种“本领”的大小是怎么体现出来的呢?那就是受到相同力的作用时，不同物体的运动状态改变的快慢不一样，即加速度不同。应让学生举出实例来分析，例如：在初状态相同时，在相同力的作用下，空车和装满货物的车谁先达到某一速度?用相同的力使空车和装满货物的车从同一速度到停下来，谁用的时间短?通过这样的实例分析，使学生总结出：质量大的物体，惯性大，质量小的物体，惯性小，物体的惯性与物体的质量有关，与物体的运动状态和受力情况无关。(人教K)对于任何物体，在它们受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难易程度的惟一因素就是它们的质量。由此我们可以得出结论：量度物体惯性大小的物理量是它们的质量(mass)。质量只有大小，没有方向，它是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。注：在初中，我们把质量理解为物体所含物质的多少；现在，又从物体惯性的角度认识质量。以后我们还会通过物体间的引力认识质量。 人们对于科学概念的认识就是这样一步一步深入的。（沪科K）多学一点 惯性系 （沪科K）我们知道，描述物体的运动，需要选择参考系。实验表明，牛顿运动定律对地面参考系是成立的。我们把牛顿运动定律对之成立的参考系称为惯性系，地面参考系就是一个惯性系。除了地面参考系外，是否还有其他的惯性系呢?（沪科K）如图5-6所示，一位旅客面向车行方向坐在车厢里，面前的水平桌面上放着一个静止的小球，当车突然起动或加速时，池看到小球向他滚来。（沪科K）“小球没有受到外力作用怎么会突然运动呢?”原来，这个人选择了相对于地面做加速运动的车厢作为参考系。【生活应用】【课本习题】1. (鲁科K)有人认为，只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性，做变速运动的物体不具有惯性。这种看法对吗?物体的惯性与物体的运动状态是否有关?请用实例来说明你的看法。 (鲁科J)解答：这种看法是错误的。惯性是物体的固有属性，不随物体运动状态的改变而改变。例如，行驶中的汽车在刹车时做减速运动，在同样的初速度下，小轿车比大卡车容易停下来，是因为小轿车的质量小，惯性小，比大卡车更容易改变运动状态。2. (鲁科K)在下列各种情况中，运动状态发生变化的是 (A)小石块做自由落体运动 (B)汽车在转弯时速度的大小不变(C)小球在光滑水平面上做匀速直线运动 (D)手榴弹被抛出以后的运动 解答：A、B、D3. (鲁科K)有一只小球以2m/s的速度运动着，如果受到的合外力等于零，5s后它的速度将是多大? (鲁科J)解答：由于小球受到的合外力等于零，根据牛顿第一定律，可知小球将保持原来的速度，一直运动下去，故5 s后小球的速度仍是2 ms。4. (鲁科K)一位同学说，被向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。你认为他的说法对吗?为什么? (鲁科J)解答：不对。在空中向上运动的物体并不受到向上的力的作用，该物体只有在被上抛的瞬间受到了向上的力的作用。物体的运动并不需要力来维持。5. (鲁科K)以下各种情况可能存在的是(A)物体的速度很大，但惯性很小 (B)物体的惯性很大，但质量很小(C)物体的体积很大，但惯性很小 (D)物体所受的合外力很大，但惯性很小 解答：A、C、D6. (鲁科K)现代汽车中，通常配有安全带、安全气囊和头枕等设备，请从惯性的角度说明它们有什么作用。(鲁科J)解答：当出现车祸时，汽车的速度会在几秒甚至零点几秒的时间内从几十千米每小时迅速减小到0。这时，由于人具有惯性，仍然会以很大的速度向前冲，就会对人造成伤害。安全带、安全气囊和头枕等可以阻止人体向前冲出，保证人身安全。(动量定理的应用) (人教K)问题与练习1(人教K)回答下列问题： (1)飞机投弹时，如果发现目标在飞机的正下方才投下炸弹，能击中目标吗?为什么? (2)地球在从西向东自转。你向上跳起来以后，为什么还落到原地，而不落到原地的西边? （人教J） (1)不能炸中目标。如图4-10所示，因为，炸弹被投下后，由于惯性，仍有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方。 (2)因为，当你跳起时，由于惯性，你仍有与地球相同的速度，所以还回到原处，而不落在原地的西边。2(人教K)我国公安部规定，在各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带。为什么要做这样的规定? （人教J）如果不系安全带，当紧急刹车时，车虽然停下了，但人因惯性而仍然向前运动，会发生危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，不致发生危险。3(人教K)一个同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。这个结论错在什么地方? （人教J）物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性，而继续向上运动，不是因为受到了向上的力的作用。4(人教K)请你通过实例说明，如果所选的参考系在相对于某惯性系做变速运动，惯性定律在所选的参考系中就不成立。（人教J）如果选择了相对于静止的大树做加速运动的汽车为参考系，人在车上观察大树，大树做远离汽车的加速运动。大树的运动状态改变不是因为受到了力的作用，而是因为惯性定律在选择的参考系中不成立。（沪科K）家庭作业与活动 1（沪科K）如图5-8所示，一个伞兵沿着跟竖直方向成30的倾斜方向匀速下降，有人说，伞兵一定受到一个倾斜向下的力的作用。你的看法怎样?（沪科J）这种说法不对。伞兵匀速下降过程中，仅受重力和空气阻力两个力的作用 (浮力不计)。2（沪科K）下面是一些关于惯性的说法，它们对不对呢?(1)放在地上的足球，被运动员飞起一脚，用力克服了它的惯性，所以足球滚动了。(2)物体不受力或受到平衡力时才有惯性，做加速运动时速度时刻变化，因此就没有惯性。(3)车于速度大的时候，刹车后不易停住，惯性大；车子速度小的时候，刹车后容易停住，惯性小。 （沪科J）(1)错误。惯性是物体的一种属性，它是无法克服的。(2)错误。任何物体、在任何时刻，都会有惯性的表现。(3)错误。惯性的大小仅由物体的质量决定，跟物体的速度大小无关(车子速度大的时候不易被刹住，是应该用功与动能的变化或力的冲量与动量的变化进行解释)。3（沪科K）请根据图5-9中的情景，说明车子所处的状态，并对这种情景作出解释。 （沪科J）图5-9中上面的车突然减速或刹车，下面的车突然加速或启动。4（沪科K）车子转弯时，车中的人会有什么感觉(图5-10)?请先作出分析判断，再实践体会一下这种感觉。 （沪科J）车子转弯时，人有着向车厢外侧挤压的趋势。8（沪科K）惯性和惯性定律(牛顿第一定律)是不是一回事?请谈谈你的认识。8提示：参考本章第51节相关内容【基础例题】【其他习题】(鲁科J)1某人用力推原来静止在水平面上的小车，使小车开始运动，后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动，可见(A) 力是使物体运动的原因 (B)力是维持物体运动速度的原因(C)力是小车速度大小改变的原因 (D)力是物体惯性改变的原因答案：C(鲁科J)2汽车关闭发动机后，速度会越来越小，最后停止，在这个过程中(A)汽车逐渐不受力的作用 (B)汽车所受摩擦力大于汽车的速度(C)汽车的惯性逐渐减小 (D)阻力改变了汽车的速度答案：D(鲁科J)3关于惯性的说法中，正确的是(A)人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性(B)百米赛跑到终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来时就没有惯性了(C)物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了(D)物体的惯性与物体的运动状态及受力情况无关答案：D(鲁科J)4下面说法中，正确的是(A)物体运动状态改变则其速度必改变(B)物体运动状态改变则其加速度必改变(C)物体运动状态改变则其运动方向必改变(D)物体运动状态改变则其惯性必改变答案：A(鲁科J)5一名静止的相扑运动员甲和一名正在跑道上高速奔跑的短跑运动员乙相比较(A)由于甲静止，乙高速运动，甲的惯性小，乙的惯性大(B)由于甲、乙的运动状态不同，甲、乙的惯性大小无法比较(C)由于甲的质量比乙的质量大，甲的惯性比乙的惯性大(D)由于甲静止，乙高速运动，甲无惯性，乙具有惯性答案：C【基础探究活动】【其它探究活动】(鲁科K)迷你实验室没有推力后书本还会运动吗? (鲁科K)将一本书平放在桌子上，用力猛推它一下。看看当推力停止作用时，书本是不是也立刻停止运动了。(鲁科K)在书本的下面垫上几枝圆柱形的铅笔，再用力推动书本(图6-5)。看看当推力停止作用时，情况与没垫铅笔时有什么不同?想想这是为什么。(鲁科J)1本节第一个“迷你实验室”中的书本，最好选用硬皮的精装书，书可稍厚些；所用铅笔截面应为圆形，也可用粗细均匀的圆柱形筷子或其他截面为圆形的物件代替，这样实验效果要好些。 (鲁科K) 通过实验我们了解到，当推力撤去后，书本并不会立刻停止运动，它会继续