2019-2020年高一物理 第三章 牛顿运动定律 二、物体运动状态的改变(第一课时) 人教大纲版第一册.doc

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2019-2020年高一物理 第三章 牛顿运动定律 二、物体运动状态的改变(第一课时) 人教大纲版第一册 从容说课 本节是由牛顿第一定律向第二定律过渡的一节内容，同时，也是非常关键的一节.在这一节的学习过程中，即要进一步加深对牛顿第一定律的认识，又要为下一节的牛顿第二定律作好准备. 在本节的教学中首先要使学生认清什么是运动状态，引导学生得到速度是运动状态标志的物理量，当物体运动的速度发生变化时，就表示物体的运动状态发生了改变，从而使学生认识到力是使物体产生加速度的原因． 同时，在这一节的教学中，要使学生清楚地知道什么是惯性的大小，即在相同力的作用下，产生加速度小（大），表示物体的惯性大（小）.确切地理解这一点，就不难理解质量是惯性大小的量度。 本节课的教学目标定位如下： 1.知道物体运动状态改变的含义． 2.理解力是使物体产生加速度的原因． 3.知道质量是惯性大小的量度． 本节课的教学重点为： (1)正确认识什么是物体运动状态的改变． (2)质量是物体惯性大小的量度． 本节课的教学难点为：理解惯性的意义． 本节通过讲授法、举例法、分析归纳法，使学生在理论联系实际的分析过程中，切实认识到力是使物体产生加速度的原因． 本节的教学程序安排如下： 复习牛顿第一定律。导人新课一CAI课件模拟，结合实例分析探讨力是产生加速度的原因→实例探究得到质量是物体惯性大小的量度→课堂讨论拓展本节知识点． 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是物体运动状态的改变. 2.知道物体运动状态的改变既包括速度大小的改变，又包括速度方向的改变，同时也包括速度的大小和方向同时改变. 3.知道力是物体运动状态改变的原因，同时也是产生加速度的原因. 4.知道质量是物体惯性大小的量度，并能用来解释一些简单的现象. 二、能力目标 进一步培养学生的分析能力和推理能力. 三、德育目标 渗透“一分为二”看问题的辩证思想. 教学重点 1.正确认识什么是物体运动状态的改变. 2.质量是物体惯性大小的量度. 教学难点 理解惯性的意义. 教学方法 讲授法、举例法、分析归纳法. 教学用具 投影仪、投影片、CAI课件、录像. 课时安排 1课时 教学过程 ［投影本节课学习目标］ 1.知道什么是物体运动状态的改变. 2.理解力是产生加速度的原因. 3.理解质量是惯性大小的量度. [学习目标完成过程] 一、导入新课 ［教师］牛顿第一定律的内容是什么? ［学生］一切物体总保持匀速直线运动状态或者静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止. ［教师］请同学们用自己组织的语言，把自己对牛顿第一定律的理解描绘一下. ［学生］物体不受外力时，物体的运动状态不会发生改变. ［教师］那么什么是物体运动状态的改变？导致物体运动状态发生变化的原因又是什么？这一节我们共同来讨论这一问题. 二、新课教学 (一)力是产生加速度的原因. ［教师］请同学们用自己组织的语言，描绘一下什么是“状态”？ ［学生］物体、人、事情在某一时刻所处的情况、形态或者样子. ［教师］那么什么是运动状态呢？ ［学生］物体在运动时所具有的形态. ［教师］用CAI课件显示一静止的小车. ［提出问题］小车的运动状态是什么？它在我们观察的这一段时间内是否发生了变化？ ［学生］小车处于静止状态，并且在我们观察的这段时间内，运动状态没有发生改变. ［教师］同学们根据什么判定其运动状态没有发生改变呢？ ［学生］因为始终处于静止状态，即它的速度始终为零. ［教师总结］速度始终为零时，物体的运动状态不发生改变. ［教师］用CAI课件展示一匀速运动的小车. 提出问题：这辆小车的运动状态是否发生变化？为什么？ ［学生］小车的运动状态没有发生变化，因为小车自始至终以相同速度运动. ［教师总结］做匀速运动时，物体的运动状态不发生改变. ［教师］用CAI课件展示在粗糙水平面上缓慢停下来的一辆小车.提出问题：这辆小车在这段时间内运动状态是否变化？为什么？ ［学生］小车在从运动到停下来这段时间内的运动状态发生了变化.因为小车运动的快慢在这段时间内是不相同的，即它的运动情况是不相同的. ［教师总结］当速度的大小发生变化时，物体的运动状态要发生变化. ［教师］用CAI课件展示一在弯道上匀速转弯的小车.提出问题：小车在转弯过程中的运动状态是否改变？为什么？ ［学生］转弯过程中的小车的运动状态发生了改变.因为小车运动的方向发生了改变. ［教师总结］当物体运动速度的方向发生改变时，物体的运动状态要发生变化. ［教师］物体在什么情况下，运动状态会发生变化呢？ ［学生］速度发生变化时，物体的运动状态也相应发生变化. ［教师］由此可见：速度是运动状态的特征物理量.即速度的大小变化或方向变化，或者大小和方向同时变化时，物体的运动状态都会发生改变. ［巩固训练］用投影片展示 关于运动状态的改变，正确的说法是( ) A.速度的方向不变，速度的大小改变的物体，运动状态就发生了改变 B.速度的大小不变，速度的方向发生改变的物体，其运动状态就发生改变 C.速度的大小和方向同时改变的物体，其运动状态要发生改变 D.匀速转弯的物体，因为匀速，故运动状态不发生变化 答案与解析：因为速度是矢量，即有大小又有方向.只要大小和方向两个因素至少有一个因素改变，速度就发生改变，速度又是运动状态的标志物理量，所以运动状态就发生改变.故A、B、C项都正确.匀速转弯的物体，其匀速主要体现为大小不变，但其方向每时每刻在发生改变，故运动状态也在发生改变，D选项是错误的. ［教师总结］从牛顿第一定律中可知物体的运动状态发生改变时，一定要受到外力的作用即：力是物体运动状态发生改变的原因.而从上例知；物体的运动状态发生改变时，其运动速度一定发生改变.结合运动学知识“加速度是描述速度变化快慢的物理量”知：速度变化时一定有加速度，故：力是产生加速度的原因. ［实例分析］录像观看一小段冰球运动. ［教师］请同学们根据刚才观察到的冰球的运动情况，分析其原因. ［学生甲］冰球原来静止，当一个运动员对冰球施加了一个力后，球被迫改变了它原来的静止状态，朝某一方向滑去. ［学生乙］由于冰面非常光滑，所以对冰球的摩擦力因很小而忽略不计，故观察到滑出的冰球近似匀速直线运动. ［学生丙］当另一运动员用曲棍打中滑动的冰球时，他给了冰球一个力的作用，使球产生了加速度，从而使球的速度发生了变化，它的运动状态再次发生改变. ［教师总结］从上述的分析过程中再次说明： 在外力作用下，物体的运动状态发生了改变，即速度发生了改变.因而，一切运动状态的改变，都存在着加速度，因此说“力是使物体运动状态改变的原因，同时也是产生加速度的原因”. ［思考与练习］投影片出示题目 人用力推原来静止在水平面上的小车，使小车开始运动，此后改用较小的力维持小车做匀速直线运动，可见( ) Ａ.力是使物体产生运动的原因 Ｂ.力是维持物体运动速度的原因 Ｃ.力是使物体产生加速度的原因 Ｄ.力是改变物体运动状态的原因 [参考答案] C D. 从牛顿第一定律：“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.”可知，一旦物体具有速度以后，只要没有加速度，即没有力的作用，物体的速度是不会变化的.也就是说，力并不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动速度的原因，是产生加速度的原因. （二）质量是物体惯性大小的量度 ［教师］从前面可知，力是物体运动状态改变的原因，是不是说物体运动状态的变化就只和外力有关呢？下面我们来讨论这一问题. ［教师］以相同速度投来体积相同的篮球和铁球，同学们敢去接吗？ ［学生］敢接篮球，不敢接铁球. ［教师］为什么呢？ ［学生］篮球可以接住，铁球接不住，且容易砸伤，所以不敢去接铁球. ［教师］什么是“接住”呢？ ［学生］可以让它停在手中. ［教师］也就是说：我们可以比较容易地使篮球停下来，而很难使铁球停下来，对吗？ ［学生］对. ［教师］为什么难使铁球停下来呢？篮球和铁球有什么区别呢？ ［学生活动］讨论并加以引导 ［学生］篮球和铁球的初速度相同，末速也要求相同，即要求它们速度变化量相同，而产生变化原因，都是我们给了他们力的作用，究其原因，只能是铁球的质量比篮球的质量大的缘故. ［教师总结］从上面的讨论过程可知，质量小的物体其运动状态容易改变，我们说它的惯性小，即维持它原来运动状态的本领小；质量大的物体其运动状态不容易改变，我们说它的惯性大，即维持它原来运动状态的本领大.可见，质量是物体惯性大小的量度. ［教师］任何一种事物都具有正、反两个方面，惯性也不例外，它同样具有有利的一面和有害的一面.下面请同学们阅读课文最后一自然段，阅读时注意下面两个问题： 1.当我们要求物体的运动状态容易改变时，应该怎么办？举例说明. 2.当我们要求物体的运动状态不容易改变时，应该怎么办？举例说明. ［学生活动］阅读课文最后一段. ［教师］检查阅读情况，在学生回答的基础上加以总结，强调： 惯性的大小在实际中要具体情况具体分析，加以利用；当我们需要物体的运动状态容易改变时，应尽可能减小物体的质量；当我们需要物体的运动状态难以改变时，应尽可能增大物体的质量. ［巩固训练］投影片出示 1.关于惯性大小的判定，下列说法正确的是( ) A.在相同外力作用下，质量小的物体产生的加速度大，运动状态较容易改变，惯性小 B.在相同外力作用下，质量大的物体产生的加速度小，运动状态难以改变，惯性较大 C.在速度变化快慢相同的情况下，质量大的物体所需作用力较大，它的惯性较大 D.在速度变化快慢相同的情况下，不论质量的大小，因改变物体运动状态的难易情况相同，故惯性大小相同. 答案与解析：质量是惯性大小的量度.对这句话确切的理解应是：比较惯性大小的惟一标准（或尺度）就是比较质量的大小.质量大的物体，其惯性大；质量小的物体，其惯性小.惯性的大小与物体的运动状态及受力情况无关，是物体本身固有的属性.故A、B、C项正确.而在D选项中的速度变化快慢相同与运动状态改变的难易程度相同是两个不同的概念，前者是运动学概念，是由加速度来量度的；后者是动力学中的概念，是由质量来量度的.所以，根据速度变化快慢相同的条件，并不能得出物体运动状态改变的难易程度相同的结论，故D项是错误的.正确选项应为A、B、C. 2.下列说法正确的是( ) A.运动的越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动的越快，惯性越大 B.小球由于受重力的作用自由下落时，它的惯性不存在了 C.一个物体竖直上抛，当抛出后，能继续上升，是因为物体受到向上的推力 D.物体的惯性仅与本身的质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小 答案与解析：惯性的有无及大小只与物体的质量有关，而与物体的运动状态、受力情况是无关的.所以A、B两选项是错误的；竖直上抛的物体之所以能向上运动是因为它具有向上的初速度，即它的初始运动状态为向上运动，根据牛顿第一定律知：物体具有维持这种运动状态的固有属性，所以，在不受外力时它要向上做匀速直线运动，而并没有受任何力的作用，故C选项也是错误的；D选项的描述正确体现了质量是惯性大小的量度这一观点，故D项正确.本题的正确选项应是D. “运动状态改变”的教学方案二： 一、导入新课 1．复习牛顿第一定律 2．导人 根据牛顿第一定律，如果物体不受外力作用它的速度的大小和方向将保持不变,原来速度为零，则速度永远为零；原来速度为 v 则速度永远为 v,即运动状态不变．那么什么是运动状态的改变呢? 二、新课教学 (一)速度改变与物体运动状态改变之间的关系 [思考] l.物体从静止到运动，物体的速度是否发生了改变，运动状态是否发生了改变? 2．物体做变速运动,速度改变了没有?运动状态是否发生了改变? [学生回答上述问题]初步猜想：物体速度改变了，物体的运动状态就改变了． [教师点拨] 速度的改变表征了物体的运动状态发生了改变． [CAI课件展示下列几个运动] 运动一：小球在斜面上由静止释放． 运动二：小球在水平面上做匀速圆周运动． 运动三: 游乐场中过山车的运动． 结合实例分析： 上述运动中物体的速度是否发生了改变?是怎么改变的? [学生活动] 分析得到:物体运动状态的改变对应于速度的改变，它包括速度的大小改变，速度的方向改变，或者速度的大小方向同时发生改变三种情况． (二)讨论物体的运动状态改变与加速度之间的关系 [演示]小球由斜面上滚下，在水平面上停下来． [分析讨论] ①小球在整体过程中运动状态是否发生了改变? ②小球在运动过程中是否有加速度? ③如果小球的加速度等于零，它可能处于哪些状态?此时小球的运动状态是否发生改变? [拓展总结] 1.当物体具有加速度时，物体的运动状态就发生改变． 2.当物体没有加速度时，物体的运动状态就不发生改变． [板书]运动状态改变的标志是物体具有加速度 (三)力是产生加速度的原因 . [演示]在运动的钢球旁放一强磁铁,发现钢球运动方向发生改变． [总结]力是产生加速度的原因． [提问] 你能举出哪些例子来佐证力是产生加速度的原因． 学生可能举的例子： 列车出站时，在牵引力作用下。由静止开始运动； 列车进站时．由于受到阻力作用．速度不断减小； 投出去的篮球和铅球,由于受到阻力作用速度的大小和方向都不断改变，做曲线运动． (四)质量是物体惯性大小的量度 [举例]一辆空车和一辆装满货物的车,在相同的牵引力作用下由静止开始运动．要使它们得到相同的速度，你认为哪个需要时间长?请结合实际加以分析． [学生讨论分析得到] 空车质量小，在较短的时问内可以得到某一速度； 装满货物的车质量大，要在较长的时间内才能达到相同的速度． [教师点拨] 在匀变速直线运动中，受到同样大小的外力作用的两个质量不同的物体．其中质量小的物体加速度大,该物体的运动状态容易发生改变．即物体保持原来运动状态的能力弱,该物体惯性小， 同理，另一质量较大的物体加速度较小，意味着该物体的运动状态不容易改变，即该物体保持原来运动状态的能力强，该物体的惯性大． [学生讨论]物体的惯性大小与物体的质量大小有什么关系? 得到：质量小的物体惯性较小，质量大的物体惯性较大． [教师总结]质量是惯性大小的量度． [学生活动]讨论： 1.当我们要求物体的运动状态容易或不易改变时，应如何做? 2.举例说明增大或减小惯性的实例． [点拨过渡] 加速度不仅与物体受到的外力有关，还和物体的质量有关，那么它们之间究竟有什么定量关系呢?下节课我们来研究这个问题． [课堂讨论] 1.一物体沿一圆周运动，运动过程中速度大小始终不变，它的运动状态是否改变?它在运动过程中是否一定受到外力作用? 2.试说明抽水站的电动机和水泵为什么都要固定在很重的机座上． 3.如果物体所受的合外力不为零，物体就不能保持静止或匀速直线运动状态．物体在所受合外力不为零时不具有惯性．或者说物体的惯性不起作用，是否正确? [学生活动]讨论上述问题． [教师点拨] 1.物体沿圆周运动，其运动方向不断变化，所以其运动状态不断改变，而力是物体运动状态改变的原因，所以它一定受到外力的作用． 2.电动机和水泵固定在很重的机座上，使电动机和水泵与机座连成一体，质量大，增大了它们的惯性，使其运动状态不易改变。所以可以减小电动机和水泵的振动． 3.惯性是物体本身具有的固有属性，与受力情况无关．物体所受的合外力不为零时，物体仍具有惯性，即仍起着阻碍物体运动状态变化的作用． 三、小结 [投影小结思考题] 1.物体运动状态的改变，就是指它的 发生了变化，包括以下三种情况：① ； ② ；③ ． 2. 是物体运动状态发生改变的原因．当物体运动状态发生改变时，物体具有加速度。所以力是使物体产生 的原因． 3． 是物体惯性大小的量度． 四、作业 1.复习本节所学内容. 2.完成习题①②. 五、板书设计 六、本节优化训练设计 1.关于惯性，下列说法正确的是( ) A.物体向东运动，则惯性向西 B.物体加速运动，则惯性变小 C.在同一地理位置，重力大的物体其惯性也大 D.做变速运动的物体没有惯性( ) 2.下列现象可能存在的是( ) A.物体的速度很大，而惯性很小 B.物体的质量很大，而惯性很小 C.物体的体积很小，而惯性很大 D.物体的受力很大，而惯性很小 3.关于运动状态的改变，下列说法正确的是( ) A.物体的运动状态改变，则其速度必定改变 B.物体的运动状态改变，则其加速度必定发生变化 C.物体的运动状态改变，则其运动的方向必定改变 D.物体的运动状态改变，则其惯性大小必定改变 4.下列说法正确的是( ) A.运动得越快的汽车越不容易停下来，这是因为汽车车速越快时，它的惯性越大 B.小球由于受重力的作用而自由下落时，它所做的运动不是惯性运动，所以这时小球的惯性不存在了 C.一个物体只有在速度发生变化时，才能显示其惯性的大小 D.两个不同的物体，如果与水平面间的动摩擦因数大小相等，用相同的初速度开始水平滑行，则惯性大的物体滑行的距离远 ［参考答案］ 1.C 惯性是反映物体维持它原来运动状态本领大小的一个物理量，即用来反映物体运动状态改变难易程度.它没有方向，且大小只与物体的质量有关，而与物体的运动状态、受力情况以及地理位置无关. 2.A C D 本题旨在考查物体惯性大小的决定因素.只要满足：“质量大，惯性大；质量小，惯性小”的原则即可. 3.A 速度是物体运动状态的特征物理量，也就是说，只要物体的速度发生改变，则物体的运动状态一定改变.由于速度本身的矢量性，导致速度的改变对应有三种情况：（1）速度的大小发生变化；（2）速度的方向发生变化；（3）速度的大小和方向同时发生变化.只要速度发生其中一种变化，那么速度就是变化的，物体的运动状态也要随之改变. 4.C 物体的惯性大小用其质量的大小来衡量，与其速度的大小无关，因而A选项的叙述是错误的；物体的惯性是物体本身的属性，不受外界条件的影响，故B项错误；物体在做匀速直线运动或者静止时，虽然它处于惯性状态，但它的运动状态并未发生改变，而惯性是反映物体运动状态改变难易的一个物理量，所以此时物体的惯性大小并不能显示出来.只有在物体的运动状态发生改变（即速度发生改变）时，才能体会到其运动状态的改变难易，它才能表现出它惯性的大小，因而C选项正确；对于D选项中的描述，由于初速度v0相同，动摩擦因数μ相等，根据运动学的有关公式知，其滑行距离也相等，且是一个和质量无关的量，因而D选项也是错误的.