高一物理教案：《慣性系和非慣性系》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理 2018-11-23 12:15:13

　　一、慣性系和非慣性系

　　1、發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(lái).因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏喜皇芡饬ψ饔茫孕∏蛳鄬?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(zhǎng)狀態(tài).因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏鲜軓椓ψ饔茫孕∏蛳鄬?duì)于小車的靜止不符合牛頓第二定律.

　　2、分析問(wèn)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(wèn)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(shuí)來(lái)觀察現(xiàn)象，即參考系是誰(shuí).

　　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)，地面通常可認(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(yáng)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(wèn)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(jiàn)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(kāi)有關(guān)相對(duì)論的科普講座，引發(fā)學(xué)生研究興趣.

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