慣性系和非慣性系物理教案

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教學(xué)目標(biāo)

1、知識目標(biāo)：

（1）知道什么是慣性系和非慣性系；

（2）知道牛頓運(yùn)動定律在慣性系中成立；

（3）知道什么是慣性力．

2、能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力．

3、情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生辯證的科學(xué)思想．

教學(xué)建議

教材分析

（1）教材首先引入了《關(guān)于兩種世界體系的對話》中一段在船艙里觀察到現(xiàn)象的描述，并通過對它的分析和實(shí)例對比引入了慣性參考系和非慣性參考系的概念．指出了常用到的慣性參考系．

（2）通過對實(shí)例的進(jìn)一步分析，引入了在非慣性參考系中存在的慣性力及其規(guī)律，并在升降機(jī)實(shí)例中簡單應(yīng)用．

教法建議

（1）本節(jié)屬于選學(xué)內(nèi)容，請教師根據(jù)自己學(xué)生的實(shí)際情況掌握深度和層次．

（2）在授課時(shí)采用舉實(shí)例讓學(xué)生分析，發(fā)現(xiàn)問題：運(yùn)動和力的關(guān)系出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象．從而再引導(dǎo)學(xué)生分析發(fā)生矛盾的癥結(jié)所在，和解決矛盾的方法．讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識的同時(shí)，學(xué)會辯證的科學(xué)思想．

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：慣性系和非慣性系、慣性力

教學(xué)難點(diǎn)：慣性力

示例：

一、慣性系和非慣性系

1、發(fā)現(xiàn)問題：

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)小車相對于地面以加速度做直線運(yùn)動時(shí)，從地面上觀察，小球如何運(yùn)動？從小車上觀察，小球如何運(yùn)動？

分析：從地面上觀察，小球相對于地面保持靜止．從小車上觀察，小球?qū)⒛嬷≤嚨倪\(yùn)動方向運(yùn)動，最后從桌子上掉下來．因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏喜皇芡饬ψ饔茫孕∏蛳鄬τ谛≤嚨倪\(yùn)動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)動時(shí)，從地面上觀察，小球如何運(yùn)動？從小車上觀察，小球如何運(yùn)動？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．小車上觀察，小球?qū)⑾鄬τ谛≤囲o止．彈簧處于伸長狀態(tài)．因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏鲜軓椓ψ饔茫孕∏蛳鄬τ谛≤嚨撵o止不符合牛頓第二定律．

2、分析問題：

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：相對于誰來觀察現(xiàn)象，即參考系是誰．

閱讀書P65伽利略在《關(guān)于兩種世界體系的對話》中的一段話．

3、引入慣性系和非慣性系

（1）慣性系：牛頓運(yùn)動定律成立的參考系．

研究地面上物體運(yùn)動，地面通常可認(rèn)為是慣性系，相對于地面作勻速直線運(yùn)動的參考系也是慣性系．

研究行星公轉(zhuǎn)時(shí)，太陽可認(rèn)為是慣性系．

（2）非慣性系：牛頓運(yùn)動定律不成立的參考系．

例如：前面例子中提到的小車，它相對于地面存在加速度，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），則小球相對于小車的運(yùn)動與其受力情況相符．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：見典型例題．

探究活動

1、組織部分學(xué)生繼續(xù)深入研究該課題．

2、開有關(guān)相對論的科普講座，引發(fā)學(xué)生研究興趣．