高一物理教案：《慣性系和非慣性系》教學(xué)設計(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)現問(wèn)題：
舉例1：如圖1所示，小車(chē)靜止，小球靜止于小車(chē)內光滑的水平桌面上.當小車(chē)相對于地面以加速度 做直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，從地面上觀(guān)察，小球如何運動(dòng)?從小車(chē)上觀(guān)察，小球如何運動(dòng)?
分析：從地面上觀(guān)察，小球相對于地面保持靜止.從小車(chē)上觀(guān)察，小球將逆著(zhù)小車(chē)的運動(dòng)方向運動(dòng)，最后從桌子上掉下來(lái).因為小球在水平方向上不受外力作用，所以小球相對于小車(chē)的運動(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(chē)內的光滑水平桌面上，當小車(chē)恒定加速度 做直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，從地面上觀(guān)察，小球如何運動(dòng)?從小車(chē)上觀(guān)察，小球如何運動(dòng)?彈簧處于什么狀態(tài)?
分析：從地面上觀(guān)察，小球將做與小車(chē)同向的加速運動(dòng).小車(chē)上觀(guān)察，小球將相對于小車(chē)靜止.彈簧處于伸長(cháng)狀態(tài).因為小球在水平方向上受彈力作用，所以小球相對于小車(chē)的靜止不符合牛頓第二定律.
2、分析問(wèn)題：
提出想法：當實(shí)驗和理論發(fā)生矛盾時(shí)，可能是實(shí)驗現象觀(guān)察有誤;可能是理論錯誤或理論存在一定的適用條件.
分析問(wèn)題：實(shí)驗現象觀(guān)察正確.理論在很多的實(shí)際應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.
矛盾的癥結出在：相對于誰(shuí)來(lái)觀(guān)察現象，即參考系是誰(shuí).
閱讀書(shū)P65伽利略在《關(guān)于兩種世界體系的對話(huà)》中的一段話(huà).
3、引入慣性系和非慣性系
(1)慣性系：牛頓運動(dòng)定律成立的參考系.
研究地面上物體運動(dòng)，地面通�？烧J為是慣性系，相對于地面作勻速直線(xiàn)運動(dòng)的參考系也是慣性系.
研究行星公轉時(shí)，太陽(yáng)可認為是慣性系.
(2)非慣性系：牛頓運動(dòng)定律不成立的參考系.
例如：前面例子中提到的小車(chē)，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(wèn)題：在直線(xiàn)加速的非慣性系中引入一個(gè)力，使物體的受力滿(mǎn)足牛頓運動(dòng)定律，這個(gè)力就是慣性力.例如在上述例1中，若設想由一個(gè)力 作用在小球上，其方向與小車(chē)相對于地面的加速度 的方向相反，其大小等于 ( 是小車(chē)質(zhì)量)，則小球相對于小車(chē)的運動(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(xiàn)加速運動(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(chēng)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)生繼續深入研究該課題.
2、開(kāi)有關(guān)相對論的科普講座，引發(fā)學(xué)生研究興趣.
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