慣性系和非慣性系

慣性系和非慣性系

教學目標
1、知識目標：
　　（1）知道什么是慣性系和非慣性系；
　　（2）知道牛頓運動定律在慣性系中成立；
　　（3）知道什么是慣性力．
2、能力目標：培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力．
3、情感目標：培養學生辯證的科學思想．

教學建議

教材分析
　　 （1）教材首先引入了《關于兩種世界體系的對話》中一段在船艙里觀察到現象的描述，并通過對它的分析和實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）通過對實例的進一步分析，引入了在非慣性參考系中存在的慣性力及其規律，并在升降機實例中簡單應用．

教法建議
　　 （1）本節屬于選學內容，請教師根據自己學生的實際情況掌握深度和層次．
　　（2）在授課時采用舉實例讓學生分析，發現問題：運動和力的關系出現矛盾的現象．從而再引導學生分析發生矛盾的癥結所在，和解決矛盾的方法．讓學生學習知識的同時，學會辯證的科學思想．

 

教學設計示例

教學重點：慣性系和非慣性系、慣性力

教學難點：慣性力

示例：

一、慣性系和非慣性系

1、發現問題：
　舉例1：如圖1所示，小車靜止，小球靜止于小車內光滑的水平桌面上．當小車相對于地面以加速度 做直線運動時，從地面上觀察，小球如何運動？從小車上觀察，小球如何運動？

　　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，小球將逆著小車的運動方向運動，最后從桌子上掉下來．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的運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的光滑水平桌面上，當小車恒定加速度 做直線運動時，從地面上觀察，小球如何運動？從小車上觀察，小球如何運動？彈簧處于什么狀態？

 

分析：從地面上觀察，小球將做與小車同向的加速運動．小車上觀察，小球將相對于小車靜止．彈簧處于伸長狀態．因為小球在水平方向上受彈力作用，所以小球相對于小車的靜止不符合牛頓第二定律．

　　2、分析問題：

　　提出想法：當實驗和理論發生矛盾時，可能是實驗現象觀察有誤；可能是理論錯誤或理論存在一定的適用條件．

　　分析問題：實驗現象觀察正確．理論在很多的實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：相對于誰來觀察現象，即參考系是誰．

　　閱讀書P65伽利略在《關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：牛頓運動定律成立的參考系．

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

研究行星公轉時，太陽可認為是慣性系．

　　（2）非慣性系：牛頓運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力，使物體的受力滿足牛頓運動定律，這個力就是慣性力．例如在上述例1中，若設想由一個力 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 （ 是小車質量），則小球相對于小車的運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：在做直線加速運動的非慣性系中，質點受到的與非慣性系的加速度 方向相反，且大小等于質點質量 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、組織部分學生繼續深入研究該課題．
2、開有關相對論的科普講座，引發學生研究興趣．

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