惯性系及非惯性系.doc

第八节 惯性系和非惯性系 教案 ?●本节教材分析 前面学过参考系的概念，在描写物体的运动时，可为研究问题的方便而任意选取．例如：路旁的树，对地面上的观察者来说，树是静止的；但对于坐在正在行驶的汽车里的观察者来说，树是运动的．对同一物体的运动，所选参考系不同，物体的运动情况也不同．但是确定力和运动的牛顿运动定律却不是对任何参考系都成立的． 牛顿运动定律成立的参考系，叫做惯性系．地面及相对于地面做匀速直线运动的物体都是惯性参考系． 在相对于地面做变速运动的物体，牛顿运动定律不再成立，这样的参考系称为非惯性系．可是，有时要在非惯性系中处理问题．为了解决这类问题，引入了在形式上“假象的”力——“惯性力”，可以使牛顿运动定律在非惯性系中成立，这样就可以在非惯性系中方便地处理问题了． 惯性系和非惯性系的概念较难理解，对学生的要求不易过深，不易深挖，学生了解这部分知识就可以了． ? ●教学目标 一、知识目标 1．了解什么是惯性系，什么是非惯性系． 2．知道什么是惯性力． 二、能力目标 培养学生的分析能力． 三、德育目标 使学生明确任何一种规律都是有一定的适用范围的． ? ●教学重点 惯性系和非惯性系、惯性力． ? ●教学难点 对惯性力的正确理解． ? ●教学方法 讲授法、阅读归纳法． ? ●教学用具 投影仪、自制投影片． ? ●课时安排 1课时 ? ●教学过程 ［用投影片出示本节课学习目标］ 1．了解什么是惯性系和非惯性系． 2．了解什么是惯性力． ? ●学习目标完成过程 一、导入新课 ［教师］请同学们回忆一下，在直线运动中，怎样去确定物体运动与否呢? ［学生］任意选一参考系，看物体相对于参考系的位置是否发生了变化，若变化则是运动的；若没变，则是静止的． ［教师］选择不同的参考系确定出物体的运动情况相同吗? ［学生］可能相同，也可能不同． ［教师］由此可见，在运动学中选择不同参考系时，物体的运动情况不相同，但仍可以确定其运动，故参考系是可以任意选取的．但在运用牛顿运动定律时，它所需的参考系却不能是任意的．本节我们一起来讨论这一问题． ? 二、新课教学 (一)惯性系与非惯性系 ［教师］用投影片出示题目 在一升降机内，放一质量为m的物体，物体随升降机一起运动，试讨论： (1)当升降机对地静止时，物体对地和对升降机的运动及受力情况． (2)当升降机匀速运动时，物体对地和对升降机的运动及受力情况． (3)当升降机变速运动时，物体对地和对升降机的运动及受力情况． ［学生活动］阅读题目，并进行讨论． ［教师］在第一种情况下，物体对地做何运动?受哪些力的作用? ［学生］物体对地是静止的，这时受重力和升降机地面支持力两个力的作用． ［教师］受力情况和运动情况符合牛顿运动定律吗? ［学生］根据牛顿第一定律知，物体做匀速直线运动或静止时，其所受合力应为零．在本题中，物体所受的重力和支持力是一对平衡力，故其合力为零，满足牛顿运动定律． ［教师］物体对升降机做何运动，受力与运动的关系是否满足牛顿运动定律? ［学生］此时，物体对升降机静止，重力和支持力平衡，也满足牛顿运动定律． ［教师］在第二问中，物体对地做何运动?受哪些力的作用?其运动和力的关系是否满足牛顿运动定律? ［学生］此时，物体对地做匀速直线运动，受重力和支持力两个力的作用．由于这两个力仍平衡，故满足牛顿第一定律． ［教师］物体对升降机又是做何运动呢?它的受力与运动的关系是否还满足牛顿运动定律呢? ［学生］物体对升降机来说是静止的，受力仍和前面一样受重力和支持力两个力的作用，且是一对平衡力，即其合力为零，所以仍满足牛顿第一定律． ［教师总结］由上述分析可见： 以相对于地面静止或做匀速直线运动的物体作为参考系时，牛顿运动定律是成立的．我们把牛顿运动定律成立的参考系叫惯性参考系，简称惯性系． 下面接着讨论第三问所述情况． ［教师］在第三问所述情况下物体对地做何运动?受哪些力的作用? ［学生］物体相对于地面做变速直线运动，此时物体受重力和支持力的作用，但重力与支持力不再是平衡力． ［教师］此时的受力与运动情况的关系满足牛顿运动定律吗? ［学生］满足．由于重力与支持力不平衡，故要产生加速度，并且这一加速度就是物体做变速运动时的加速度，即： F支+G(=F合)=ma 满足牛顿第二定律． ［教师］那么物体对升降机又做何运动呢? ［学生］物体随升降机一起运动，所以它的运动状态与升降机相同．故它相对于升降机是静止的． ［教师］此时的受力与运动关系还符合牛顿运动定律吗? ［学生］不符合． ［教师］为什么呢? ［学生］以升降机为参考系确定出物体的运动情况是静止的，若牛顿运动定律成立，则它所受的合力就应为零，而事实上并不为零．所以，此时牛顿运动定律就不再成立了． ［教师总结］从上面讨论可知，牛顿运动定律并不是在任何情况下都