高一物理教案：《慣性系和非慣性系》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)
來源：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�，所以小球相對于小車的運(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�，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(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�？烧J(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力，使物體的受力滿足牛頓運(yùn)動定律，這個力就是慣性力.例如在上述例1中，若設(shè)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(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.
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