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惯性系和非惯性系

03-06 19:17:02 | www.jiaoxue51.com | 初二物理教案 | 人气:774

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教学重点:惯性系和非惯性系、惯性力

教学难点:惯性力

示例:

一、惯性系和非惯性系

1、发现问题:

  举例1:如图1所示,小车静止,小球静止于小车内光滑的水平桌面上.当小车相对于地面以加速度 做直线运动时,从地面上观察,小球如何运动?从小车上观察,小球如何运动?


  分析:从地面上观察,小球相对于地面保持静止.从小车上观察,小球将逆着小车的运动方向运动,最后从桌子上掉下来.因为小球在水平方向上不受外力作用,所以小球相对于小车的运动不符合牛顿第一定律.

  举例2:如图2所示,用弹簧将小球固定于小车内的光滑水平桌面上,当小车恒定加速度 做直线运动时,从地面上观察,小球如何运动?从小车上观察,小球如何运动?弹簧处于什么状态?


  分析:从地面上观察,小球将做与小车同向的加速运动.小车上观察,小球将相对于小车静止.弹簧处于伸长状态.因为小球在水平方向上受弹力作用,所以小球相对于小车的静止不符合牛顿第二定律.

  2、分析问题:

  提出想法:当实验和理论发生矛盾时,可能是实验现象观察有误;可能是理论错误或理论存在一定的适用条件.

  分析问题:实验现象观察正确.理论在很多的实际应用中被证明是正确的.因而可能是理论存在一定的适用条件.

  矛盾的症结出在:相对于谁来观察现象,即参考系是谁.

  阅读书P65伽利略在《关于两种世界体系的对话》中的一段话.

  3、引入惯性系和非惯性系

  (1)惯性系:牛顿运动定律成立的参考系.

  研究地面上物体运动,地面通常可认为是惯性系,相对于地面作匀速直线运动的参考系也是惯性系.

研究行星公转时,太阳可认为是惯性系.

  (2)非惯性系:牛顿运动定律不成立的参考系.

   例如:前面例子中提到的小车,它相对于地面存在加速度,是非惯性系.

二、非惯性系和惯性力

  解决问题:在直线加速的非惯性系中引入一个力,使物体的受力满足牛顿运动定律,这个力就是惯性力.例如在上述例1中,若设想由一个力 作用在小球上,其方向与小车相对于地面的加速度 的方向相反,其大小等于 ( 是小车质量),则小球相对于小车的运动与其受力情况相符.同理可以分析例题2,这里不再赘述.

  1、惯性力:在做直线加速运动的非惯性系中,质点受到的与非惯性系的加速度 方向相反,且大小等于质点质量 与非惯性系加速度大小 的乘积的力,称为惯性力.

  2、注意:惯性力不是物体间的相互作用力,不存在施力物,也不存在反作用力.而且只有在非惯性系中才有惯性力.

  3、例题:见典型例题.


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