吹书游戏
将物理书翻开一页,用手拿处书,让一这一页纸竖直下垂,用嘴对这一页纸吹气并观察现象;然后将刚才下垂的一页纸捏在手上,让物理书的剩余部分自由下垂,象开始那样对下垂部分吹气。比较这两种情况,哪一种更容易吹动?
请大家想一想:为什么是这样一个结果呢?怎样解释我们的游戏呢?其实,在我们的游戏中还涉及到一个古老的话题──力和运动:用力吹气,书的下垂部分会运动起来。运动和力之间到底有什么关系呢?带着这些问题,我们一起来体验古人的探究过程,学习古人的探究方法,进一步理解论述运动和力关系的牛顿第一定律。
(二)回顾历史,探究定律
1.情景设问,经验猜想
演示实验1:
将小车由斜面的某一高度下滑,小车在水平上运动一段距离后停下
然后再举生活实例:马拉车则车前进,不再拉,前进的车会停下来;人象推车则车前进,不再推,前进的车会停下来;踢球,球沿草地向前滚动,不再踢,滚动的球会慢慢停下来。
思考:生活实例告诉我们运动和力之间有什么关系呢?
最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。
他根据生活生产经验猜想:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。
他的观点来自实际经验,还能用实际经验验证,所以被人们广泛接受,并维持了近两千年。
设问:我们现在知道,他的观点是错误的。物体会停止运动不是因为没有力来维持,而是受到了摩擦阻力的作用。那么他有贡献吗?
亚里士多德的贡献:开创了一个新的研究领域。
首先质疑并深入研究的是十六世纪的伽利略。
2.质疑假设,科学猜想
演示实验2:
在实验1的基础上,让小车每次都从斜面的同一高度处下滑,分别滑上毛巾表面,木板表面和玻璃表面,观察比较小车运动的情况。
提问:(1)小车为什么每次在水平面上滑行都会停下来?(因为受到摩擦阻力)
(2)为什么在木板上滑行得较远,在玻璃上能滑行得更远?
(因为在玻璃表面摩擦阻力更小)
结论:如果小车在水平面不受阻力,将在水平面一直运动下去,永远不会停止。
在伽利略之前,人们还没有意识到摩擦力这种无形的力,伽利略是第一个意识到摩擦力的人。
过渡:伽利略设计了一个双斜面实验。
3.实验探究,得出结论
(1)双斜面实验
左斜面固定,右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处由静止释放。
①固定右斜面,改变小球所受的摩擦,观察小球上升的最大高度怎样变化。重复一次。思考:
1.小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的最大高度之间有什么关系?
2.摩擦阻力的大小与释放点到上升的最高点的高度差是什么关系?
3.如果没有摩擦,小球会上升到多高的地方?