【目的和要求】
1.认识物体的运动不需要力来维持。
2.知道力可以改变物体运动状态(速度)。
【仪器和器材】
方木块(滑块),长20厘米左右的小木棒,小球,实验小车,宽约为10-15厘米、长分别为30厘米和60厘米左右且厚度相同的刨光的木板各一块,毛巾和棉布各一块。
【实验方法】
一、物体的运动不需要力维持
1.把滑块放在60厘米长的水平木板上。用木棒推动滑块运动。停止推动,滑块迅速停下。
2.用木棒以与步骤1中同样的速度推小球。停止推动,小球还要向前运动一段距离。
3.用木棒敲击滑块,敲击停止,滑块还要运动一段距离。
观察重点:三种条件下物体变慢的情况。
结论:物体的运动不需要力来维持;力可以改变物体的运动状态。
二、初速相同时,在水平面运动的物体受的阻力越小,运动距离越长
1.把30厘米长的木板垫成倾角30°左右的斜面,60厘米长的木板水平放置,两板紧密相接。在水平木板上铺上毛巾。让小车自斜面顶端从静止开始滑下(也可以用小球代替)。
2.在水平板上换铺棉布,重复步骤1。
3.取去水平板上的棉布,重复步骤1。
观察重点:三次实验中小车都从同一高度滑下,刚滑到水平板上时快慢一样;三次实验中小车在水平板上运动的距离不同。
结论和推论:物体受到的阻力越小,运动的距离越长。如果物体在运动中不受任何力的作用,它的速度将保持不变,永远运动下去。
【注意事项】
1.在实验一中,要抓住三次实验时物体从运动到停下来都经历了一段时间进行分析,纠正学生的“立即停止”的错觉,才能建立“物体的运动不需要力来维持”的观念,这是本课题的关键所在。
2.在这个课题中,没有必要把实验结论上升到“力是改变物体运动状态的原因”的高度。让学生知道力可以改变物体的运动状态,仅仅是为了进行伽利略的分析推理的需要。
3.实验二也可以用J2127型斜槽轨道接一个水平槽来代替,此时用金属球代替实验小车,实验方法同上。
4.牛顿第一定律包含了“物体保持匀速直线运动或静止”两方面的内容。上面的实验仅突出了“保持匀速直线运动”这一个方面。在概括出定律之前,应先举简单实例阐明“保持静止”这一个方面。
【思考题】
1.为什么在实验二中每次都要使小车从同一高度开始运动?
2.小车在水平板上运动时为什么速度会逐渐减小直到停下来?