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理想实验法---牛顿第一定律

案例:
牛顿第一定律是综合运用了多种方法而总结。

其中最主要的是理想实验法。

思路设计如下:
一、提出问题:
力可以使静止的物体运动,也可以使运动物体的速度加快、变慢、或改变方向,那么如果不受力,物体将会怎样?
用一个真实的实验研究该问题。

但是不受力的物体是不存在的,怎么办?(很关键的一个问题)
我们可以先看受力物体运动的情况,然后使物体受到的力尽量减小,观察物体的运动情况(很重要的一个引导)
二、实验研究
教材提供的实验:如图略
1 .实验:观察小车从斜面上滑下的情况,三次实验条件及实验结果记录如下表
次数实验条件实验结果
①观察的物体②滑下高度③斜面斜度④平面情况物体滑行的距离
1 小车 A H α毛巾表面约 30cm
2 小车 A(未变)H ( 未变 ) α ( 未变 ) 木板表面约 50cm
3 小车 A(未变)h ( 未变 ) α ( 未变 ) 玻璃表面约 80cm
上述实验条件共有四个,实验过程中,①②③条件未变,只改变了条件④,即平面的状况。

(2)分析实验结果:
①实验结果:小车第 3次前进的距离 >第 2次的距离 >第 1次的距离。

②利用因果分析方法,分析出现上述结果的原因:
实验的 4个条件中,只有条件④发生了改变,因此,出现上述结果只可能是由发生改变的那个条件引起。

③三次实验中,条件④有什么不同或发生了什么变化?分析可知,第 3次的平面比第 2、 1次的平面光滑。

第 2次比第 1次的平面光滑。

说明:同样条件下(同一物体,从同一斜面的同一高度下滑下)物体在光滑的平面上前进的距离远些。

提出问题:如果平面非常光滑,物体的运动将出现什么情况呢?
引出理想实验
三、理想实验
假设平面越光滑,根据实验,可以推论,物体运动的距离将越远,如果平面非常光滑,绝对光滑,没有摩擦阻力,物体将如何运动呢?
依据推理:物体将以不变速度永远运动下去。

300 年前,伽利略对类似的实验进行了分析,认识到运动物体受到的阻力越小,它的速度减小得越慢,运动时间越长。

他还进一步通过推理得出,在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体受到的阻力就为零,它的速度将不变减慢。

这里物体将以恒定不变的速度永远运动下去。

笛卡儿进一步指出:物体如果不受任何力的作用,不仅它的速度大小不变,而且运动的方向也不变,将沿着原来的方向匀速运动下去。

牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括了一条重要的物理定律:一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。

显然牛顿第一定律在提出问题的基础上,运用控制变量实验法及理想实验法总结出来的。

当然理想实验不是真实的实验,而是一种思维方法,但它建立在真实的实验的基础上。

尽管不受力的物体不存在,但是实践是检验真理的标准。

自然界没有违背牛顿第一定律的情况,因此牛顿第一定律是正确的。

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