2019-2020学年新教材高中物理 第四章 牛顿运动定律 1 牛顿第一定律学案 新人教版必修1

1牛顿第一定律学习目标1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法2.理解牛顿第一定律的内容及意义(重点)3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持(难点)4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度(难点)一、牛顿第一定律1人类对运动与力的关系的认识历程代表人物主要观点亚里士多德必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方伽利略力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因笛卡儿如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向2.牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态它又叫惯性定律3运动状态：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做匀速直线运动或静止，它的运动状态就没发生改变二、惯性与质量1惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质2惯性的表现：改变物体运动状态的难易程度3惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因()(2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动()(3)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变()(4)速度越大的物体，惯性越大()(5)静止的物体没有惯性()2关于物体的惯性，下列说法中正确的是()A物体保持匀速直线运动状态或静止时才有惯性B物体在不受力或所受外力的合力为零时才有惯性C改变一个物体的惯性，必须要有力的作用D一切物体都有惯性，物体的运动并不需要力来维持D惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性，惯性与受力情况无关伽利略科学方法的意义1.伽利略用“实验科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律2第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位3揭示了力不是维持物体运动的原因【例1】理想实验有时能更深刻地反映自然规律伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：_(填写序号即可)(2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类属于可靠事实的步骤是_；属于理想化推论的步骤是_思路点拨：整个实验是在一定的实验事实的基础上，通过推理形成结论，因此要会按逻辑关系排顺序在现实生活中，摩擦是不可避免的，因此，凡是不考虑摩擦影响的都是理想化解析伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论是可靠事实，因此放在第一步，是在无摩擦情况下的理想化推论答案(1)(2)理解理想实验应注意如下几点(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的1(多选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验，装置为两个对接的斜面，让小球沿左边的斜面滑下，并滚上右边的斜面，然后改变右边斜面的倾角，重复操作，利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片，则()A该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，因此牛顿第一定律是实验定律B由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小，因此证实了“物体的运动需要力维持”C当右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，说明“如果没有外力的作用，小球将在水平面上永远运动下去”D如果没有摩擦，小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度CD该实验为牛顿第一定律的提出，提供了有力的依据，但没有摩擦力，只是一种假设，所以该实验是一种理想化实验，牛顿第一定律不是实验定律，所以A错误；小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小是因为受力的作用，说明力是改变物体运动状态的原因，B错误；根据实验，右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，如果没有外力作用，小球将在水平面上永远运动下去，故C正确；如果没有摩擦，小球一定会上升到相同的高度，D正确牛顿第一定律的理解及应用1.运动状态变化的三种情况(1)速度的方向不变，只有大小改变(物体做直线运动)(2)速度的大小不变，只有方向改变(物体做匀速圆周运动)(3)速度的大小和方向同时发生改变(物体做曲线运动)2对牛顿第一定律的理解(1)明确了惯性的概念牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明了物体所具有的一个重要的属性惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性因此牛顿第一定律又叫惯性定律(2)揭示了力和运动的关系牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因(3)反映了物体不受外力时的运动状态匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义【例2】如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，若不考虑其他阻力，则两个小球()A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰 D无法确定思路点拨：小车表面光滑且不考虑其他阻力说明小球在水平方向上不受力的作用两小球随车一起运动说明两小球速度相同B小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰巧用牛顿第一定律(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因(2)由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力的作用，所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象上例中，将车突然停止运动改为车突然加速运动时，两小球是否相碰，两小球相对小车如何运动？提示不会相碰，两小球相对小车向左运动2(多选)关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是()A牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B牛顿第一定律就是惯性C不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性D运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用ACD牛顿第一定律又叫惯性定律，但不能说惯性定律就是惯性惯性是指一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，它是物体的固有性质，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关而惯性定律指物体在不受外力作用(合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是产生或维持物体运动的原因总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性故选A、C、D.惯性的理解和应用1.惯性的理解(1)惯性是物体保持原来运动状态的一种性质，是物体维持运动状态的原因(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性2惯性的表现形式(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变3几个关系(1)惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大(2)惯性与力的关系：惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关(3)惯性与速度：一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关(4)惯性与惯性定律：惯性是物体具有的一种固有属性，惯性定律是物体不受外力时所遵循的一条规律，属性不同于规律惯性定律揭示了物体的惯性【例3】月球表面上的重力加速度为地球表面上的重力加速度的.同一个飞行器在月球表面上与在地球表面上相比较()A惯性减小，重力不变B惯性和重力都减小为在地球表面时的C惯性不变，重力减小为在地球表面时的D惯性和重力都不变C物体的惯性大小仅与物体的质量有关，同一物体的质量与它所在位置及运动状态无关，所以这个飞行器从地球到月球，其惯性大小不变这个飞行器在月球表面上的重力为G月mg月mg地G地，故选项C正确质量是惯性大小的唯一量度.质量不随物体所处位置的变化而变化，重力由质量和重力加速度决定.3在物理课上，老师在讲解“惯性”概念时，做了一个小实验：用两根细绳分别悬挂一个乒乓球和一个同体积的实心小铁球，用力对着乒乓球吹气，乒乓球偏离了竖直方向；用几乎同样大的力对着小铁球吹气，小铁球几乎没有动这个实验主要说明的物理问题是()A只有运动的物体才具有惯性B只有静止的物体才具有惯性C物体的质量越大，其具有的惯性也越大D一切物体都具有惯性C惯性的大小与物体的运动状态无关，由物体质量的大小唯一确定，物体的质量越大，惯性越大，故C正确，A、B均错误；一切物体都有惯性，但本题中的实验并不能说明这个结论，故选项D错误课堂小结知识脉络1.力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因2一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态3一切物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫惯性4质量是物体惯性大小的唯一量度.1(多选)如果物体运动状态发生了变化，说明该物体()A速度方向一定发生了变化B速度大小一定发生了变化C速度一定发生了变化D受到的合力一定不为零CD物体运动状态发生变化一定是它的速度发生了变化，可能是速度大小发生了变化，也可能是速度方向发生了变化，还可能是两者都发生了变化物体运动速度发生了变化，即运动状态发生了变化，由牛顿第一定律知，物体所受合力一定不为零，故选项C、D正确2下列说法正确的是()A牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法D由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用C牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，故D错误3如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右水平拉动木块，小球的位置可能落在桌面上的哪点()AA点BB点CO点 D无法确定C小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的运动状态不变，在重力的作用下，小球落在O点故选C.4如图所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力，则运动员()A起跳时脚对滑板的作用力斜向后B在空中水平方向先加速后减速C越过杆后落在滑板的后方D越过杆后仍落在滑板上起跳的位置D运动员相对于滑板竖直向上起跳，所以脚对滑板的作用力竖直向下，A错；人在空中时，水平方向不受力的作用，水平方向速度不变，B错；由于人和滑板的水平速度始终相同，所以人落在滑板上起跳的位置，C错，D对- 8 -