高一物理课件：牛顿第一定律（沪科版必修1）

欢迎进入物理课堂 5 1牛顿第一定律 1 伽利略理想实验 力和运动的关系 1 在研究物体运动原因的过程中 亚里士多德的结论是 物体才能运动 物体就要静止 即 力是 物体运动的原因 2 伽利略注意到 当球沿斜面向下滚动时 它的速度 而向上滚动时 它的速度 他由此猜想 当球沿水平面滚动时 它的速度应该是 而实际上球在水平面上滚动时会越来越慢 伽利略认为是由于 的作用 他推断 若 球将永远滚动下去 3 伽利略通过研究理想斜面实验 得出的结论是 力不是 的原因 而恰恰是 的原因 笛卡尔补充和完善了伽利略的观点 明确指出 除非 物体将永远保持其 或 2 牛顿第一定律 惯性和质量 1 牛顿第一定律的内容 一切物体总保持 或 除非作用在物体上的力迫使它 物体具有的保持原来 的性质叫做惯性 2 质量大的物体 运动状态 我们说它惯性大 质量小的物体的运动状态 我们说它惯性小 质量是物体惯性大小的 量度 质量是标量 只有大小 没有方向 单位是 符号是kg 一 历史上人类对力和运动关系的主要认识 要点梳理 1 亚里士多德的观点 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 即力是维持物体运动的原因 亚里士多德凭 直觉 观察 得出了一个错误结论 两千多年过去了 直到现在 还有许多人靠这样的方法处理问题 还在重复同样的错误 2 伽利略的观点 在水平面上的物体 设想没有摩擦 一旦物体具有某一速度 它将保持这个速度继续运动下去 永远不会停止下来 即物体的运动并不需要力来维持 3 伽利略的思想方法伽利略用 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像中的实验 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 二 如何理解牛顿第一定律 重点解读对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解 1 明确了惯性的概念定律的前半句话 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 揭示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 确定了力的含义定律的后半句话 直到有外力迫使它改变这种运动状态为止 实际上是对力的定义 即力是改变物体运动状态的原因 并不是维持物体运动的原因 这一点要切实理解 3 定性揭示了力和运动的关系牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律 它描述的只是一种理想状态 而实际中不受外力作用的物体是不存在的 当物体所受合外力为零时 其效果跟不受外力的作用相同 因此 我们也可以把 不受外力作用 理解为 合外力为零 4 牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的在实际中不受力的物体是不存在的 牛顿第一定律不能用实验直接验证 但是牛顿第一定律是建立在大量的实验现象的基础上 通过思维的逻辑推理而发现的 例如 伽利略的理想实验 三 惯性与质量 要点梳理 1 惯性是指物体总有保持自己原来状态 速度 的本性 不能克服和避免 2 惯性只与物体本身有关 而与物体是否运动 是否受力无关 对任何物体 无论它是运动还是静止 无论是运动状态改变还是不变 物体都有惯性 3 物体惯性的大小是描述物体保持原来的运动状态本领强弱的 物体惯性大 保持原来的运动状态的本领强 物体的运动状态难改变 惯性大小仅与物体的质量有关 质量是物体惯性大小的量度 物体质量越大 运动状态越难改变 即惯性越大 4 惯性不是力 惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质 力是物体对物体的作用 惯性和力是两个不同的概念 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的高度 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成水平面 小球将沿水平面做持续的匀速运动 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 只要填写序号即可 在上述的设想步骤中 有的属于可靠的事实 有的则是理想化的推论 下列关于事实和推论的分类正确的是 A 是事实 是推论B 是事实 是推论C 是事实 是推论D 是事实 是推论 解析 根据对伽利略理想斜面实验的理解 合理顺序应该是 通过重现伽利略的实验可知 是事实 而 是理想化的推论 因为在任何平面的环境中 物体间总是有摩擦的 假设没有摩擦是一种科学的理想状态 是不能实现的 故A C D均错误 B正确 答案 B 解析 物理学史中 亚里士多德的观点是重的物体下落快 轻的物体下落慢 力是维持物体运动的原因 伽利略的看法是若没有空气阻力 一切物体自由下落的快慢是相同的 力是改变物体运动状态的原因 答案 重的物体下落快 轻的物体下落慢不需要外力作用 方法总结 解决此类问题的关键是 1 要深刻理解牛顿第一定律的意义 即 力不是维持物体运动的原因 一切物体都具有惯性 力是改变物体运动状态的原因 2 运用牛顿第一定律解决问题时 正确的受力分析是关键 如果物体在某一方向上不受力或所受合力为零 则物体在这一方向上的运动状态 即速度 保持不变 答案 ABD 解析 当汽车启动时 汽车的速度变大了 而金属块由于惯性 将保持原来的静止状态 而相对于汽车向后运动 从而使绿灯所在的电路被接通 所以启动时绿灯亮 反之 刹车时 汽车的速度变小了 而金属块由于惯性 将保持原来的速度运动 而相对于汽车向前运动 从而使红灯所在的电路被接通 所以刹车时红灯亮 当汽车匀速行驶时 弹簧将使金属块复位 两灯均不亮 答案 当汽车启动时 绿灯亮 当汽车急刹车时 红灯亮 A 当石料随平板车快速前进时已经受了一个向前的力 这个力在车突然停止时继续起作用B 在平板车突然停止时 平板车对石料施加一个向前的力C 平板车突然停止 石料由于惯性会继续往前冲D 平板车在突然停止前速度越快 石料向前冲得越远 答案 CD 解析 惯性的大小仅由质量来确定 铅球质量很大 其惯性大 尽管速度不大 但是运动状态很难改变 故不可用手去接 而乒乓球则与其相反 运动状态容易改变 尽管速度很大 也可以用手去接 所以A B错误 相同的两车惯性应相同 要让速度大的车停下来 其运动状态变化量大 因此较难 D对 C错 答案 D 评析 物体的惯性大小与其运动状态无关 在加速度相同时 速度大的物体停下来所花的时间长 但这并不表明其惯性大 因为时间长短并不能反映运动状态改变的难易程度 答案 BCD 伽利略通过理想实验方法否定了亚里士多德的观点 说明物体的运动不需要力来维持 牛顿在前人的基础上提出了牛顿第一定律 阐明了运动和力的关系 说明物体的运动并不需要力来维持 因为物体本身就具有维持原来静止或匀速直线运动状态的性质 即惯性 惯性是物体的固有属性 一切物体均有惯性 但力可以改变物体的运动状态 答案 D 事实上 在受到了相同阻力的情况下 速度 大小 不同 质量相同的物体 在相同的时间内速度的减小量是相同的 这就说明质量相同的物体 它们改变运动状态的难易程度是相同的 所以它们的惯性是相同的 故惯性与它们的运动速度无关 下列说法正确的是 A 高速行驶的公共汽车紧急刹车时 乘客都要向前倾倒 说明乘客都具有惯性B 短跑运动员最后冲刺时 速度很大 很难停下来 说明速度越大 惯性越大C 抛出去的标枪和手榴弹都是靠惯性向远处运动的D 把手中的球由静止释放后 球能竖直下落 是由于球具有惯性的缘故 解析 惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的特性 故A C项正确 而质量是惯性大小的唯一量度 故B项错 由静止释放的小球的惯性是要保持原来的静止状态 而下落是由于重力迫使它改变了静止状态 故D项错 答案 AC 1 伽利略的理想斜面实验揭示了 A 若物体运动 那么它一定在受力B 力不是维持物体运动的原因C 只有受力才能使物体处于静止状态D 只有受力才能使物体运动 答案 B 2 物体的运动状态改变了 不可能发生的是 A 速率不变B 速度不变C 惯性大小随之改变D 物体未受任何力 解析 物体运动状态发生了改变 即速度发生了变化 可能是速度大小 即速率 变化 方向变化或大小和方向同时变化 当物体的速率不变时方向可能改变 故A项是可能发生的 物体的运动状态改变就是速度变化 所以B项是不可能的 物体运动状态改变时 其质量并不改变 质量是物体惯性的大小的量度 所以物体惯性大小不会改变 C项是不可能的 力是改变物体运动状态的原因 物体运动状态发生了改变 肯定受外力的作用 故D项是不可能的 答案 BCD 3 下列对运动的认识不正确的是 A 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的 只有当它受到力的作用才会运动B 伽利略认为力不是维持物体速度的原因C 牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度 而不是使之运动D 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个速度 将保持这个速度继续运动下去 解析 亚里士多德对运动的认识是错误的 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动速度的原因 答案 A 4 现在新型汽车都设计有气囊 气囊的位置就在司机的方向盘处 而且每位司机在驾车时都必须系上安全带 而安全带是斜跨在腰与肩膀之间 与司机的座椅连在一起 它们的作用是什么 答案 紧急刹车和撞车 车祸 时车突然停下 而司机由于惯性还具有向前的速度 安全带使司机不向前倾 而气囊是当司机的脸部或胸部接触方向盘前被突然膨胀的气囊挡住而不受伤 5 用较小的力推车时车不动 说明车的惯性较大 对吗 维持小车匀速运动所需力较小 而要推动小车所需力较大 说明静止物体惯性较大 对吗 答案 不对 那是因为静摩擦力太大 此时车所受合外力为零 不对 这是因为静摩擦力比滑动摩擦力大 练规范 练技能 练速度 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全