高中物理 4.1牛顿第一定律课件 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律 同步导学方案 课后强化演练 全章综合解说教材分析本章是在前面三章内容的基础上进一步研究力和运动的关系 这是质点动力学的内容 牛顿运动定律是动力学的核心内容 教材首先阐述了牛顿第一定律 分析说明牛顿在前人 特别是伽利略 研究的基础上建立了牛顿第一定律 明确指出牛顿第一定律是牛顿物理学的基石 牛顿第一定律涉及两个重要的 基本的物理概念 力和惯性 教材在阐述牛顿第二定律前设置了一个实验 探究加速度与力 质量的关系 让我们初步了解牛顿第二定律有实验基础 教材在阐述牛顿第二定律后列举两个简单例题 使我们对牛顿第二定律的内容有具体的理解 牛顿第二定律是定量的规律 教材适时地介绍了力学单位制和国际单位制 接着在实验的基础上阐述了牛顿第三定律 对牛顿运动定律的综合应用 教材安排两节分别阐述 首先阐述用牛顿运动定律解决的两类基本问题 从受力确定运动情况和从运动情况确定受力 然后 教材进一步研究了牛顿运动定律的两个特殊应用 共点力的平衡条件 超重和失重 本章可以分为四个单元 第一单元 第1节 讲述牛顿第一定律 第二单元 第2 4节 讲述牛顿第二定律 第三单元 第5节 讲述牛顿第三定律 第四单元 第6 7节 讲述牛顿运动定律的应用 重点难点本章重点 牛顿第二定律及其应用 本章难点 理想实验法 控制变量法和运用牛顿运动定律解题中常用的隔离法 整体法以及单位的规定方法 单位制的创建等的认识与理解 学习方法指导1 重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验 例如课本的 说一说 做一做 物体的平衡 超重和失重 等 经过了深入观察和亲身体验后 物理知识不仅容易领悟而且印象深刻 2 注意物理方法的学习 本章中涉及许多重要的研究方法 例如在牛顿第一定律的研究中采用的理想斜面法 在牛顿第二定律的研究中利用的控制变量法 运用牛顿运动定律处理问题时常用的隔离法和整体法以及单位的规定方法 单位制的创建等 这些方法需要认真地体会和理解 以提高认知的境界 3 正确理解牛顿第二定律的内容并会应用 1 正确的选取研究对象和进行受力分析是正确解题的关键 实际问题中根据需要可将物体隔离或将互相作用的几个物体看成一个整体来进行研究 2 选取适当的坐标系 会对建立方程和求解带来方便 由于加速度与合外力的方向一致 通常选取和加速度一致的方向建立坐标轴 注意有些情况下根据题目的具体条件和所求 灵活运用 会使解题简便 第1节牛顿第一定律 要点一理想实验的魅力1 两种不同的观点亚里士多德的观点 力是维持物体运动的原因 因而不受力的物体总会停下 伽利略的观点 水平面上的物体之所以会停下来 是因为摩擦的作用 如果没有摩擦 水平面上的物体一旦具有某一速度 物体将保持这一速度运动下去 2 伽利略的理想实验 1 伽利略的理想斜面实验如图甲所示 让小球沿一个斜面从某一高度由静止滚下 小球将滚上另一斜面 如果没有摩擦 小球将上升到原来的高度 减小第二个斜面的倾角 如图乙所示 小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程 继续减小第二个斜面的倾角 如图丙所示 使它最终成为水平面 小球就再也达不到原来的高度 而沿水平面以恒定的速度持续运动下去 2 实验推理结论 水平面上的物体 一旦具有某一速度 假设没有摩擦 物体将保持这个速度永远运动下去 即物体的运动不需要力来维持 3 思想方法与意义 伽利略用 实验 科学推理 的方法推翻了亚里士多德的观点 第一次确立了物理实验在物理学中的地位 初步揭示了力和运动的关系即力不是维持物体运动的原因 而恰恰是改变物体运动状态即改变速度的原因 运动状态改变的含义物体的运动状态就是指物体的运动速度 运动状态改变就是指运动速度的改变 而速度是矢量 既有大小 又有方向 运动状态改变有以下三种情况 1 方向不变 大小改变 如匀加速直线运动 2 方向改变 大小不变 如汽车拐弯时保持速率不变的曲线运动 3 方向改变 大小改变 如摆球的自由摆动 要点二牛顿物理学的基石 惯性定律1 内容 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 2 对牛顿第一定律的理解 1 明确了惯性的概念 揭示了物体所具有的一个重要属性 惯性 即物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 定律指出 一切物体在任何情况下都具有惯性 正因为如此 牛顿第一定律又叫惯性定律 2 明确了力的含义 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 3 定性地揭示了力和运动的关系 任何物体 只要其运动状态保持不变 它所受的合力必然为零 反之 如果物体的运动状态发生了变化 那么该物体必受到不为零的合力作用 1 牛顿第一定律描述的是一种理想状态 即物体不受外力时的运动状态 2 牛顿第一定律不同于共点力的平衡 前者是物体不受外力时的运动状态 后者是物体所受合力为零时的运动状态 有的同学误认为 理想定律在实际中是毫无用处的 辨析 不对 因为在实际中 物体所受合外力为零时 或某一方向上不受力时 牛顿第一定律也是成立的 例如 匀速直线运动的汽车 静止的桌子等 它们所受合外力为零 也保持原有的运动状态或静止状态 要点三惯性与质量1 惯性的定义物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性 2 惯性的理解 1 普遍性 一切物体都具有惯性 惯性是物体的固有属性 2 无关性 惯性的大小只与物体的质量有关 与其他因素如受力情况 运动情况无关 3 唯一性 质量是惯性大小的唯一量度 4 表现形式 在不受力条件下 惯性表现出 保持 原来的 运动状态 有 惰性 的意思 在受力条件下 惯性表现为运动状态改变的难易程度 质量越大 惯性越大 运动状态越难以改变 3 两角度理解质量 1 从物质角度理解 质量是物体所含物质的多少 2 从惯性角度理解 质量是决定物体惯性大小的唯一因素 区分物体运动状态改变的难易 运动状态改变的快慢与运动状态改变的多少 运动状态改变的难易是物体惯性大小的表现 是由物体的质量决定的 运动状态改变的快慢即为速度变化的快慢 是由加速度的大小决定的 运动状态改变的多少即为速度变化量的大小 是由运动加速度和所经时间共同决定的 4 惯性的防止和利用当我们需要物体的运动状态容易改变时 应该尽可能减小物体的质量 当我们需要物体的运动状态不容易改变时 应该尽可能增大物体的质量 易错点1 有的同学误认为运动的物体有惯性 静止的物体没有惯性 辨析 行驶着的汽车或火车 遇到紧急情况突然刹车时 不能立即停止总要向前运动一段距离才能停下 认为这是汽车或火车具有惯性的表现 而静止的汽车或火车总静止在那儿 永远也不会自己动起来 根本看不出它们有什么 惯性 事实上 静止的物体总要保持静止 反抗从静到动 运动的物体总要保持运动 反抗从动到静 恰恰就是物体具有惯性的体现 所以说 不论物体静止还是在运动都具有惯性 易错点2 有的同学误认为物体运动速度越大 惯性越大 辨析 同一个物体速度大时比速度小时更难停下来 于是很多同学就错误地认为 速度大的物体惯性大 事实上 惯性的大小与物体运动速度大小无关 它只与物体的质量大小有关 质量越大的物体惯性越大 如静止的篮球比静止的汽车容易运动起来 具有相同速度的篮球和汽车 篮球比汽车更容易停下来 易混点 惯性与力的区别 1 惯性是物体保持原来运动状态的性质 是物体本身的属性 而力是物体对物体的作用 2 惯性的大小决定于物体本身质量的大小 力的大小决定于物体之间相互作用的强弱 3 力是改变物体运动状态的原因 而惯性却是保持原来的运动状态不变 关于力和运动的关系 下列说法正确的是 A 物体受力才会运动B 力使物体的运动状态发生改变C 停止用力 运动的物体就会停止D 力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因 例1 分析 关于力和运动的关系 必须明确力和物体的运动无关 力只与物体运动状态的改变有关 解析 由牛顿第一定律可知 力的作用不是使物体产生运动 而是使物体的运动状态改变 物体如果原来的状态是运动的 不受力仍将永远运动下去 即物体的运动不需要力来维持 因此A C是错误的 物体保持静止或匀速直线运动状态 是物体不受力时的运动规律 并不是力作用的结果 因此D是错误的 答案是B 如果物体所受合力为零时 对物体的作用效果等同于物体不受力 运动规律也与物体不受力时的运动规律相同 因此力与物体运动的关系可表达为 当物体所受合力为零时 物体的运动状态不变 当物体所受的合力不为零时 其运动状态发生改变 答案 B 方法总结 1 物体的运动不需要力来维持 力是改变物体运动状态的原因 2 若物体不受力的作用 物体的运动状态不发生变化即速度将保持不变 16世纪末 伽利略用实验和推理 推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力的运动的理论 开启了物理学发展的新纪元 在以下说法中 与亚里士多德观点相反的是 A 四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快 这说明 物体受的力越大 速度就越大B 一个运动的物体 如果不再受力了 它总会逐渐停下来 这说明 静止状态才是物体不受力时的 自然状态 变式训练1 1 C 两物体从同一高度自由下落 较重的物体下落较快D 一个物体维持匀变速直线运动 不需要力解析 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因 力越大物体运动的越快 因此A B C三项均与亚里士多德的观点一致 只有D与亚里士多德的观点相反 答案 D 火车在平直轨道上匀速行驶 门窗紧闭的车厢内有人向上跳起 发现仍落回原处 这是因为 A 人跳起后 车厢内空气给他一个向前的力 带着他随同火车向前运动B 人跳起的瞬间 车厢地板给他一个向前的力 推动他随同火车一起向前运动 例2 C 人跳起后 车厢继续向前运动 所以人落下后必定偏后一些 只是上升时间很短 偏后距离太小 不明显而已D 人跳起后直至落地 在水平方向人和车始终有相同的速度 分析 人随车一起运动时 人也具有与车相同的速度 当人跳起后 由于惯性 人仍将保持与车相同的速度 不能认为人是静止的 只有车在运动 人落下时位置偏后 解析 人随火车共同运动 具有向前的速度 当人向上跳起后 由于惯性将保持原水平方向的速度 所以仍落回到车的原处 答案 D 方法总结 1 应用牛顿第一定律分析实际问题时 要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系 正确理解力不是维持物体运动状态的原因 克服生活中一些错误的直观印象 建立正确的思维习惯 2 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作用 因此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 如右图所示 一个劈形物体N 放在固定的斜面M上 物体N上表面水平 其上放一光滑小球m 若劈形物体各面均光滑 从静止开始释放 则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 A 沿斜面向下的直线B 竖直向下的直线C 无规则曲线D 抛物线 变式训练2 1 解析 根据牛顿第一定律 小球在水平方向不受外力 所以在水平方向运动状态不变 只能沿竖直方向运动 答案 B 关于物体的惯性 下述说法中正确的是 A 运动速度大的物体不能很快地停下来 是因为物体速度越大 惯性也越大B 静止的火车启动时 速度变化慢 是因为静止的物体惯性大的缘故C 乒乓球可以快速抽杀 是因为乒乓球惯性小D 在宇宙飞船中的物体不存在惯性 因此可以飘浮起来 例3 分析 物体惯性的大小仅取决于质量 与物体运动的快慢及其他因素无关 解析 一切物体都有惯性 惯性大小只与物体的质量有关 惯性是物体本身的一种属性 与外界因素 受力及运动 无关 故A D错 静止的火车启动时 速度变化缓慢 是因为火车质量大 惯性大 而不是因为静止 B错 乒乓球可以快速抽杀 是因为其质量小 惯性小 运动状态容易改变 故C正确 答案 C 方法总结 惯性现象的分析方法 1 明确研究的物体原来处在怎样的运动状态 2 当外力作用在该物体的某一部分 或外力作用在与该物体有关联的其他物体上 时 这一部分的运动状态的变化情况 3 该物体由于惯性将保持怎样的运动状态 判断最后会出现什么现象 关于惯性 下列说法中正确的是 A 物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B 速度越大的物体惯性越大C 已知月球上的重力加速度是地球上的1 6 故一个物体从地球移到月球惯性减小为1 6D 质量越大的物体惯性越大 变式训练3 1 解析 惯性是物体的固有属性 惯性的大小只与物体的质量有关 与物体的运动状态和所处的位置无关 故A B C错 D对 答案 D 1 下列认识中正确的是 A 理想实验是不科学的假想实验B 理想实验所得到的结论是不可靠的C 理想实验是一种科学方法D 牛顿第一定律描述的是一种理想化状态 解析 伽利略的理想实验是建立在可靠的实验事实基础之上 经过抽象思维 科学推理得出结论 是一种科学的方法 故A B错误 C正确 牛顿第一定律描述的是物体不受力的一种理想化状态 D正确 答案 CD 2 2013 2014学年河北省唐山一中高一上学期期中考试 行驶的汽车在刹车后能静止 这是因为 A 汽车的惯性消失了B 汽车的惯性小于汽车的阻力C 汽车受到平衡力的作用而静止D 阻力的作用改变了汽车的运动状态 解析 惯性是物体的固有属性 与物体的运动状态无关 选项A错误 惯性是物体的属性 故选项B错误 汽车刹车后能停下来是由于受到阻力作用改变了汽车的运动状态 故选项D正确 答案 D 3 关于惯性的大小 下面说法中正确的是 A 两个质量相同的物体 在阻力相同的情况下 速度大的不容易停下来 所以速度大的物体惯性大B 两个质量相同的物体 不论速度大小 它们的惯性的大小一定相同C 推动地面上静止的物体 要比维持这个物体做匀速运动所需的力大 所以物体静止时惯性大D 在月球上举重比在地球上容易 所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小 解析 惯性的大小是由物体的质量来量度的 质量相同或不变时 物体惯性的大小就相同或不变 所以不论物体在何处 也不论物体的运动速度为多大 只要物体的质量相同或不变 物体的惯性是一样大的 答案 B 4 下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是 A 牛顿第一定律是实验定律B 牛顿第一定律只是提出了惯性的概念C 牛顿第一定律提出了当物体受到的合力为零时 物体将处于静止状态D 牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律 又提出了力是改变物体运动状态的原因 解析 牛顿第一定律不是实验定律 A错 牛顿第一定律提出了惯性的概念 同时又指出了物体运动状态改变的原因 B错 D对 牛顿第一定律提出了物体不受外力作用时 物体将处于静止状态或匀速直线运动状态 所以C错 答案 D 5 在学习了牛顿第一定律后 四位同学分别列举实例提出了自己的不同认识 你认为以下四个选项中几位同学的研究结论 正确的是 A 甲同学研究从地面竖直向上跳起来的运动 地球绕着地轴自西向东自转 他发现人跳起来后总是落回原处 经过思考 他认为这是因为人在空中滞留的时间太短 如果时间足够长 人应该落在起跳点的西侧B 乙同学通过查阅资料 发现在轨道上的卫星不用火箭施加任何推力就能自行绕地球运转 他认为是惯性维持了卫星的这种运动 C 丙同学通过观察发现 让一列火车停下来比让一辆汽车停下来要困难得多 他认为根本原因是火车的惯性要比汽车的惯性大D 丁同学观看战争资料片 研究飞机投弹轰炸 他认为若要投得准确 关键是当飞机飞到目标正上方时 准时地将炸弹释放 解析 地球绕着地轴自西向东自转 甲同学研究从地面竖直向上跳起来的运动 人跳起后水平方向不受外力 由于惯性 他在跳起的这段时间内 水平方向仍然要保持相对地面静止 所以人总是要落回原处 和时间的长短并没有关系 A错 轨道上的卫星能自行绕地球运转 是因为受到了地球的引力作用 B错 炸弹要投得准确 必须提前释放 D错 答案 C 6 在车厢的顶板上用细绳挂着一个小球 如图所示 在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断 1 细线竖直 2 细线向图中左方偏斜 解析 作用在小球上只有两个力 小球所受的重力mg 细线对它的拉力F 根据这两个力是否处于平衡状态 可判断小球所处的状态 从而可得出车厢的运动情况 1 当细线竖直悬挂时 小球所受重力mg和拉力F在一直线上 如图甲所示 且小车在上下方向不可能运动 所以小球水平方向不受外力 小球处于平衡状态 车厢静止或做匀速直线运动 2 当细线左偏时 小球所受重力mg和拉力F不在同一直线上 如图乙所示 小球不可能处于平衡状态 因为力是使物体产生加速度的原因 小球一定向着所受合力方向 水平向右 产生加速度 所以车厢水平向右做加速运动或水平向左做减速运动 答案 1 车厢静止或做匀速直线运动 2 车厢水平向右加速运动或向左减速运动