物理：4.1《牛顿第一定律》学案（新人教版必修1）

1114.1 牛顿第一定律 学案学习目标要求：1、知道牛顿第一定律。知道惯性及惯性现象。2、知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象。会解释日常生活中的惯性现象。知识点精析：1、牛顿第一定律（1）伽利略的研究和科学想象：如图所示，同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下，（这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的速度）。第一次在水平面上铺上毛巾，小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了（如图甲）；第二次在水平面铺上较光滑的棉布，小车在棉布上滑行的距离较远(如图乙)；第三次是光滑的木板，小车滑行的距离最远(如图丙)伽利略认为，是平面对小车的阻力使小车停下，平面越光滑小车滑行就越远表明阻力越小，小车滑行就越远伽利略科学地想象：要是能找到一块十分光滑的平面，阻力为零，小车的滑行速度将不会减慢(2)笛卡尔的补充笛卡尔等人又在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，他认为：如果运动物体，不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向匀速运动下去(3)牛顿的伟大贡献英国的伟大科学家牛顿，总结了伽利略等人的研究成果；从而概括出一条重要的物理定律：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态这就是牛顿第一定律注意A、牛顿第一定律直接说明一切物体，都有保持原来运动状态不变的性质（我们把这种性质叫惯性）。另外还间接证明了物体运动是不需要力来维护的，相反，正是因为力才使运动的小车变慢，当然我们要使物体运动加快，也只有对它施力，因此，力是改变物体运动状态的原因。B、牛顿第一定律是不能直接用实验来验证的，因为在宇宙中找不到“没有受到力的作用”的物体。但是，由它得出的一切推论，都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的。2、 运动和力的关系(1)物体运动状态用速度来描述。我们知道，力的一种效果是改变物体的运动状态，所谓“运动状态改变”是说，物体由静止变为运动，由慢变快，或由快变慢，或运动方向改变总之，就是物体速度发生改变，今后要分折物体运动状态是否改变，只要分析它的速度是否改变(2)物体具有保持运动状态不变的性质，根据牛顿第一定律，物体不受力的作用时，总保持静止(如果原来物体静止)，或者保持匀速直线运动(原来是运动的)反过来想，如果物体受到一个力的作用，它的运动状态(速度)就会被改变可见力是使物体运动状态发生改变的原因物体如果受到一个与它前进方向相同的力，它的速度就增大；反之，如果受到的力跟它的运动方向相反，它的速度就会变慢甚至停下来当然，也可能使物体运动方向改变3、一切物体都有保持运动状态不变的性质叫惯性也就是说，静止的物体要保持静止，运动的物体总要保持匀速直线运动一切物体都有惯性，跟物体是以哪种状态(固态、液态、气态)存在无关；跟物体的运动情况(快慢、方向)无关，(存在与否)也跟物体质量大小无关4、惯性与惯性定律惯性，一切物体都有保持原有运动状态不变的性质，跟物体位置、运动状态是否受力都无关，这是无条件的惯性是一切物体都具有的固有属性牛顿第一定律描述的是，当物体不受力的作用时(由于惯性而表现出)的运动规律。所以也叫做惯性定律它直接说明的是物体不受力的作用时，保持原有的运动状态不变，同时也使我们体会到力是使物体运动状态发生改变的原因这就从本质上说明了力和运动的关系。5、 惯性现象 物体表现出惯性的现象，我们经常遇到当汽车突然起步时，乘客的脚和车一起向前运动，而人的上身由于惯性仍保持原来的静止状态，因此会向后倒；而行驶的汽车突然刹车，车内的乘客则会向前倾倒，这就是惯性现象我们在解释惯性现象的问题时一定要注意回答时表达的层次：首先分析研究对象“原来的运动状态”，其次分析哪部分受力的作用，运动状态发生改变；哪部分“由于惯性会怎样”最后再说明“所以”。典型例题：例1、下列各种情况中属于运动状态不变的是（ ）A、绕地球做匀速圆周运动的人造卫星B、在斜面上沿直线匀速下滑的物体C、抛出的石子D、从高处掉下来的石子解：物体运动状态不变是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态，即物体速度大小和方向均不发生变化在B中物体沿直线下滑，说明其运动方向不变，匀速下滑说明其速度大小不变，所以运动状态不变选择B分析：本题主要考查物体运动状态改变的含义。解题关键是抓住物体的运动状态包含两个因素：速度大小和运动方向，只要其中一个变了，运动状态就改变了本题易错点是错选A，原因是在分析运动状态是否发生变化时，往往只从表面现象中单纯地考虑速度大小是否变化，而忽视了运动方向是否改变例2、下列事例中，不属于惯性现象的是（ ）A、公共汽车靠站时，司机提前关闭发动机，让车滑行进站，可以省汽油B、向任何方向抛出的石块，最后都会落到地面上C、人从行驶的车上跳到地面时极易摔倒受伤D、在匀速行驶的火车厢内的乘客竖直向上跳，最后仍落回地板上的起跳点解： 选项A，C，D所讲述的现象，都可由惯性知识即物体要保持原有的运动状态来解释，都属于惯性现象，选项B所讲述的现象则是由于石块要受重力作用的缘故，无论向那个方向抛出，由于重力作用，最后都要落回地面，属于力的作用，使物体运动状态改变的事例。答案：B例3、子弹离开枪口后仍能高速飞行，是由于（ ）A、受重力作用 B、受惯性作用C、受火药的推力 D、子弹有向前的惯性解： 离开枪口后的子弹的确会受到重力的作用，但不是向前飞行的原因，选项A错，惯性是一种性质，不是力，因此不能说“惯性作用”，选项B错；子弹在枪膛内，受到火药的推力，离开枪口后，不再受火药的推力，选项C错。答案：D。例4、关于力和运动的关系，下列说法正确的是 ( )A物体不受任何力作用时，一定保持静止B物体不受任何外力作用时，一定保持匀速直线运动C物体的运动状态发生改变时，它一定受到外力的作用D物体受到力的作用时，物体才能向前运动 解： 根据牛顿第一定律，力的作用效果是改变物体运动状态，如果物体不受任何外力，它的运动状态是不会改变的，也就是保持原有的运动状态不变，原来是静止的仍保持静止，原来运动的就保持匀速直线运动，本题选项A和B，在不知原先运动状态的情况下，就下结论显然是错误的物体运动是不需要力来维护的选项D错如果物体运动状态发生改变，那一定是力的作用产生的效果因此一定受到了力的作用答案：C例5、用绳子栓住一个小球在光滑的水平面上作圆周运动，当绳子突然断裂，小球将( )A保持原来的圆周运动状态 B保持绳断时的速度做匀速直线运动C小球运动速度减小，但保持直线 D以上三种都有可能解： 原来小球受绳拉力作用在作圆周运动，当绳子突然断裂，小球在光滑水平方向上就没有再受到力了，因此小球将保持绳断时刻的速度大小和方向而运动选B注意：此题很容易认为小球保持原来的圆周运动状态，原因是由于没有很好地理解牛顿第一定律的含义，主要是对“将保持静止状态或匀速直线运动状态”这句话的含义不清楚巩固练习：1、物体在不受外力作用下，将（）A、一定静止 B、一定作匀速直线运动 C、可能静止 D、以上说法都不对2、汽车行驶的速度越大，则刹车后向前滑行的路程越长，有人说这是因为速度越大，惯性越大的缘故，他的话对吗？3、 锤头松了，只要用手捏着锤柄在石头上撞击几下便能套紧锤头。为什么？4、 汽车刹车时，乘客为什么向前倾倒？5、飞机向某灾区投放救援物资时，是提前投掷还是到受灾点正上方投掷，为什么？6、一摞象棋子叠放在桌面上，用一薄尺沿水平方向迅速打击最下面的棋子，会有什么现象？为什么？答案解析：1、分析：牛顿第一定律指出，一切物体不受外力将保持运动状态不变。但此“物体”不知原来是静止还是运动的，故应选C。2、分析：这是一种最常见的错误回答，事实上惯性的大小与速度无关。答：他的话是错误的。如果速度越大，惯性越大，那么速度越小，惯性就越小，速度为零（静止），惯性就没有，而静止的物体也有惯性。所以，他的说法是错误的。3、分析：本题的关键是要弄清锤柄撞击石头前，和锤头一起处于运动状态。答：锤头和锤柄原来都处于运动状态，锤柄撞击石头时由运动状态突然变为静止状态，锤头由于惯性，继续保持运动状态，于是撞击几下便能套紧。4、分析：本题的关键是将人分成上半身和脚（下半身）两个部分答：人原来随汽车一起运动，突然刹车时，由于摩擦，人的脚也由运动状态突然变为静止，人的上身由于惯性继续保持向前的运动状态，所以向前倾倒。5、应提前投放。因为物资和飞机一起运动，脱离飞机后，物资由于惯性要继续向前运动。若在正上方投放，物资将偏离受灾点。6、发生的现象是，最下的棋子被打出，上面的棋子留在原地并落在桌面上，因为棋子原来都处于静止状态，用薄尺打击，最下面的那枚棋子突然变为运动状态，上面的棋子由于惯性继续保持静止，并受重力作用，于是就发生上述现象。 111