2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1 牛頓第一定律學(xué)案 新人教版必修1

1牛頓第一定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理過(guò)程和推論，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法2.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義(重點(diǎn))3.理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，知道物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持(難點(diǎn))4.理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度(難點(diǎn))一、牛頓第一定律1人類對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)歷程代表人物主要觀點(diǎn)亞里士多德必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止在某個(gè)地方伽利略力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因笛卡兒如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向2.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)它又叫慣性定律3運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：如果物體速度的大小或方向改變了，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就發(fā)生了改變；如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就沒發(fā)生改變二、慣性與質(zhì)量1慣性：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)2慣性的表現(xiàn)：改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度3慣性的量度：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度1正誤判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因()(2)伽利略認(rèn)為，沒有力作用在物體上，它就不能運(yùn)動(dòng)(×)(3)笛卡兒認(rèn)為若沒有力作用，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不會(huì)改變()(4)速度越大的物體，慣性越大(×)(5)靜止的物體沒有慣性(×)2關(guān)于物體的慣性，下列說(shuō)法中正確的是()A物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止時(shí)才有慣性B物體在不受力或所受外力的合力為零時(shí)才有慣性C改變一個(gè)物體的慣性，必須要有力的作用D一切物體都有慣性，物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來(lái)維持D慣性是物體的固有屬性，不論物體處于什么狀態(tài)，都具有慣性，慣性與受力情況無(wú)關(guān)伽利略科學(xué)方法的意義1.伽利略用“實(shí)驗(yàn)科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)雖然是想象中的實(shí)驗(yàn)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上的，以事實(shí)為依據(jù)，以抽象為指導(dǎo)，抓住主要因素，忽略次要因素，從而深刻地揭示了自然規(guī)律2第一次確立了物理實(shí)驗(yàn)在物理研究中的基礎(chǔ)地位3揭示了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因【例1】理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，下面對(duì)如圖所示的斜面實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟中，有一個(gè)是可靠事實(shí)，其余是推論減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度；兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面；如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度；繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它變成水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速直線運(yùn)動(dòng)(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列：_(填寫序號(hào)即可)(2)將上述設(shè)想步驟中的可靠事實(shí)和理想化的推論進(jìn)行分類屬于可靠事實(shí)的步驟是_；屬于理想化推論的步驟是_思路點(diǎn)撥：整個(gè)實(shí)驗(yàn)是在一定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)推理形成結(jié)論，因此要會(huì)按邏輯關(guān)系排順序在現(xiàn)實(shí)生活中，摩擦是不可避免的，因此，凡是不考慮摩擦影響的都是理想化解析伽利略理想實(shí)驗(yàn)是在可靠事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的推理，將實(shí)驗(yàn)理想化，并符合物理規(guī)律，得到正確的結(jié)論是可靠事實(shí)，因此放在第一步，是在無(wú)摩擦情況下的理想化推論答案(1)(2)理解理想實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)(1)真實(shí)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐活動(dòng)，是可以通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)(2)理想實(shí)驗(yàn)是一種思維活動(dòng)，是抽象思維中設(shè)想出來(lái)的、無(wú)法做到的實(shí)驗(yàn)(3)理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)的1(多選)如圖所示的裝置可以演示伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，裝置為兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓小球沿左邊的斜面滑下，并滾上右邊的斜面，然后改變右邊斜面的傾角，重復(fù)操作，利用曝光頻率一定的相機(jī)拍下小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的圖片，則()A該實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律的提出提供了有力的依據(jù)，因此牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律B由圖可知小球在右側(cè)的斜面上的速度逐漸減小，因此證實(shí)了“物體的運(yùn)動(dòng)需要力維持”C當(dāng)右側(cè)的斜面水平時(shí)，小球近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明“如果沒有外力的作用，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”D如果沒有摩擦，小球在右邊的斜面上將運(yùn)動(dòng)到與左邊釋放點(diǎn)相同的高度CD該實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律的提出，提供了有力的依據(jù)，但沒有摩擦力，只是一種假設(shè)，所以該實(shí)驗(yàn)是一種理想化實(shí)驗(yàn)，牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律，所以A錯(cuò)誤；小球在右側(cè)的斜面上的速度逐漸減小是因?yàn)槭芰Φ淖饔?，說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，B錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)，右側(cè)的斜面水平時(shí)，小球近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果沒有外力作用，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，故C正確；如果沒有摩擦，小球一定會(huì)上升到相同的高度，D正確牛頓第一定律的理解及應(yīng)用1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的三種情況(1)速度的方向不變，只有大小改變(物體做直線運(yùn)動(dòng))(2)速度的大小不變，只有方向改變(物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng))(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生改變(物體做曲線運(yùn)動(dòng))2對(duì)牛頓第一定律的理解(1)明確了慣性的概念牛頓第一定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，表明了物體所具有的一個(gè)重要的屬性慣性，即物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性因此牛頓第一定律又叫慣性定律(2)揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系牛頓第一定律的后半句話“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”，實(shí)質(zhì)上是揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因(3)反映了物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止(即原來(lái)運(yùn)動(dòng)的保持其速度不變，原來(lái)靜止的保持靜止)不受外力作用的物體是不存在的，但物體所受外力的合力為零與不受外力在效果上是等效的，這就使牛頓第一定律具有了實(shí)際意義【例2】如圖所示，在一輛表面光滑且足夠長(zhǎng)的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球(m1>m2)，兩個(gè)小球隨車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不考慮其他阻力，則兩個(gè)小球()A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰 D無(wú)法確定思路點(diǎn)撥：小車表面光滑且不考慮其他阻力說(shuō)明小球在水平方向上不受力的作用兩小球隨車一起運(yùn)動(dòng)說(shuō)明兩小球速度相同B小車表面光滑，因此兩小球在水平方向上沒有受到外力的作用原來(lái)兩個(gè)小球與小車具有相同的速度，當(dāng)車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，兩個(gè)小球的速度不變，所以不會(huì)相碰巧用牛頓第一定律(1)由“因”索“果”：在判斷力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系時(shí)，一定要把握準(zhǔn)牛頓第一定律的含義，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因(2)由“果”索“因”：如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，則物體必然受到不為零的合外力的作用，所以判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變以及如何改變，應(yīng)分析物體的受力情況(3)應(yīng)用步驟：應(yīng)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象時(shí)，一要看物體原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，二要看物體現(xiàn)在的受力情況及所受合力是否為零，最后判斷由于物體具有慣性將會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象上例中，將車突然停止運(yùn)動(dòng)改為車突然加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩小球是否相碰，兩小球相對(duì)小車如何運(yùn)動(dòng)？提示不會(huì)相碰，兩小球相對(duì)小車向左運(yùn)動(dòng)2(多選)關(guān)于牛頓第一定律，下面說(shuō)法中正確的是()A牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B牛頓第一定律就是慣性C不受外力作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性D運(yùn)動(dòng)的物體狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體必定受到外力的作用ACD牛頓第一定律又叫慣性定律，但不能說(shuō)慣性定律就是慣性慣性是指一切物體都具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，它是物體的固有性質(zhì)，慣性大小僅由物體的質(zhì)量決定，與物體是否受力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)而慣性定律指物體在不受外力作用(合外力為零)的條件下所遵守的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它指出了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是產(chǎn)生或維持物體運(yùn)動(dòng)的原因總之，慣性和慣性定律是兩個(gè)不同的概念，但慣性定律揭示出物體具有慣性故選A、C、D.慣性的理解和應(yīng)用1.慣性的理解(1)慣性是物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)，是物體維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因(2)一切物體都具有慣性，慣性是物體的固有屬性2慣性的表現(xiàn)形式(1)物體不受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(2)物體受力且合力不為零時(shí)，物體仍然具有慣性，此時(shí)慣性表現(xiàn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度，慣性越大，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變3幾個(gè)關(guān)系(1)慣性與質(zhì)量的關(guān)系：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大(2)慣性與力的關(guān)系：慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，慣性大小與物體的受力情況無(wú)關(guān)(3)慣性與速度：一切物體都有慣性，慣性大小與物體是否有速度及速度的大小無(wú)關(guān)(4)慣性與慣性定律：慣性是物體具有的一種固有屬性，慣性定律是物體不受外力時(shí)所遵循的一條規(guī)律，屬性不同于規(guī)律慣性定律揭示了物體的慣性【例3】月球表面上的重力加速度為地球表面上的重力加速度的.同一個(gè)飛行器在月球表面上與在地球表面上相比較()A慣性減小，重力不變B慣性和重力都減小為在地球表面時(shí)的C慣性不變，重力減小為在地球表面時(shí)的D慣性和重力都不變C物體的慣性大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，同一物體的質(zhì)量與它所在位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以這個(gè)飛行器從地球到月球，其慣性大小不變這個(gè)飛行器在月球表面上的重力為G月mg月m·g地G地，故選項(xiàng)C正確質(zhì)量是慣性大小的唯一量度.質(zhì)量不隨物體所處位置的變化而變化，重力由質(zhì)量和重力加速度決定.3在物理課上，老師在講解“慣性”概念時(shí)，做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：用兩根細(xì)繩分別懸掛一個(gè)乒乓球和一個(gè)同體積的實(shí)心小鐵球，用力對(duì)著乒乓球吹氣，乒乓球偏離了豎直方向；用幾乎同樣大的力對(duì)著小鐵球吹氣，小鐵球幾乎沒有動(dòng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要說(shuō)明的物理問題是()A只有運(yùn)動(dòng)的物體才具有慣性B只有靜止的物體才具有慣性C物體的質(zhì)量越大，其具有的慣性也越大D一切物體都具有慣性C慣性的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，由物體質(zhì)量的大小唯一確定，物體的質(zhì)量越大，慣性越大，故C正確，A、B均錯(cuò)誤；一切物體都有慣性，但本題中的實(shí)驗(yàn)并不能說(shuō)明這個(gè)結(jié)論，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò)1.力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因2一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)3一切物體都具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫慣性4質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度.1(多選)如果物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，說(shuō)明該物體()A速度方向一定發(fā)生了變化B速度大小一定發(fā)生了變化C速度一定發(fā)生了變化D受到的合力一定不為零CD物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化一定是它的速度發(fā)生了變化，可能是速度大小發(fā)生了變化，也可能是速度方向發(fā)生了變化，還可能是兩者都發(fā)生了變化物體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生了變化，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，由牛頓第一定律知，物體所受合力一定不為零，故選項(xiàng)C、D正確2下列說(shuō)法正確的是()A牛頓第一定律是科學(xué)家憑空想象出來(lái)的，沒有實(shí)驗(yàn)依據(jù)B牛頓第一定律無(wú)法用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，因此是不成立的C理想實(shí)驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)概念的建立一樣，都是一種科學(xué)抽象的思維方法D由牛頓第一定律可知，靜止的物體一定不受外力作用C牛頓第一定律是在理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)合理歸納總結(jié)出來(lái)的，但無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)直接驗(yàn)證，故A、B錯(cuò)誤；理想實(shí)驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科學(xué)抽象的思維方法，故C正確；物體靜止時(shí)不受外力或合外力為零，故D錯(cuò)誤3如圖所示，桌面上有一上表面光滑的木塊，木塊上有一小球，快速向右水平拉動(dòng)木塊，小球的位置可能落在桌面上的哪點(diǎn)()AA點(diǎn)BB點(diǎn)CO點(diǎn) D無(wú)法確定C小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，在重力的作用下，小球落在O點(diǎn)故選C.4如圖所示，滑板運(yùn)動(dòng)員沿水平地面向前滑行，在橫桿前相對(duì)于滑板豎直向上起跳，人與滑板分離，分別從橫桿的上、下通過(guò)，忽略人和滑板在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力，則運(yùn)動(dòng)員()A起跳時(shí)腳對(duì)滑板的作用力斜向后B在空中水平方向先加速后減速C越過(guò)桿后落在滑板的后方D越過(guò)桿后仍落在滑板上起跳的位置D運(yùn)動(dòng)員相對(duì)于滑板豎直向上起跳，所以腳對(duì)滑板的作用力豎直向下，A錯(cuò)；人在空中時(shí)，水平方向不受力的作用，水平方向速度不變，B錯(cuò)；由于人和滑板的水平速度始終相同，所以人落在滑板上起跳的位置，C錯(cuò)，D對(duì)- 8 -