4.1牛顿第一定律 学案（高中物理人教版2019必修第一册）

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1、1牛顿第一定律 学习目标1.了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。了解伽利略研究理想实验和推理方法,体会科学思维在探索自然规律中的作用。2.理解牛顿第一定律的内容,能用牛顿第一定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。3.知道惯性是物体的固有属性,知道质量是物体惯性大小的量度,运用惯性概念解释有关实际问题。一、理想实验的魅力1.历史上对力与运动关系的认识过程代表人物对力与运动关系的看法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如果没有摩擦阻力,运动的物体将保持这个速度一直运动下去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

2、沿同一直线运动,既不停下来,也不偏离原来的方向2.伽利略的理想实验(1)斜面实验:让一个小球沿斜面从静止状态开始运动,小球将“冲”上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将到达原来的高度。如果第二个斜面的倾角减小,小球仍将到达原来的高度,但是运动的距离更长。由此可以推断,当斜面最终变为水平面时,小球要到达原有高度将永远运动下去。(2)推理结论:力不是维持物体运动的原因。二、牛顿第一定律和惯性1.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。2.惯性:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。三、惯性与质量描述物体惯

3、性的物理量是它的质量,质量是物体惯性大小的唯一量度。1.思考判断(1)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。()(2)牛顿第一定律是由实验直接归纳总结得出的。()(3)由牛顿第一定律可知,当一个物体所受外力全部消失时,物体立刻静止。()(4)速度越大,物体的惯性越大。()(5)受力越大,物体的惯性越大。()2.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法不符合历史事实的是(D)A.亚里士多德认为必须有力作用在物体上,物体才会运动B.伽利略通过“理想实验”得出结论:力不是维持物体运动的原因C.牛顿认为力的真正效果总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动D.牛顿认为要使物

4、体运动必须有力的作用,没有力的作用物体将静止解析:亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体才会运动,D选项说法错误,故选D。3.我国道路交通安全法中规定:各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带,这是因为(D)A.系好安全带可以减小人的惯性B.系好安全带可以增大人的惯性C.系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害D.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害解析:惯性只与人的质量有关,与其他一切因素无关,故A、B错误;系安全带是避免因人的惯性而受到伤害,故C错误,D正确。要点一对牛顿第一定律的理解1.运动状态改变即速度发生变化,有三种情况(1)速度的方向不变,大小改变。(2)速度的大

5、小不变,方向改变。(3)速度的大小和方向同时发生改变。2.对牛顿第一定律的理解(1)定性说明了力和运动的关系。力是改变物体运动状态的原因,或者说力是产生加速度的原因,而不是维持物体运动状态的原因。物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态。(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。典例1 下列关于牛顿第一定律的理解不正确的是(C)A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是没有外力维持木块运动的结果D.飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使

6、他改变原来的运动状态解析:牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态,A、B正确;牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力改变了运动状态;飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而改变了运动状态,C错误,D正确。牛顿第一定律巧应用(1)要把生活感受和理论问题联系起来,纠正生活中一些错误的认识。(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力作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应从受力分析入手。变式1 如图所示,小球A静止

7、放在小车的光滑底板上(设小车底板足够长),当小车受到水平向右的力F作用时,小车从静止开始在水平面上做加速直线运动,则小球A相对于地面的运动情况(B)A.做匀速直线运动B.处于静止状态C.做与小车同方向速度越来越大的直线运动D.做与小车反方向速度越来越大的直线运动解析:对小球受力分析可知,车内的小球只受竖直方向的重力和支持力,这两个力是一对平衡力,小球所受合力为零,小球相对于地面保持静止状态,B正确。要点二对惯性的理解和应用1.物体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。2.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。3.物体惯性的大小由质量决定,与物体的运动状态无关,与是否受力无关,

8、与物体的速度大小无关。典例2 对于一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以解释,其中正确的是(C)A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度,这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,这表明强弩的惯性减小了C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,这会改变它的惯性D.摩托车转弯时,车手一方面要控制适当的速度,另一方面要将身体稍微向里倾斜,这是为了通过调控人和车的惯性达到转弯的目的解析:惯性是物体的固有属性,大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,与其他任何因素均无关,故A、B错误;摘下或加

9、挂一些车厢,改变了质量,从而改变了惯性,故C正确;人和车的质量不变,则其惯性不变,故D错误。正确理解惯性概念(1)物体的惯性与物体是否运动无关,与运动状态是否变化无关。(2)物体的惯性与物体是否受力无关,与受力的大小和方向无关。(3)惯性不是一种力,不能说物体保持原来运动状态是因为受到了惯性力。变式2 关于物体的惯性,下列说法正确的是(C)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解析:惯性大小只与物体质量有关,与物体的速度无关,故选项A错误;质量是物体惯性大小的唯一量度,火车速度变化慢,表明它的惯性大,是因为它的质量大,与是否静止无关,故选项B错误;乒乓球能被快速“抽杀”,表明它的运动状态容易发生改变,是因为它的惯性小,故选项C正确;一切物体在任何情况下都有惯性,故选项D错误。