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高中物理 第4章 1牛顿第一定律课件 新人教版必修1课件


自 主 学 习 · 基 础 知 识

解 题 技 巧 · 素 养 培 优

合 作 探 究 · 重 难 疑 点

课 时 作 业

1
[学习目标 ]

牛顿第一定律

1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和 2.理解牛顿第一

推论,知道理想实验是科学研究的重要方法. 定律的内容及意义.

3.理解力和运动的关系,知道物体的运动 4.理解惯性的概念,知道质量是惯性

不需要力来维持.(难点) 大小的量度.(难点)

力和运动的关系
[先填空] 1.人类对运动与力的关系的认识历程 代表人物 主要观点 亚里士 必须有力作用在物体上,物体才能运动 ;没有力 多德 的作用,物体就要停止 力不是维持 物体运动的原因,而是改变 物体运动 伽利略 状态的原因 如果运动中的物体没有受到力的作用 ,它将继续 笛卡儿 以同一 速度 沿同一直线 运动,既不停下来也不偏 离原来的 方向

2.理想实验的魅力 (1)伽利略理想实验:小球沿斜面由静止滚下,再滚上另一 斜面,如不计摩擦小球将滚到原 的倾角,小球在这个斜面上仍达到
高度 同一

处,减小第二个斜面 高度,但要滚得更

远.若将斜面放平后,球将永远滚动下去. (2)伽利略通过“理想实验”和科学推理,得出的结论是: 力不是
维持

物体运动的原因.

[再思考] 1.伽利略在理想实验中,将斜面放平后,真正观察到小球 以恒定的速度运动下去了吗?

【提示】

在当时伽利略的实验中不可能真正观察到“无

摩擦力作用时小球以恒定的速度运动下去”,因为摩擦力不可 能完全消除,水平面也不可能造得无限长.

2.有人认为伽利略斜面实验为理想实验,无法在实验中验 证,故不能揭示自然规律,该说法是否正确?

【提示】

该说法是错误的.伽利略的理想斜面实验反映

了一种物理思想,它是建立在可靠的事实基础上的,抓住主要 因素,忽略次要因素,从而深刻地揭示了自然规律.

[后判断 ] 1.必须有力作用在物体上,物体才会运动.(× ) 2.力不是使物体运动的原因,而是使物体运动状态改变的 原因. (√ ) 3.物体的运动状态改变指的是速度的改变.(√ )

牛顿第一定律
[先填空] 1.牛顿第一定律:一切物体总保持 态或
静止 匀速直线运动



状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状

态,它又叫惯性定律. 2.运动状态:如果物体速度的 大小 或 方向 它的运动状态就发生了改变;如果物体做 或
静止 ,它的运动状态就没发生改变.
匀速直线

改变了, 运动

[再思考 ] 1.高速行驶的动车组关闭发动机后为什么会停下来?

图 4- 1- 1
【提示】 由于动车受到阻力作用,因此会慢慢停下来.

2.只要有力作用在物体上,物体的运动状态就会改变吗?
【提示】 只有当作用在物体上的合力不为零时,物体的

运动状态才会发生改变.

[后判断 ] 1.任何物体只要运动状态不变,它一定不受外力作 用. (× ) 2.如果物体的运动状态发生了改变,物体必受到了不为零 的合外力.(√) 3牛顿第一定律是理论推导出来的. (× )

惯性与质量

[先填空] 1.惯性:物体具有保持原来 匀速直线运动 状态的性质. 2.物体惯性大小的唯一量度是物体的 质量 . 状态或静止

[再思考] 1.球A质量为2 kg,以10 m/s的速度做匀速直线运动,球 B 质量为5 kg,以2 m/s的速度做匀速直线运动.球A和球B中哪个 球的惯性大?为什么?

【提示】

B中铁球的惯性大.物体惯性的大小是由物体的

质量大小决定的,质量越大,惯性越大;而物体惯性的大小与 速度的大小无关.

2.试从惯性的角度分析国家交通管理部门严禁客车超员的 原因. 【提示】 客车超员时,质量增大,当遇到意外情况时,

由于惯性大,很难较快地停下来,易造成交通事故.

[后判断] 1.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.(√) 2.物体运动的速度越大,惯性越大.(×) 3.力无法改变物体的惯性.(√)

预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表 格中 问题1 问题2 问题3 问题4

学生分组探究一 第1步

牛顿第一定律(深化理解)

探究——分层设问,破解疑难

1.在现实环境中,能找到不受外力作用的物体吗?牛顿第 一定律能够通过实际实验验证吗?

【提示】

在自然界中,不受外力作用的物体是不存在

的,但是当物体所受的合外力为零时相当于不受外力.由于自 然界中不受外力作用的物体是不存在的,所以牛顿第一定律无 法通过实际实验验证.

2.牛顿第一定律并非实验定律,但它具有重要的意义,它 的意义体现在哪些方面?

【提示】

牛顿第一定律揭示了惯性的概念,指出一切物

体在任何情况下都具有惯性;牛顿第一定律揭示了力与运动的 关系,指出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.

第 2步

结论 ——自我总结,素能培养

1.牛顿第一定律的得出:牛顿第一定律不是从实验中直接 得出的,它是在大量实验基础上通过进一步的科学推理得到 的.由于这个通过进一步科学推理得出的科学推论经受住了实 践的检验,虽然无法直接验证,但仍具有科学意义.

2.牛顿第一定律的意义: (1)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来的匀速直 线运动状态或静止状态的性质 ——惯性. (2)牛顿第一定律正确揭示了力和运动的关系,纠正了力是 维持物体运动的原因的错误观点,明确指出了力是改变物体运 动状态的原因.

3.运动状态变化的三种情况: (1)速度的方向不变,只有大小改变. (物体做直线运动 ) (2)速度的大小不变,只有方向改变. (物体做匀速圆周运 动) (3)速度的大小和方向同时发生改变. (物体做曲线运动 )

第 3步

例证 ——典例印证,思维深化 (多选 )(2014· 衡水高一期末 )关于牛顿第一定律,下

面说法中正确的是 (

)

A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规 律 B.牛顿第一定律就是惯性 C.不受外力作用时,物体运动状态保持不变是由于物体具 有惯性 D.运动的物体状态发生变化时,物体必定受到外力的作用

【思路点拨】 义:

解答该题时应把握牛顿第一定律的三层含

(1)不受外力时物体的运动状态. (2)受外力时物体的运动状态. (3)一切物体都有惯性.

【解析】

牛顿第一定律又叫惯性定律,但不能说惯性定

律就是惯性.惯性是指一切物体都具有保持匀速直线运动状态 或静止状态的性质,它是物体的固有性质,惯性大小仅由物体 的质量决定,与物体是否受力及物体的运动状态无关.而惯性 定律指物体在不受外力作用(合外力为零 )的条件下所遵守的运动 规律,它指出了力是改变物体运动状态的原因,而不是产生或 维持物体运动的原因.总之,惯性和惯性定律是两个不同的概 念,但惯性定律揭示出物体具有惯性.故选 A、C、 D.
【答案】 ACD

牛顿第一定律巧应用 (1)由 “因”索“果” :在判断力与运动之间的关系时,一 定要把握准牛顿第一定律的含义,即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. (2)由 “果”索“因” :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的作用,所以判断物体的运动状 态是否改变以及如何改变,应分析物体的受力情况.

(3)应用步骤:应用牛顿第一定律解释有关现象时,一要看 物体原来的运动状态,二要看物体现在的受力情况及所受合力 是否为零,最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象.

第 4步

巧练 ——精选习题,落实强化

1. (2014· 厦门高一检测)在物理学史上,正确认识运动和力 的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学 家和建立惯性定律的物理学家分别是 ( A.亚里士多德、伽利略 B.伽利略、牛顿 C.伽利略、笛卡儿 D.亚里士多德、笛卡儿 )

【解析】

由物理学史可知,伽利略通过“理想斜面”实

验推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点,而牛顿在大量 实验的基础上,通过逻辑推理,归纳总结出了牛顿第一定律, 即惯性定律.故选项B对,A、C、D错.
【答案】 B

2. (多选 )(2014· 茂名高一检测 )由牛顿第一定律可知 ( A.物体的运动是依靠惯性来维持的 B.力停止作用后,物体的运动就不能维持 C.物体做变速运动时,一定有外力作用 D.力是改变物体惯性的原因

)

【解析】

物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状

态的性质叫作惯性,由于惯性的存在物体才保持原来的运动状 态, A对;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,B错;当物体做变速运动时,运动状态发生了改 变,一定有外力作用, C对;惯性是物体的固有属性,不因为力 而发生改变, D错.
【答案】 AC

学生分组探究二 第 1步

惯性的四种关系 (拓展延伸 )

探究 ——分层设问,破解疑难

沪杭高铁的列车最高速度可以达到 400多千米每小时,是 世界上跑得最快的火车,火车速度快了,惯性大了,刹车也困 难了,你认为这种说法正确吗?
【提示】 这种说法是错误的,惯性是物体的固有属性,

火车提速后,其质量不变,惯性也不变.

第 2步

结论 ——自我总结,素能培养

1.惯性与质量 (1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性. (2)质量是物体惯性大小的惟一量度,质量越大,惯性越 大.

2.惯性与力 (1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此说 “物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力” 等都是错误的. (2)力是改变物体运动状态的原因,惯性是维持物体运动状 态的原因.力越大,运动状态越易改变;惯性越大,运动状态 越难改变. (3)惯性与物体的受力情况无关.

3.惯性与速度 (1)速度是表示物体运动快慢的物理量,惯性是物体本身固 有的性质. (2)一切物体都有惯性,和物体是否有速度及速度的大小均 无关.

4.惯性与惯性定律 (1)惯性不是惯性定律,惯性没有条件限制,是物体的一种 固有属性. (2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条 规律.

第 3步

例证 ——典例印证,思维深化 如图 4- 1- 2所示是一种汽车安全带控制装置示意

图.当汽车处于静止或匀速直线运动时,刹车摆锤竖直悬挂, 锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动.当汽车突然 刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动, 安全带不能被拉动.若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽 车的可能运动方向和运动状态是 ( A.向右行驶、匀速直线运动 B.向左行驶、匀速直线运动 C.向右行驶、突然刹车 D.向左行驶、突然刹车 )

【思路点拨】

【解析】

若汽车做匀速直线运动,则摆锤不会从实线位

置摆到虚线位置,故A、B均错误;由图可知摆锤向右摆动,可 知摆锤具有水平向左的加速度,故汽车加速度向左,汽车可能 向左加速或向右减速,故C正确、D错误.
【答案】 C

利用惯性解释现象的方法 (1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态. (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)该物体由于惯性保持怎样的运动状态,判断最后会出现 什么现象.

第 4步

巧练 ——精选习题,落实强化 )

3.下列关于惯性的说法中,正确的是 ( A.人走路时没有惯性,被绊倒时有惯性

B.百米赛跑到终点时不能立即停下来是由于惯性,停下来 时就没有惯性了 C.物体没有受外力作用时有惯性,受外力作用后惯性被克 服了 D.物体的惯性只由其质量的大小决定

【解析】

惯性是物体的固有属性,物体在任何情况下都

有惯性,且惯性的大小与物体的运动状态及受力情况均无关, 它仅取决于物体的质量大小,因此A、B、C错误,D正确.
【答案】 D

4.如图4-1-3所示,在一辆表面光滑足够长的小车上, 有质量为 m1和m2的两个小球 (m1>m2),两小球原来随车一起运 动.当车突然停止时,如不考虑其他阻力,则两个小球 ( A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰 D.无法确定 )

【解析】

因小车表面光滑,因此球在水平方向上没有受

到外力作用.原来两球与小车有相同速度,当车突然停止时, 由于惯性,两小球的速度不变,所以不会相碰.
【答案】 B

牛顿第一定律的应用技巧 牛顿第一定律揭示了力与运动的关系: (1)牛顿第一定律揭示的是物体不受力时所处的运动状态: 静止或匀速直线运动. (2)分析实际运动时,若物体在某个方向上可能受多个力, 但在垂直方向上不受力,则物体在垂直方向上要保持原来的运 动状态. (3)物体的合外力不等于零,它的运动状态一定发生变化.

如图 4- 1- 4所示,水平的传送带向右以速度 v= 2 m/s正常运行,其左右两端 A、 B间的距离为 8 m.一质量为 1 kg 的物体也向右以 2 m/s的速度滑到传送带的 A端.若物体与传送

带之间的动摩擦因数μ= 0.5,不计空气阻力,则物体从 A端传送 到 B端所需的时间为 ( A. 4 s B.大于 4 s C.小于 4 s D.因不能判断摩擦力的方向,所以无法确定 )

【解析】

因为物体滑到传送带上时的速度与传送带的速

度相同,物体与传送带之间既无相对滑动,也无相对滑动趋 势.物体既不受到滑动摩擦力的作用,也不受到静摩擦力的作 用,即物体在水平方向上不受任何外力的作用,由牛顿第一定 律知,物体将保持原来的速度做匀速直线运动.因为 A、 B间的 距离是 8 m,所以物体从 A运动到 B的时间应为 4 s.
【答案】 A

——[先看名师指津]—————————————— 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.



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