《牛顿第一定律》导学案

1、 第第1 1节牛顿第一定律节牛顿第一定律力和运动无处不在、无时不有。工人用不同的力推同一辆车力和运动无处不在、无时不有。工人用不同的力推同一辆车( (如图甲所如图甲所示示),),小车运动状态的变化是不同的小车运动状态的变化是不同的, ,当停止推动后当停止推动后, ,小车会慢慢停下来。在小车会慢慢停下来。在太空中飞行的航天飞机太空中飞行的航天飞机( (如图乙所示如图乙所示),),推进器关闭后推进器关闭后, ,没有推力也可保持高没有推力也可保持高速飞行速飞行生活中的经验和认识常常得到相互矛盾的结论。生活中的经验和认识常常得到相互矛盾的结论。甲甲 乙乙4.1 牛顿第一定律牛顿第一定律1.1.知道伽利

2、略理想实验的思想、推理过程和结论。知道伽利略理想实验的思想、推理过程和结论。2.2.知道什么是惯性知道什么是惯性, ,理解质量是惯性大小的量度理解质量是惯性大小的量度, ,并会正确解释有并会正确解释有关惯性的现象。关惯性的现象。3.3.理解牛顿第一定律的内容理解牛顿第一定律的内容, ,并了解其意义及其简单运用。并了解其意义及其简单运用。1.1.古希腊哲学家亚里士多德根据经验事实得到结论古希腊哲学家亚里士多德根据经验事实得到结论: :必须有力作用在物体上必须有力作用在物体上, ,物体才能运动物体才能运动, ,没有力的作用没有力的作用, ,物体就要停止运动物体就要停止运动, ,所以说所以说, ,力

3、是维持物体力是维持物体 的原因。的原因。2.2.伽利略理想实验伽利略理想实验: :伽利略注意到伽利略注意到, ,当一个球沿斜面向下滚动时当一个球沿斜面向下滚动时, ,它的速度增它的速度增大大, ,而向上滚动时而向上滚动时, ,它的速度减小。因此它的速度减小。因此, ,他猜想当球沿水平面滚动时他猜想当球沿水平面滚动时, ,它的它的速度应该是既不增大也不减小速度应该是既不增大也不减小, ,实际中球越滚越慢实际中球越滚越慢, ,伽利略认为是由于摩擦伽利略认为是由于摩擦阻力的缘故。据此阻力的缘故。据此, ,他判断他判断: :若没有摩擦阻力若没有摩擦阻力, ,球将永远滚动下去。伽利略通球将永远滚动下去。

4、伽利略通过研究理想斜面实验过研究理想斜面实验, ,得出的结论是得出的结论是: :力不是力不是 的原因的原因, ,而恰而恰恰是恰是 的原因。的原因。维持物体运动维持物体运动运动运动 改变物体运动状态改变物体运动状态3.3.牛顿第一定律牛顿第一定律: :一切物体总保持一切物体总保持 状态或状态或 状态状态, ,除除非作用在它上面的外力迫使它非作用在它上面的外力迫使它 这种状态。该定律也叫作这种状态。该定律也叫作 。4.4.惯性惯性: :物体保持原来的物体保持原来的 状态或状态或 状态的性质。状态的性质。惯性是物体的固有属性惯性是物体的固有属性, ,与物体的与物体的 或所处的或所处的 无关。无关。物

5、体的惯性有大小物体的惯性有大小, ,惯性的大小由惯性的大小由 来量度。来量度。静止静止匀速直线运动匀速直线运动改变改变惯性定律惯性定律静止静止5.5.如图所示如图所示, ,锤头松了锤头松了, ,木工常常使锤柄向下木工常常使锤柄向下, ,迅速撞击工作台或其他物体迅速撞击工作台或其他物体, ,锤柄很快停下来锤柄很快停下来, ,锤头由于锤头由于 , ,保持原来向下的速度运动保持原来向下的速度运动, ,便紧紧地套便紧紧地套在锤柄上。在锤柄上。匀速直线运动匀速直线运动受力情况受力情况运动状态运动状态质量质量惯性惯性1.1.运动状态不变的含义是什么运动状态不变的含义是什么? ?2.2.运动的物体一定受到向

6、前的冲力吗运动的物体一定受到向前的冲力吗? ?高速行驶的列车关闭发动高速行驶的列车关闭发动机后为什么会停下来机后为什么会停下来? ?3.3.牛顿第一定律是通过实验得出的定律吗牛顿第一定律是通过实验得出的定律吗? ?4.4.国家交通管理部门为什么严禁客车超员国家交通管理部门为什么严禁客车超员? ? 解答解答: :运动状态不变是指速度的大小、方向均不变。运动状态不变是指速度的大小、方向均不变。解答解答: :运动的物体不一定受到向前的冲力。列车受到阻力作用运动的物体不一定受到向前的冲力。列车受到阻力作用, ,因此因此会慢慢停下来。会慢慢停下来。解答解答: :牛顿第一定律不可能通过实验得出。牛顿第一定

7、律不可能通过实验得出。解答解答: :客车超员时客车超员时, ,质量增大质量增大, ,当遇到意外情况时当遇到意外情况时, ,由于惯性大由于惯性大, ,很难很难较快地停下来较快地停下来, ,易造成交通事故。易造成交通事故。主题主题1:1:理想实验的魅力理想实验的魅力(1)(1)请阅读教材请阅读教材“理想实验的魅力理想实验的魅力”的内容的内容, ,说说在研究力和运动的关系说说在研究力和运动的关系过程中三位代表人物的主要观点。过程中三位代表人物的主要观点。(2)(2)亚里士多德认为亚里士多德认为“必须有力作用在物体上必须有力作用在物体上, ,物体才能够运动物体才能够运动”。他的。他的这种观点与我们平时

8、的直观感觉相吻合这种观点与我们平时的直观感觉相吻合, ,你觉得这种观点对吗你觉得这种观点对吗? ?请分析这请分析这种认识产生的原因。种认识产生的原因。(3)(3)请尝试总结伽利略理想斜面实验的步骤和结论。请尝试总结伽利略理想斜面实验的步骤和结论。( (可以结合下图的物可以结合下图的物理情景理情景) )(4)(4)请同学们讨论回答请同学们讨论回答: :为什么说伽利略理想实验方法是科学的为什么说伽利略理想实验方法是科学的, ,结论是可结论是可靠的靠的? ?解答解答:(1)亚里士多德亚里士多德:必须有力作用在物体上必须有力作用在物体上,物体才能运动物体才能运动,没有力的作没有力的作用用,物体就要静止

9、下来。物体就要静止下来。伽利略伽利略:力不是维持物体运动状态的原因。在水平面上运动的物体之所力不是维持物体运动状态的原因。在水平面上运动的物体之所以会停下来以会停下来,是受到摩擦阻力的缘故。是受到摩擦阻力的缘故。笛卡儿笛卡儿:如果没有其他原因如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动运动,既不会停下来既不会停下来,也不会偏离原来的方向。也不会偏离原来的方向。(2)这种观点不对。平时我们在推物体时这种观点不对。平时我们在推物体时,有推力作用在物体上有推力作用在物体上,物体就运物体就运动动,没有力作用在物体上没有力作用在物体上,物体就静止。推

10、力实质上要克服物体和地面间物体就静止。推力实质上要克服物体和地面间的摩擦力的摩擦力,平常我们直观感觉物体运动时平常我们直观感觉物体运动时,忽视了摩擦力的作用忽视了摩擦力的作用,从而觉得从而觉得力是维持物体运动状态的原因。力是维持物体运动状态的原因。(3)实验步骤实验步骤:设想如果对接斜面没有摩擦力设想如果对接斜面没有摩擦力,小球将达到跟原来同样的高度小球将达到跟原来同样的高度(图甲图甲); 减小对接斜面的倾斜度减小对接斜面的倾斜度,小球仍达到同一高度小球仍达到同一高度,通过的路程更长通过的路程更长(图乙图乙);对接斜面的倾斜度越小对接斜面的倾斜度越小,小球经过的路程越长小球经过的路程越长;把对

11、接斜面变成水平面把对接斜面变成水平面,小球无法达到原来的高度小球无法达到原来的高度,只能以原速度一直只能以原速度一直运动下去运动下去(图丙图丙)。实验结论实验结论:力不是维持物体运动状态的原因。力不是维持物体运动状态的原因。 知识链接:“理想实验”是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想,而是以实践为基础的。(4)伽利略的理想斜面实验虽然是理想的实验伽利略的理想斜面实验虽然是理想的实验,但它是建立在可靠的事实但它是建立在可靠的事实基础之上的基础之上的,以事实为依据以事实为依据,抓住主要因素抓住主要因素,忽略次要因素忽略次要因素,从而揭示了正从而揭示了正

12、确的自然规律。确的自然规律。主题主题2:2:牛顿第一定律及惯性牛顿第一定律及惯性(1)(1)牛顿第一定律与前人在研究力和运动的关系上的结论的区别。牛顿第一定律与前人在研究力和运动的关系上的结论的区别。(2)(2)现代汽车中现代汽车中, ,通常有安全带、安全气囊和头枕等设备通常有安全带、安全气囊和头枕等设备, ,从惯性的角度说从惯性的角度说明它们有什么作用。明它们有什么作用。(3)(3)体操运动员的身材能否当相扑运动员体操运动员的身材能否当相扑运动员? ?体操运动员和相扑运动员谁的体操运动员和相扑运动员谁的惯性大惯性大? ?请同学们讨论请同学们讨论: :物体的惯性是由什么因素决定的物体的惯性是由

13、什么因素决定的? ?(4)(4)请尝试总结请尝试总结: :惯性和惯性定律的区别。惯性和惯性定律的区别。解答解答:(1)牛顿第一定律中后半句牛顿第一定律中后半句“直到有外力迫使它改变这种状态为直到有外力迫使它改变这种状态为止止”,是重复前人的结论是重复前人的结论,即力是改变物体运动状态的原因即力是改变物体运动状态的原因;前半句前半句“一一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”,这里道出了一切物体的这里道出了一切物体的一个固有属性一个固有属性:惯性惯性!牛顿第一定律的表述比伽利略、笛卡儿的结论更加牛顿第一定律的表述比伽利略、笛卡儿的结论更加简练准确简练准确,

14、具有更广泛的应用范围。具有更广泛的应用范围。(2)当紧急刹车时当紧急刹车时,车虽然停下了车虽然停下了,人却因惯性仍然向前人却因惯性仍然向前,而安全带、安全而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力气囊和头枕等设备会给人阻力,保护人的安全和减少伤害。保护人的安全和减少伤害。知识链接:牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态,与物体所受合外力为零是等效的,并且它不是实验定律。(3)相扑运动员需要很大的惯性相扑运动员需要很大的惯性,不能用体操运动员来代替。体操运动员不能用体操运动员来代替。体操运动员质量小质量小,惯性小惯性小,便于表演各种优美、高难度的动作便于表演各种优美、高难度的动作,相扑运动

15、员身材庞大相扑运动员身材庞大,质量大质量大,惯性大惯性大,不容易改变运动状态。不容易改变运动状态。质量是惯性的量度质量是惯性的量度,物体的质量越大物体的质量越大,惯性就越大。对于任何物体惯性就越大。对于任何物体,在受到在受到相同的作用力时相同的作用力时,决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素就是它们决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素就是它们的质量。的质量。(4)惯性是一切物体所具有的一种性质惯性是一切物体所具有的一种性质,不需要附加限制条件。不需要附加限制条件。惯性定律惯性定律(牛顿第一定律牛顿第一定律)是一切物体在不受外力作用时物体运动所遵循是一切物体在不受外力作用时物体运动所遵循的规律

16、。在惯性定律中所说的物体没有受到外力的作用的规律。在惯性定律中所说的物体没有受到外力的作用,是一种理想的是一种理想的情况。指出了运动不需要力来维持。力是改变物体运动状态的原因。情况。指出了运动不需要力来维持。力是改变物体运动状态的原因。1.1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )。 A. A.没有力的作用没有力的作用, ,物体就要停下来物体就要停下来 B. B.物体只受到一个力的作用时物体只受到一个力的作用时, ,其运动状态一定改变其运动状态一定改变 C. C.物体处于静止状态时才有惯性物体处于静止状态时才有惯性 D. D.做加速运动的物体没有惯性做加速运动的物体没有惯性 【解析解

17、析】根据牛顿第一定律根据牛顿第一定律, ,力是改变物体运动状态的原因力是改变物体运动状态的原因,A,A错误错误,B,B正正确确; ;惯性是物体的固有属性惯性是物体的固有属性, ,物体处于任何状态都具有惯性物体处于任何状态都具有惯性,C,C、D D错误。错误。 【答案答案】B B 【点评点评】注意惯性是物体的固有属性注意惯性是物体的固有属性, ,与其他因素无关。惯性的大小仅与其他因素无关。惯性的大小仅取决于物体质量的大小。取决于物体质量的大小。2.2.关于物体的运动状态与所受外力的关系关于物体的运动状态与所受外力的关系, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )。 A. A.物体受到恒力作

18、用时物体受到恒力作用时, ,它的运动状态不发生改变它的运动状态不发生改变 B. B.物体受到不为零的合力作用时物体受到不为零的合力作用时, ,它的运动状态要发生改变它的运动状态要发生改变 C. C.物体受到的合力为零时物体受到的合力为零时, ,它一定处于静止状态它一定处于静止状态 D. D.物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同 【解析解析】力是改变物体运动状态的原因力是改变物体运动状态的原因, ,只要合力不为零只要合力不为零, ,物体就会物体就会有加速度有加速度, ,运动状态就会改变运动状态就会改变, ,而且加速度方向与合力方向相同而且加速度方向

19、与合力方向相同, ,所以所以A A、D D错误错误,B,B正确正确; ;当合力为零时当合力为零时, ,物体的加速度为零物体的加速度为零, ,物体静止或做匀速直线运物体静止或做匀速直线运动动, ,故故C C也不正确。也不正确。 【答案答案】B B 【点评点评】力的作用效果是改变物体的运动状态力的作用效果是改变物体的运动状态, ,如果物体不受任何外如果物体不受任何外力力, ,它的运动状态就不会改变。它的运动状态就不会改变。3.3.歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱, ,这样做是为了这样做是为了( () )。 A. A.减小重力减小重力, ,使运动状态保持稳定使运动状态保持稳定 B. B.增大速度增大速度, ,使运动状态易于改变使运动状态易于改变 C. C.增大加速度增大加速度, ,使运动状态不易变化使运动状态不易变化 D. D.减小惯性减小惯性, ,有利于运动状态的改变有利于运动状态的改变 【解析解析】质量是物体惯性大小的唯一量度质量是物体惯性大小的唯一量度, ,质量越小