新教材高中物理第四章运动和力的关系1牛顿第一定律课件新人教版必修第一册VIP

1、第四章 运动和力的关系学习目标1.结合历史上对力和运动关系的研究过程,了解各个代表人物的观点.知道伽利略的理想实验及其推理过程,知道依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一.2.结合生活实例,认识牛顿第一定律和惯性,会阐述牛顿第一定律的内容,知道质量是惯性大小的量度.进一步理解力和运动的关系,会解释和惯性有关的现象,体会物理学知识的实际应用价值.1牛顿第一定律知识点一 理想实验的魅力1.日常生活中,我们有这样的经验:马拉车,车就前进,停止用力,车就停下来.是否有力作用在物体上物体就运动,没有力的作用物体就停止运动呢?马不拉车时,车为什么会停下来呢?答案:不是.马不拉车时

2、,车会停下来是因为车受到阻力的作用.2.对运动与力的关系的认识历程.代表人物主要观点亚里士多德必须有力作用在物体上,物体才能 ;没有力的作用,物体就要 在某个地方伽利略力不是 物体运动的原因,而是 物体运动状态的原因笛卡儿如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以 .沿 运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向运动静止维持改变同一速度同一直线知识点二牛顿第一定律1.如图所示,用力踢球,球向上运动起来.这个例子能否说明有力才有运动,运动需要力来维持的观点是正确的?为什么?答案:不能.正是由于脚对球的力,改变了足球原来的静止状态,故力是改变物体运动状态的原因.脚离开球后,球仍然向上运动,故不是有

3、力才有运动,力不是维持物体运动的原因.2.内容:一切物体总保持 状态或 状态,除非作用在它上面的力迫使它 这种状态.3.意义:牛顿第一定律揭示了 的关系,即力不是 物体运动状态的原因,而是 物体运动状态的原因.匀速直线运动静止改变运动和力维持改变知识点三惯性与质量1.我们知道,地球在自西向东自转,当你向上跳起来以后,为什么还落到原地,而不落到原地的西边?答案:人在地球上,随地球的转动而运动,人竖直向上跳起后,仍具有随地球转动的速度,人总在原地的正上方,故人向上跳起后再落下时仍会落在原地.2.如图所示,要求不直接用手接触塑料板和鸡蛋,把鸡蛋放入水中,手中只有一根木棒.试用惯性知识解决把鸡蛋放入水

4、中的难题.答案:用木棒猛击塑料板,使塑料板飞出,而鸡蛋由于惯性仍保持原来的静止状态,在重力作用下就会下落入杯中.3.惯性:物体保持原来 状态或 状态的性质叫作惯性.4.惯性的量度: 是惯性大小的唯一量度.匀速直线运动静止质量小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的在括号内打“”,错误的打“”).1.亚里士多德认为物体的自然状态是静止,只有当它受到力的作用时才会运动.( )2.伽利略根据理想实验推出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去.( )3.物体的运动状态发生改变时,物体必定受到了力的作用.( )4.牛顿第一定律是一条实验定律,它是在科学实验

5、的基础上得出的.( )5.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小.( )6.运动速度大的物体,不能很快停下来,是因为速度大时,惯性也大.( ) 探究一理想实验的魅力问题情境为了驳斥力是维持物体运动的原因的观点,伽利略设计了如图所示的实验: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.1.如果另一个斜面的倾角减小,小球到达的高度和运动的距离如何?答案:小球仍将到达原来的高度,但是运动的距离更长.2.当另一个斜面的倾角继续减小,斜面最终变为水平面时,小球的运动将会怎样?答案:小球的速度不增大也不减小,小球将做匀速直线运动.3.以上现象说明什么?答

6、案:如果没有摩擦,沿水平面运动的小球将永远运动下去,并不需要力来维持.以上现象说明力不是维持物体运动的原因.4.有人认为伽利略斜面实验为理想实验,无法验证,故不能揭示自然规律,该说法是否正确?为什么?答案:该说法错误.伽利略的理想斜面实验反映了一种物理思想,它建立在可靠的事实基础之上,想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉,抓住事物的主要因素,忽略次要因素,从而揭示自然规律.这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一.过程建构伽利略的理想实验.(1)实验结论:水平面上的物体,一旦具有某一速度,假设没有摩擦,物体将保持这个速度永远运动下去,即物体的运动不需要力来维

7、持.(2)思想方法与意义.伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点.第一次确立了物理实验在物理学中的地位.初步揭示了力和运动的关系,即力不是维持物体运动状态的原因,而恰恰是改变物体运动状态的原因.【典例1】理想实验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设想了一个理想斜面实验,如图所示.实验步骤如下.减小右侧斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度.两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度.继续减小右侧斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动.(1)请将上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列

8、.(只写序号即可).(2)在上述步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.下列关于事实和推论的分类正确的是.A.是事实,是推论B.是事实,是推论C.是事实,是推论D.是事实,是推论解析: (1)伽利略理想斜面实验的步骤按照正确的顺序排列是.(2)由于现实生活中,小球在斜面上滚动时不可能不受摩擦力的作用,所以实验步骤都是对实验现象的合理推理,实验步骤是可靠的实验事实,故选项B正确.答案:(1)(2)B探究二牛顿第一定律问题情境1687年,英国物理学家牛顿在笛卡儿、伽利略等人工作的基础上,撰写自然哲学的数学原理一书,提出了动力学的一条基本定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非

9、作用在它上面的力迫使它改变这种状态.这就是牛顿第一定律,它与牛顿第二定律、牛顿第三定律构成了牛顿力学的完整体系.1.牛顿第一定律中的“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”说明力与运动有什么关系?“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”说明物体具有什么性质?答案:“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”说明力是改变物体运动状态的原因.“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”说明一切物体都具有一个固有属性惯性.2.根据牛顿第一定律思考,如果物体不受力的作用,物体将处于什么状态?答案:原来静止的物体,不受力时永远静止;原来运动的物体,不受力时将永远做匀速直线运动.即物体不受力的时候有两

10、种状态:静止状态或匀速直线运动状态.过程建构对牛顿第一定律的理解.(1)明确了惯性的概念.牛顿第一定律揭示了物体具有一个重要属性惯性,即物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.牛顿第一定律指出,一切物体在任何情况下都具有惯性,正因为如此,牛顿第一定律又叫惯性定律.(2)明确了力的含义.力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因.(3)定性地揭示了运动和力的关系.任何物体,只要其运动状态保持不变,它所受的合力必然为0;反之,如果物体的运动状态发生了变化,那么该物体必受到不为0的合力作用.【典例2】(多选)关于牛顿第一定律的说法,正确的是( )A.由牛顿第一定律可知,物体在任何

11、情况下始终处于静止状态和匀速直线运动状态B.牛顿第一定律是依靠实验事实,直接归纳总结得出的C.牛顿第一定律揭示了物体不受力作用时的运动规律D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了物体运动状态改变的原因解析:物体不受力时表现为处于静止状态或匀速直线运动状态,故选项A错误,选项C正确;牛顿第一定律不是实验定律,是牛顿在伽利略等人研究的基础上,根据逻辑推理得出的,选项B错误;牛顿第一定律明确了惯性的概念,揭示了运动和力的关系,即力是改变物体运动状态的原因,选项D正确.答案:CD探究三惯性与质量问题情境1.在生活中我们经常发现这样的现象,在路上奔跑的人被绊倒时总是向前倾倒(图甲),

12、而慢走的人在滑倒时多是向后倾倒(图乙).试分析其原因.甲乙答案:在路上奔跑的人被绊倒时,首先是人的脚由于受力而停止向前运动,而人的上半身由于惯性仍要前进,所以人总是向前倾倒;慢走的人在滑倒时,脚所受阻力突然减小,脚的速度增大,而人的上半身由于惯性仍将维持原来较小的速度,所以人将向后倾倒.2.找两个相同的瓶子,瓶中盛满清水,用细绳分别系一个小铁球、一个泡沫塑料小球置于水中,如图甲所示.使瓶子突然向右加速运动,观察比较两个小球的运动状态.看到的现象也许会让你惊讶,小铁球的情况正如你所想的一样,相对瓶子向左运动,但泡沫塑料球却相对瓶子向右运动,如图乙所示.为什么会这样呢?甲乙答案:因为相同体积的水球

13、与相同体积的铁球、泡沫塑料球的质量不同,m铁m水m泡沫.质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变,故铁球运动状态的改变比瓶子中的水慢,所以铁球会相对瓶子向左偏,而泡沫塑料球运动状态的改变比瓶子中的水快,所以泡沫塑料球会相对瓶子向右偏.3.某同学设计了一个实验来探究惯性和质量的关系:一光滑斜面左侧连接一粗糙水平长木板,使一小车从斜面上无初速度滑下,然后滑上木板,最终停下,记录小车在木板上滑动的距离.再将10 g、50 g的砝码分别放到小车上并使小车从斜面上同一高度无初速度滑下,记录的数据如下表所示.实验示意图质量情况小车滑出的距离小车33.00 cm小车+10 g砝码36.20 cm小车+50 g

14、砝码38.55 cm通过以上数据可以得到什么结论?答案:质量越大,小车滑出的距离越远,说明抗拒运动状态改变的能力越大,即惯性越大.过程建构1.对惯性的理解.(1)普遍性:一切物体都具有惯性,惯性是物体的固有属性.(2)唯一性:质量是惯性大小的唯一量度.惯性的大小只与物体的质量有关,与其他因素(如受力情况、运动情况等)无关.2.惯性的两种表现形式.(1)在物体不受力的条件下,惯性表现为保持原来的运动状态,有“惰性”的意思.(2)物体受到力时,惯性表现为抗拒运动状态改变.惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变.3.惯性的利用.当我们需要物体的运动状态容易改变时,应尽可能减小

15、物体的质量;当我们需要物体的运动状态不容易改变时,应尽可能增大物体的质量.【典例3】从惯性的角度对生活中的现象进行分析,下列解释正确的是( )A.赛车的速度可以超过直升机的速度,这表明质量小的物体可以获得大的惯性B.射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性变小了C.火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.摩托车转弯时车手要控制适当的速度和角度,也就是调控人和车的惯性解析:惯性的大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大.赛车的质量小,惯性小,选项A错误;子弹、摩托车的速度改变,它们的惯性大小不变,选项B、D错误;火车运行到不同的车站时,摘下

16、或加挂一些车厢时质量改变,这会改变它的惯性,选项C正确.答案:C【典例4】公交车会广播提示语“车辆转弯,请抓好扶手”,这是为了避免转弯时乘客( )A.向前倾倒B.向后倾倒C.向弯道的内侧倾倒D.向弯道的外侧倾倒解析:公交车转弯前,乘客具有与汽车相同的速度,当车辆转弯时,由于惯性,乘客仍要保持原来的速度大小和方向,这样转弯时乘客有向弯道外侧倾倒的趋势.所以车内广播提示语主要是提醒站着的乘客抓好扶手,以免车辆转弯时向外侧倾倒.选项D正确.答案:D惯性现象的分析思路(1)明确研究的物体原来处在怎样的运动状态.(2)明确当力作用在该物体的某一部分(或作用在与该物体有关联的其他物体上)时,这一部分(或其

17、他物体)的运动状态的变化情况.(3)该物体由于惯性将保持怎样的运动状态,判断最后会出现什么现象.课堂评价1.(多选)关于牛顿第一定律,下列说法正确的是( )A.牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物,不可能用实验直接验证B.根据牛顿第一定律可知,力是维持物体运动的原因C.惯性是物体的固有属性,物体的质量越大,惯性越大D.物体保持静止和匀速直线运动状态时有惯性,加速时没有惯性答案:AC2.“终于到学校了,物理考试即将开始,我飞奔向教室,突然前方出现了一个同学,我只能采取急停措施,但身体前倾与同学撞到了一起”.关于这段描述,下列说法正确的是( )A.由于“我”的身体受到推力,所以“撞到了一起”B

18、.身体向前倾是因为脚没有惯性,而身体有惯性C.由于惯性,“我”的身体还保持原来的运动状态,所以“撞到了一起”D.当“我”停下后,“我”的身体将不再有惯性答案:C3.下列关于惯性的说法,正确的是( )A.高速行驶的公共汽车紧急刹车时,乘客都要向前倾倒,说明乘客都具有惯性B.短跑运动员最后冲刺时,速度很大,很难停下来,说明速度越大,惯性越大C.道路交通安全法中规定机动车行驶时,驾驶乘坐人员应当按规定使用安全带,这是因为系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害D.把手中的球由静止释放后,球能竖直下落,是由于球具有惯性的缘故答案:A4.(多选)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定一盛满水的碗.现突然发现碗中的水洒出,水洒出的情况如图所示,则关于小车在此种情况下的运动叙述正确的是( )A.小车可能突