【同步】高中物理粤教2019版必修一学案：第4章第1节牛顿第一定律

传播先进教育理念 提供科学教学方法地址：北京市东城区龙潭路3号 电话：400-688-1789第一节牛顿第一定律1．初步体会伽利略理想实验的魅力，同时明确理想实验是科学探究的重要方法．2．理解牛顿第一定律的内容，同时尝试挖掘深层含义．3．理解惯性的概念，同时尝试解释有关惯性的现象．知识点一伽利略的理想实验1．亚里士多德认为：维持物体运动需要力．2．伽利略的理想实验(1)斜面实验：将轨道弯成曲线，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到轨道另一边与原来的释放高度相同的点．减小另一边斜面的倾角，钢珠滚动的距离增大，当另一边斜面放平，钢珠将永远运动下去．(2)推理结论：物体的运动不需要力来维持．知识点二牛顿第一定律1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．2．牛顿第一定律的意义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的原因．1．(1)伽利略的理想实验是科学的理想实验． ()(2)必须有力作用在物体上，物体才会运动． ()(3)物体的运动状态改变指的是速度的改变． ()(4)任何物体只要运动状态不变，它一定不受外力作用． ()(5)牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因． ()[答案](1)√(2)×(3)√(4)×(5)√知识点三惯性1．惯性定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性．2．惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动情况无关．3．质量是惯性大小的量度，质量越大的物体惯性越大，质量越小则惯性越小．一切物体任何情况下都有惯性．2．(1)物体运动的速度越大，惯性越大． ()(2)力无法改变物体的惯性． ()(3)静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大． ()(4)乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小． ()(5)在宇宙飞船中的物体不存在惯性． ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)√(5)×很多同学都很喜欢足球运动，在一次比赛中，对于被运动员踢出的在水平草地上运动的足球．请探究：(1)甲同学认为足球受重力、支持力、空气和草地的阻力，还有向前的推力，你认为他的观点正确吗？(2)乙同学认为足球之所以会停下来，原因是足球受到阻力改变了其运动状态，你认为他的观点正确吗？(3)足球停下的现象是否违背了牛顿第一定律？提示：(1)不正确，足球没有受到向前的推力．(2)正确．(3)不违背．考点1力和运动状态1．亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因两千多年前，人们的观测方法、手段有限，主要凭“直觉＋观察”得出这样一个错误结论——力是维持物体运动的原因．而在当时也没有更先进的观测手段去否定这样一个错误结论，在以后的两千年内，动力学一直没有多大的发展，总认为有力的作用，物体才会运动，没有力的作用，物体就会停下来．2．伽利略的理想斜面实验甲乙丙如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．如果第二个斜面倾斜角度小，如图乙，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾斜角度，如图丙，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定的速度持续运动下去．3．伽利略的思想方法伽利略用“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．伽利略的观点：在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度一直运动下去．4．笛卡尔的观点若没有其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．笛卡尔补充和完善了伽利略的观点．【典例1】理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是实验事实，其余是推论．①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度．②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动．(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________(只要填写序号即可)．(2)在上述的设想步骤中，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．①是事实，②③④是推论B．②是事实，①③④是推论C．③是事实，①②④是推论D．④是事实，①②③是推论思路点拨：理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验，但是理想实验是建立在可靠事实的基础上的．[解析]本题考查对理想斜面实验的理解．只有②是事实，其他是推论．(1)排列顺序为②③①④；(2)应选B．[答案](1)②③①④(2)B对理想实验的认识“理想实验”虽然叫作“实验”，但它同真实的科学实验是有区别的．真实的科学实验是一种实践活动，而“理想实验”则是一种思维的活动，前者是可以将猜想通过物理过程实现的实验，后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”．[跟进训练]1．伽利略的理想斜面实验说明()A．力是维持物体运动的原因B．力是保持物体速度不变的原因C．力是使物体产生加速度的原因D．力不是维持物体运动的原因D[伽利略的理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，不受外力作用的物体能保持原来的运动状态．力是使物体产生加速度的原因不是由伽利略的斜面实验得出的．故选项D正确．]考点2牛顿第一定律1．对牛顿第一定律的理解(1)定性说明了力和运动的关系：①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．②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一种固有属性——惯性．因此牛顿第一定律也叫惯性定律．2．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况(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(物体做曲线运动)．(3)速度的大小和方向同时发生改变(物体做曲线运动)．3．注意(1)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．(2)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的．【典例2】如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，若不考虑其他阻力，则两个小球()A．一定相碰 B．一定不相碰C．不一定相碰 D．无法确定思路点拨：①小车上表面光滑且足够长，说明小车停止运动后，两小球在水平方向不受外力的作用，且不会滑离小车．②两小球随车一起运动，说明两球与小车的速度均相同．B[小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用．原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰．故选项B正确．]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，要把握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：一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象．[跟进训练]2．火车在长直水平轨道上匀速行驶，在门窗紧闭的车厢内，有一个人竖直向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为()A．人跳起时会得到一个向前的冲力，使他随火车一起向前运动B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随火车一起向前运动C．人跳起后，车在继续前进，所以人落下后必定偏向后一些，只是由于时间很短，偏后的距离太小，不明显而已D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终具有相同的速度[答案]D考点3惯性1．惯性的理解(1)惯性是物体保持原状态的一种性质，是物体维持运动状态的原因．(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性．2．惯性的表现形式(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态．(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变．3．几个关系(1)惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．(2)惯性与力的关系：惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关．(3)惯性与速度：一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关．(4)惯性与惯性定律：惯性是物体具有的一种固有属性，惯性定律是物体不受外力时所遵循的一条规律，惯性不同于规律．惯性定律揭示了物体的惯性．【典例3】关于惯性，下列说法中正确的是()A．同一汽车，速度越快，越难刹车，说明物体速度越大，惯性越大B．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性C．乒乓球可以快速扣杀是因为乒乓球的惯性小D．已知月球上的重力加速度是地球上的eq\f(1,6)，故一个物体从地球移到月球惯性减小为eq\f(1,6)思路点拨：惯性只与质量有关，与速度、重力等均无关．C[物体的惯性大小与物体的运动状态无关，只与物体的质量有关，所以惯性与速度的大小无关，故选项A、B错误；乒乓球可以快速扣杀，是因为乒乓球的质量小，所以它的惯性小，故选项C正确；在月球上和在地球上，重力加速度的大小不一样，所以受到的重力的大小也就不一样，但质量不变，惯性也不变，故选项D错误．]惯性的特性(1)普遍性：一切物体都有惯性．(2)唯一性：质量是惯性大小的唯一量度．(3)无关性：惯性大小与运动状态无关，与受力情况及所处位置无关．[跟进训练]3．佳琪同学在乘坐公交车时，遭遇了如图所示的情况．报纸对此事进行了相关报道(如表所示)．请你根据所学知识回答下列问题．遇险情急刹车乘客受伤本报讯今天清晨6：30,21路公交车在行驶途中遇险，司机紧急刹车，有三名站在后排的乘客由于突然刹车失去惯性向前急冲而受伤……(1)分析此时公交车的运动状态，并解释产生此现象的原因．(2)指出这则报道中的错误之处．[解析](1)当车突然刹车减速或向后倒车时，人的下半身随车一起运动，状态发生改变，人的上半身因为惯性保持原来的运动状态而身体前倾，公交车的运动状态是：公交车突然刹车或突然减速；报道所指现象的原因是：惯性．(2)当公交车突然刹车时，公交车和乘客的脚同时受到阻力的作用而停止运动，而乘客的上半身因为惯性继续保持向前的运动状态而向前倾倒；惯性是物体的固有属性，取决于物体的质量，与物体的运动状态无关，报道中的“突然失去惯性”说法是错误的．[答案](1)公交车的运动状态是：公交车突然刹车或突然减速；出现报道所指现象的原因是：惯性．(2)报道中的错误是“突然刹车失去惯性”．1．关于力和运动的关系，下列说法正确的是()A．物体受力才会运动B．力是使物体运动状态发生改变的原因C．停止用力，运动的物体就会停止D．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因B[由牛顿第一定律可知，力的作用不是使物体运动，而是使物体改变运动状态，如果物体原来是运动的，不受力将永远运动下去，即物体的运动不需要力来维持，选项A、C错误，B正确；物体保持静止或匀速直线运动状态，是物体不受力或所受合外力为零时的运动规律，并不是力作用的结果，选项D错误．]2．下列关于惯性的说法正确的是()A．空间站中的物体由于处于失重状态会失去惯性B．羽毛球可以快速扣杀，是因为羽毛球惯性小C．静止的火车启动十分缓慢，说明火车静止时惯性较大D．从高处下落的玻璃杯比从低处下落的玻璃杯容易碎，是因为前者惯性比较大B[惯性是物体的固有属性，在任何情况下都有惯性，失重时也有惯性，故A错误；物体的惯性只与物体的质量有关，羽毛球的质量小，惯性小，容易扣杀，故B正确；惯性与速度无关，故C错误；惯性与物体所处的位置高度无关，故D错误．]3．关于牛顿第一定律，下列说法正确的是()A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的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．物体保持静止或匀速直线运动状态时有惯性，加速时没有惯性[答案]C4．如图所示是一种汽车安全带控制装置．当汽车处于静止或匀速直线运动时，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