教科版高中物理必修第一册第4章牛顿运动定律第1节牛顿第一定律课件

第1节牛顿第一定律第四章内容索引010203自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结04随堂练习课标定位1.知道伽利略的理想实验及其推理过程。2.理解牛顿第一定律的内容及意义。3.明确惯性的概念,会解释与惯性有关的现象。素养阐释1.通过伽利略的斜面实验,体会理想实验这种科学探究方法。2.通过对牛顿第一定律及惯性的理解,形成物理观念。3.通过对生活中一些现象的解释,增强科学态度与责任。自主预习·新知导学一、亚里士多德的运动理论与伽利略的研究工作1.亚里士多德的观点运动分为自然运动和受迫运动。前者是说轻的物体向上运动,重的物体向下运动,这样的运动无须外力的帮助,自身就能实现;后者是说地面上的物体必须依靠外力的不断作用才能使它们运动起来,外力一旦消失,运动也就停止了。2.伽利略的观点在地面上所有运动物体之所以会停下来,都是因为摩擦的缘故。如果没有任何阻力,物体就会永远运动下去,从而否定了亚里士多德关于运动和力的关系的错误认识。3.笛卡尔的贡献与伽利略同时代的物理学家、数学家、哲学家笛卡尔进一步完善了伽利略的观点,指出:不受其他物体作用时,原来运动的物体将会做匀速直线运动。二、牛顿第一定律

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,直到有外力迫使它改变这种状态为止。2.惯性惯性:一切物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第一定律又叫作惯性定律。3.物体不受力的情况是不存在的,牛顿第一定律无任何现实意义,这种说法对吗?提示:不对,牛顿第一定律说明了力与运动的关系。即力不是维持物体运动的原因,而是改变物体的运动状态的原因。三、质量是惯性大小的量度1.理想化抽象:惯性定律是理想化抽象思维的产物,是无法直接用实验严格验证的。但它反映了自然界的规律和本质。2.惯性的量度:质量是物体惯性大小的量度。【思考讨论】

1.判断下列说法的正误。(1)伽利略的理想实验说明力是维持物体运动的原因。(

)(2)力不是维持物体运动的原因,而是使物体运动状态改变的原因。(

)(3)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性。(

)(4)物体运动速度越大,越难停下,其惯性越大。(

)(5)力可以改变物体的运动状态,但无法改变物体的惯性大小。(

)×√××√2.我国道路交通安全法规定,在各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带。为什么要做这样的规定?提示:紧急刹车时,车在摩擦力的作用下减速停住,而人由于惯性继续向前运动,很可能离开座位撞在车窗玻璃上,造成严重的伤害,而安全带可以起到很好的缓冲作用,可以减小对人的伤害。合作探究·释疑解惑知识点一对伽利略理想斜面实验的理解【问题引领】

运动员将标枪从手中高速抛出,标枪在空中飞行很远才落地(如图所示)。有人认为标枪在空中向前飞行,是由于标枪一直受到向前的力的作用。这种观点与历史上哪位著名科学家相同?这种观点对吗?提示:亚里士多德。这种观点不对。

【归纳提升】

1.历史上对力与运动关系的重要观点

2.理想斜面实验(1)事实:如图所示,AB、BC是两个对接的斜面,让小球从AB斜面上某高度处由静止滚下,小球将滚上BC斜面,所达到的高度略低于在AB上释放时的高度。(2)推理1:如果斜面光滑,小球将上升到原来释放时的高度。推理2:减小右侧斜面的倾角(如BD、BE),小球在这个斜面上仍将达到同一高度,但这时它要运动得远些。推理3:继续减小右侧斜面的倾角,最后变成水平面(如BF),小球无法达到释放时的高度,将以恒定的速率永远运动下去。(3)理想实验推论:一切运动着的物体在没有受到外力的时候,它的速度将保持不变,并且一直运动下去。伽利略理想实验以可靠的实验事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律。伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。【典型例题】

【例题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,即如图所示的斜面实验,其实验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,小球在这个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,最后使它成一水平面,小球要沿水平面永远运动下去。请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列

(只填写序号即可)。

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是推论答案:②③①④

B解析:体会伽利略的理想实验,可知排列顺序为②③①④,分类正确的是选项B。理想斜面是一种理想化模型,忽略了摩擦等次要因素,我们在第一章中遇到的质点也是理想化模型,这是在研究物理问题的过程中经常用到的一种科学思维方式。【变式训练1】

(多选)理想实验是科学研究中的一种重要方法,它把可靠的事实和合理的推论结合起来,可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是(

)A.只要接触面足够光滑,物体在水平面上就能匀速运动下去B.这个实验实际上是永远无法做到的C.利用气垫导轨,就能使实验成功D.虽然是想象中的实验,但它是建立在可靠的实验基础上的答案:ABD解析:只要接触面有摩擦力,物体就不会永远匀速运动下去,而实际的接触面不可能达到理想状态的光滑;伽利略的理想实验是在可靠的事实基础上的合理推理,故选项C错误,A、B、D正确。知识点二牛顿第一定律【问题引领】

(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才能运动?马不拉车时,车为什么会停下来?(2)如果没有摩擦阻力,也不受其他任何力的作用,水平面上运动的物体的运动状态会改变吗?提示:(1)不是。因为受到阻力的作用。(2)如果没有摩擦阻力,也不受其他任何力的作用,水平面上运动的物体将保持这个速度沿直线永远运动下去。【归纳提升】

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

【典型例题】

【例题2】(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是(

)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.奔跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态答案:ABD解析:牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,选项A、B正确;牛顿第一定律还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,是由于摩擦力的作用而改变了运动状态,选项C错误;奔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,选项D正确。【变式训练2】

关于物体运动状态与所受外力的关系,下列说法正确的是(

)A.物体受到的合力为零时,它一定处于静止状态B.物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同C.物体受到恒定的力的作用时,它的运动状态不发生改变D.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态要发生改变答案:D解析:物体受到的合力为零时,它不一定处于静止状态,也可能处于匀速直线运动状态,故A错误;物体的运动方向不一定与它所受的合力的方向相同,还与物体的速度方向有关,故B错误;物体受到恒力作用和不为零的合力作用时,受力不平衡,其运动状态一定发生变化,故C错误,D正确。知识点三惯性和质量【问题引领】

(1)自行车比赛中,高速行进的自行车受到障碍物阻碍,人会向哪个方向倒地?是什么原因造成的?(2)“同一物体在地球上的重力比在月球上大,所以物体在地球上的惯性比在月球上的大”,这种说法对吗?为什么?提示:(1)向前。这是因为人具有惯性。(2)不对。惯性只与质量大小有关,与位置无关。虽然物体在地球上的重力比在月球上大,但物体的质量不变,即惯性不变。【归纳提升】

1.对惯性的理解(1)惯性是物体的固有属性,任何物体在任何状态下都有惯性。物体的惯性与物体的地理位置、运动状态、受力情况无关。因此物体的惯性是不能被克服的。(2)惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。(3)表现形式①在不受力的条件下,惯性表现出保持原来的运动状态的性质,有“惰性”的意思。②在受力的条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度,质量越大、惯性越大,运动状态越难改变。2.惯性的量度质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大;质量越小,惯性越小;质量不变,惯性不变。3.惯性和惯性定律

【典型例题】

【例题3】

关于惯性在实际中的应用,下列说法正确的是(

)A.运动员在掷标枪时助跑是为了减小惯性B.运动员在跳远时助跑是为了增大起跳时的惯性C.手扶拖拉机的飞轮做得很重,是为了减小它转动的惯性D.各种机床和发电机的底座做得很笨重,并用螺丝固定在地面上,目的是增大惯性答案:D解析:运动员在掷标枪时助跑是为了利用惯性而使标枪飞出,故A错误;惯性大小与速度无关,只与质量有关,故B错误;质量是惯性大小的唯一量度,质量越大惯性越大,手扶拖拉机的飞轮做得很重,是为了增大它转动的惯性,故C错误;各种机床和发电机的底座做得很笨重,并用螺丝固定在地面上,目的是增大惯性,故D正确。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。【变式训练3】

如图所示,一个盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别用绳悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)(

)A.铁球向左,乒乓球向右B.铁球向右,乒乓球向左C.铁球和乒乓球都向左D.铁球和乒乓球都向右答案:A解析:静止的小车突然向右运动,由于与同体积的“水球”相比,铁球质量大、惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的“水球”的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起向右加速运动,所以当小车突然向右运动时,铁球相对于小车向左运动。同理,由于乒乓球与同体积的“水球”相比,质量小、惯性小,故乒乓球相对于小车向右运动。课堂小结随堂练习1.(物理学史)(多选)关于古代先贤们对力与运动关系的探究史实,下列说法正确的是(

)A.亚里士多德根据直接经验得出物体的运动需要有力来维持B.伽利略认为在水平面上运动的物体之所以会停下来是由于受到摩擦力的作用C.笛卡尔认为如果运动物体不受任何力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动D.牛顿提出了惯性定律,用实验直接验证了不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态答案:ABC解析:亚里士多德根据现实经验得出,必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止在一个地方,故A正确;意大利物理学家伽利略指出,在水平面上运动的物体之所以会停下来,是受到摩擦阻力的缘故,故B正确;笛卡尔认为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沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向,故C正确;牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不能用实验直接验证,故D错误。2.(伽利略理想斜面实验)伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是(

)A.如果斜面绝对光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小答案:A解析:根据题意,铺垫材料粗糙程度降低时,小球上升的最高位置升高,当斜面绝对光滑时,小球在斜面上没有能量损失,因此可以上升到与O点等高的位置,而B、C、D三个选项,从题目中不能直接得出,故选项A正确。3.(牛顿第一定律)关于牛顿第一定律和惯性,下列说法正确的是(

)A.牛顿第一定律是直接通过实验得出的B.牛顿第一定律又叫惯性定律C.物体速度越大,惯性越大D.物体只在运动时才有惯性答案:B解析:牛顿第一定律是在实验的基础上,经过分析实验数据、