新教材适用2024-2025学年高中物理第四章运动和力的关系1.牛顿第一定律学案新人教版必修第一册

第四章运动和力的关系情境导入力和运动无处不在、无时不有。用不同的力推同一辆小车运动状态的变更是不同的，当撤去推力后，小车会渐渐停下来。在太空中飞行的航天飞行器没有推力也可保持高速飞行……力与运动之间原委有什么关系？本章将探究这个问题。1．牛顿第肯定律课程标准1．能精确叙述牛顿第肯定律的内容，并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解。2．了解伽利略关于运动和力的关系的相识。3．通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。素养目标物理观念1.明确惯性概念。2．知道牛顿第肯定律的内容。科学思维理解力和运动的关系科学探究知道伽利略志向试验及推理方法科学看法与责任会用惯性学问说明有关现象学问点1志向试验的魅力1．力与运动关系的不同相识代表人物主要观点亚里士多德必需有力作用在物体上，物体才能_运动__；没有力的作用，物体就要_静止__伽利略力不是_维持__物体运动的缘由笛卡儿假如运动中的物体没有受到_力的作用__，它将接着以同一_速度__沿同一_直线__运动，既不停下来也不偏离原来的_方向__2．伽利略的斜面试验(1)志向试验：让小球沿一个斜面从静止状态起先向下运动，再让小球冲上其次个斜面，假如没有摩擦，无论其次个斜面的倾角如何，小球达到的高度_相同__。若将其次个斜面放平，_小球将恒久运动下去__。(2)试验结论：力不是_维持物体运动的缘由__。『微训练』1．依据预习内容，推断下列说法正误：(1)伽利略的志向试验是不科学的假想试验。(×)(2)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会变更。(√)(3)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。(×)2．(2024·广西钦州高一校考期末)下面运动状态没有发生变更的物体是(B)A．匀速拐弯的汽车B．匀速竖直下落的雪花C．绕地球匀速飞行的人造卫星D．从车站由静止开出的火车解析：匀速拐弯时，速度方向变更，故运动状态发生变更，故A错误；匀速下降的雪花，速度没有发生变更，所以运动状态没有发生变更，故B正确；环绕地球的人造卫星，速度方向时刻在变，运动状态发生变更，故C错误；从车站由静止开出的火车，速度大小在变，运动状态发生变更，故D错误。学问点2牛顿第肯定律1．内容：一切物体总保持_匀速直线运动__状态或_静止__状态，除非作用在它上面的外力迫使它变更这种状态。2．力和运动的关系：力不是维持物体运动状态的缘由，而是_变更__物体运动状态的缘由。学问点3惯性与质量1．惯性：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。2．惯性的量度：_质量__是物体惯性大小的唯一量度。『微训练』1．依据预习内容，推断下列说法正误：(1)速度越大的物体，惯性越大。(×)(2)力无法变更物体的惯性。(√)(3)牛顿认为力的真实效应总是变更物体的速度，而不是使物体运动。(√)2．下列有关惯性的说法中正确的是(C)A．速度越大，物体的惯性也越大B．受力越大，物体的惯性也越大C．质量越大，物体的惯性也越大D．物体的惯性与速度、受力和质量均有关系解析：物体的惯性大小只跟物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体的速度，合外力均无关。故选C。探究一对牛顿第肯定律的理解要点提炼1.对牛顿第肯定律的理解(1)明确了惯性的概念牛顿第肯定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明白物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第肯定律指出一切物体在任何状况下都具有惯性。因此牛顿第肯定律又叫惯性定律。(2)揭示了力和运动的关系牛顿第肯定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它变更这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是变更物体运动状态的缘由，而不是维持物体运动的缘由。(3)反映了物体不受外力时的运动状态匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持位置不变)。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第肯定律具有了实际意义。2．运动状态变更的三种状况(1)速度的方向不变，只有大小变更。(物体做直线运动)(2)速度的大小不变，只有方向变更。(物体做匀速圆周运动)(3)速度的大小和方向同时发生变更。(物体做变速曲线运动)(1)牛顿第肯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)牛顿第肯定律不是试验定律，它是在志向试验的基础上总结得出的。(3)牛顿第肯定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。典例剖析典题1(多选)下列关于牛顿第肯定律的说法中正确的是(AD)A．物体保持静止状态，它所受合外力肯定为零B．物体所受合外力为零时，它肯定处于静止状态C．物体处于匀速直线运动状态时，它所受的合外力可能是零，也可能不是零D．物体所受合外力为零时，它可能做匀速直线运动解析：物体保持静止状态，它所受合外力肯定为零，故A正确；物体所受合外力为零时，它可能处于静止状态或者处于匀速直线运动状态，故B错误，D正确；物体处于匀速直线运动状态时，它所受的合外力肯定为零，故C错误。思维升华：牛顿第肯定律巧应用(1)由“因”索“果”：在推断力与运动之间的关系时，肯定要把握准牛顿第肯定律的含义，即力是变更物体运动状态的缘由，而不是维持物体运动状态的缘由。(2)由“果”索“因”：假如物体的运动状态发生变更，则物体必定受到不为零的合外力的作用，所以推断物体的运动状态是否变更以及如何变更，应分析物体的受力状况。(3)应用步骤：应用牛顿第肯定律说明有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力状况及所受合力是否为零，最终推断由于物体具有惯性将会出现的现象。对点训练❶下列关于牛顿第肯定律的说法正确的是(B)A．由牛顿第肯定律可知，物体在任何状况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B．牛顿第肯定律既揭示了物体保持原有运动状态的缘由，又揭示了运动状态变更的缘由C．牛顿第肯定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此物体在不受力时才有惯性D．牛顿第肯定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律解析：物体在不受力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，A项错误；牛顿第肯定律既揭示了物体保持原有运动状态的缘由，又揭示了运动状态变更的缘由，B项正确；惯性是物体的固有属性，惯性大小只与质量有关，与物体是否受力无关，C项错误；牛顿第肯定律反映了物体具有惯性以及力是变更物体运动状态的缘由，D项错误。探究二对惯性概念的理解要点提炼1.惯性与质量的关系(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。(2)惯性与物体受力状况、运动状况及地理位置均无关。(3)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(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)力是变更物体运动状态的缘由，惯性是维持物体运动状态的缘由。力越大，越易变更运动状态；惯性越大，运动状态越难变更。(3)惯性与物体的受力状况无关。3．惯性与速度的关系(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身固有的性质，其大小仅由物体质量确定。(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．惯性与惯性定律的关系(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。(1)在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。(2)在受力条件下，惯性表现为运动状态变更的难易程度。质量越大，惯性越大，运动状态越难变更。典例剖析典题2(2024·浙江金华市高一期末)如图甲和乙，是踩香蕉皮摔倒和一名骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的照片。下面是从物理的角度去说明这两种情境，其中正确的是(C)A．甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了的缘由B．乙图中人和车摔倒是因为雨天路面太滑造成的C．踩香蕉皮摔倒是因为下半身速度大于上半身的速度造成的D．自行车行驶速度越大，其惯性越大，所以造成人车倒地现象思路引导：一切物体在任何状态下都有惯性，其大小取决于物体的质量，和其他因素无关。解析：甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的脚受到的摩擦力突然变小，脚不能立即停下来，脚向前滑，由于惯性，上半身还要保持原来的运动状态，从而使得人下半身速度大于上半身的速度，所以人会向后倾倒，而不是人惯性变小了的缘由，故A错误，C正确；乙图中人和车摔倒是因为车的前轮陷入水坑后前轮立即停止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此人和车将向前倾倒。而不是因为雨天路面太滑造成，故B错误；惯性只与物体的质量有关，与速度大小没有关系，故D错误。思维升华：惯性理解两留意(1)留意一个“一切”，即一切物体具有惯性；(2)留意一个“唯一”，即质量是惯性大小的“唯一”量度。对点训练❷(2024·山东潍坊高一统考期末)2024年女足亚洲杯中国女足表现完备，再次站在亚洲之巅，这也是中国女足第9个亚洲杯冠军，下图是8号女将姚伟的一脚远射。以下说法正确的是(B)A．足球被踢出后仍能接着运动，是因为足球受到惯性力的作用B．足球被运动员用头顶入对方球网，说明力可以变更物体的运动状态C．足球在运动中阻力渐渐减小，惯性也在减小D．足球在运动中速度渐渐减小，惯性也在减小解析：物体保持原来运动状态的性质叫作惯性，惯性不是一种力。足球接着运动并不是受到惯性力的缘由，A错误；足球被运动员用头顶入对方球网，说明力可以变更物体的运动状态，B正确；惯性只与物体的质量大小有关，不因物体受到的阻力和运动速度的变更发生变更，C、D错误。在探讨物体运动缘由的过程中，伽利略创建性地运用了一种新的探讨方法——志向试验，志向试验也称为试验推理法或思想试验，其核心是把试验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来，以牢靠的事实为基础，加以逻辑推理得出结论。这种依据逻辑推理把实际试验志向化的思想也是探讨物理问题的重要方法之一。“志向试验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反对，而不能用来作为检验相识正确与否的标准，由“志向试验”所得出的任何推论，都必需由视察或试验的结果来检验。伽利略探讨物体运动缘由的志向试验，其本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。在探讨自由落体运动的过程中，伽利略也运用了志向试验的方法，以归谬的逻辑推理驳斥了亚里士多德“重的物体下落得快”的论断，得出“重的物体与轻的物体应当下落得同样快”的猜想。随后，伽利略采纳斜面试验与推理相结合的方法探讨了自由落体运动的规律(如图所示，详情见教材其次章第4节)。该斜面试验除运用志向试验，还运用放大的思想方法，“冲淡”重力。第三章视察微小形变的试验也采纳了放大的思想，后续课程还会遇到这种方法的运用(例如，必修其次册引力常量的测量、必修第三册库仑的扭秤试验)。志向试验在近代物理科学探讨中也有着举足轻重的作用。例如，爱因斯坦创立狭义相对论和广义相对论、理论物理学家对量子理论本质的探究等，都用到了志向试验。案例(多选)下列事例应用了志向试验方法的有(BC)A．用试验探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系B．将竖直玻璃管中的空气不断抽出，羽毛和铁片下落的快慢趋于相同，由此揣测在真空中羽毛和铁片下落得同样快C．将真空罩中的空气不断抽出，罩中铃声越来越小，由此揣测真空不能传声D．推导v－t图像与t轴所围面积的意义时，不断增加小矩形的个数解析：用试验探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，没有用到志向试验法，A错误；肯定真空不行能实现，只可能无限靠近，B、C事例都是在牢靠试验的基础上(真空程度越来越高时的试验现象)，通过合理外推得出猜想性的结论(肯定真空中应当出现的现象)，结论是否成立还要通过试验检验，应用了志向试验方法，B、C正确；推导v－t图像与t轴所围面积的意义时，不断增加小矩形的个数的过程中，用到了微元累积法，这种方法虽然也用到了类似志向试验法中无限靠近的思想，但是其推导过程在数学上、逻辑上严密，得出的结论是牢靠的，无需由试验检验，因此与志向试验法不同，D错误。核心素养科学思维“志向试验”，又叫作“假想试验”“抽象的试验”，它是人们进行逻辑推理过程和理论探讨的重要方法。“志向试验”虽然也叫作“试验”，但它与真实的科学试验是有原则性区分的，真实的科学试验是一种实践活动，而“志向试验”则是一种思维活动；前者是可以将设计通过物化过程而实现的试验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而事实上无法做到的“试验”。“志向试验”并不是脱离实际的主观臆想。首先，“志向试验”是以实践为基础的。所谓的“志向试验”就是在真实的科学试验的基础上，抓住主要冲突，忽视次要冲突，对实际过程做出更深层次的抽象分析。其次，“志向试验”的推理过程，是以肯定的逻辑法则为依据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证明白的。“志向试验”在自然科学的理论探讨中有着重要的作用。但是，“志向试验”的方法也有其肯定的局限性。“志向试验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反对，而不能用来作为检验正确与否的标准。相反，由“志向试验”所得出的任何推论，都必需由视察或试验的结果来检验。一、对伽利略志向试验的理解1．如图所示，伽利略志向斜面试验(D)A．证明白力是维持物体运动的缘由B．证明白沿斜面滚下的小球，能滚上另一个斜面上相同的高度C．证明白沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动D．证明白物体的运动不须要力维持解析：证明白物体的运动不须要力维持，A错误、D正确；沿斜面滚下的小球，由于摩擦力作用，滚不到另