8.1牛顿第一定律（导学案）八年级物理下册（人教版）

8.1牛顿第一定律（导学案）【学习目标】1.通过实验，确认阻力对物体运动的影响。2.经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。3.能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。【学习重点】通过实验研究阻力对物体运动的影响。【学习难点】建立牛顿第一定律的科学推理过程。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1.古希腊哲学家根据当时人们对运动和力的关系的认识，提出一个观点“物体的运动力来维持”（选填“需要”或“不需要”）。意大利科学家通过斜面实验，探究“阻力对物体运动的影响”，运用逻辑推理，推翻亚里士多德的观点，认为物体的运动（选填“需要”或“不需要”）力来维持。运动的物体之所以停下来，是因为受到了力的作用，如果物体不受力可以作运动。2.英国著名物理学家在大量实验的基础上，通过进一步概括出来一条重要的规律：一切物体在时总保持或状态，叫做牛顿第一运动定律。这个定律揭示了物体运动(填“需要”或“不需要”）力来维持。3.一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性。牛顿第一运动定律也叫定律。惯性是物体本身的一种，任何物体任何时候都有惯性，惯性的大小只与_______有关。【合作探究】探究一、阻力对物体运动的影响1.两种观点两千多年以前，古希腊学者亚里士多德提出“力是维持物体运动的原因”的观点在长达一千七百年的时间里，人们一直认为是正确的。科学家伽利略却通过理想实验，运用逻辑推理，对亚里士多德的观点提出了质疑。伽利略认为：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用。下面我们了解他们二人的观点及其观点的由来。物理学家亚里士多德伽利略生活现象拉小车，小车走；不拉小车，它就停下来。小车开始运动是因为受到拉力，不拉之后停下来，是因为受到阻力.只有不断地给足球施加力，它才会一直运动，不然就会停下来.足球开始运动是因为受到人踢球的力，最后在地面停下来是因为受到地面的阻力.观点要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用，如果这个力被撤销，物体就会停止运动。也就是说物体的运动力来维持（填“需要”或“不需要”）。运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力，阻力改变了物体的运动状态。物体的运动力来维持（填“需要”或“不需要”）。【想一想】到底谁的观点是正确的呢？下面我们进行实验探究。2.实验探究：阻力对物体运动的影响【设计实验】让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。【实验器材】小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等；【进行实验与收集证据】（1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。（2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。（3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。实验记录表表面材料阻力大小小车运动距离（cm）小车速度减小情况毛巾大最短比较棉布中比较长比较木板小最长最【分析与论证】对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到了阻力的作用。小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越大，速度减小得越。对上述实验结论进一步推理得出：如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，将以恒定不变的永远运动下去。由此可以说明伽利略的说法是正确的，即物体的运动力来维持。【实验结论】运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。【交流与讨论】（1）实验方法①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，使小车到斜面底端时具有相同的；②科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。（2）对小车受力情况进行分析小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。（3）实验选用小车而不选用木块的原因：相同条件下，小车受到的阻力较小，实验现象较明显。【例题1】小华用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响。他在水平台面上分别铺上材料不同的物体，让同一小车从同一斜面上的相同高度由静止滑下，在小车停下的位置分别作上标记a、b、c。（1）实验中让同一小车从同一斜面的相同高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时的_______相同。（2）若水平台面上铺的物体分别是毛巾、木板、棉布，则标记c位置是小车在______表面运动时停下的位置。（3）由实验现象可以得出结论：水平面粗糙程度越小，小车运动的距离越_______；由此说明小车受到的阻力越小，速度减小得越____。（4）对上述实验进行分析并进一步推理：运动的物体在没有受到阻力的作用时，将_______。（5）上述探究实验中用到的科学研究方法有控制变量法和_____。探究二、牛顿第一定律1.牛顿第一定律的建立过程（1）伽利略结论物理学家伽利略通过斜面小球实验认识到运动物体受到的阻力越小，它的速度减小的越慢，运动时间越长，物体的运动不需要力来维持。他进一步推论，若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。（2）笛卡尔观点法国物理学家笛卡尔对伽利略的观点又进行了补充：运动的物体在不受外力的情况下，它将速度不变、方向不变的永远运动下去，即作匀速直线运动。（3）英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上，对大量的实验事实进行了深入研究，总结出牛顿第一定律。2.牛顿第一定律（1）内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持状态或状态。（2）对牛顿第一定律的理解①“一切物体”说明该定律对所有物体都是普遍适用的，没有特例，不论固体、液体，还是气体都适用。②“没有受到力的作用”是指定律成立的条件，“没有受到力的作用”包含两层意思：一是该物体确实没有受到任何外力的作用，这是一种理想化的情况，实际上，不受任何外力作用的物体是不存在的；二是该物体所受力的合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何外力作用时的作用效果。③“或”指两种状态必居其一，不能同时存在。也就是说，物体如果没有受到力的作用，原来静止的物体仍保持状态，而原来运动的物体将保持原来的速度大小和方向继续做运动。④牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的概括出来的。由该定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。⑤牛顿第一定律说明了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体的原因，若不受力，则运动状态不改变；反之，如果物体的运动状态发生了改变，则物体一定受到了力的作用。【例题2】关于牛顿第一定律，下例说法正确的是（）A．牛顿第一定律是用实验直接得到的一个科学的结论B．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理而概括出来的，是一个科学的理论C．牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力作用时，能同时保持静止状态和匀速直线运动状态D．牛顿第一定律是理论推出的，所以不一定是正确的探究三、惯性1.现象探究：惯性现象【想一想】从牛顿第一定律可以知道，如果物体不受力的作用，原来静止的物体要一直保持静止状态；原来运动的物体将保持其速度一直运动下去。这是为什么？下面一起分析生活中与惯性有关的现象。（1）当汽车急刹车时，人会向前倾。【分析】当汽车急刹车时，人的脚部与车厢接触受到摩擦力停止运动，但是人体的上部分仍要保持它原来的状态，所以会向前倾。（2）如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。【分析】硬纸板受到击打力的作用，由静止变为运动，纸片上的鸡蛋不受击打力作用，仍保持原来的状态，在重力作用下落入杯中。（3）运动员投篮时，当把篮球投出后，篮球继续向前飞。【分析】当把篮球投出后，篮球离开手时，仍要保持它原来的状态（离开手时的速度），所以会继续向前飞。【总结】物体不受力的作用时，为什么会保持原来的静止状态或运动状态呢？原来，这是物体固有的一种性质，叫做惯性。2.惯性（1）惯性的定义：一切物体都有保持原来不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。（2）对惯性的理解①惯性的普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性。②惯性大小的决定因素：惯性的大小是由物体的决定的，质量越大，惯性越大，而与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等外界因素无关。③惯性与牛顿第一定律的区别惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。（3）区分惯性与力项目惯性力性质不同惯性是物体自身的性质，始终具有；与外界条件无关力是物体对物体的作用，物体间有相互作用时才有，一个物体不会产生力要素不同惯性只有大小，大小与质量有关力不仅有大小，还有方向和作用点效果不同保持物体运动状态不变改变物体的运动状态表述不同应说“由于惯性”“具有惯性”，不能说成“惯性力”“受到惯性”“受到惯性作用”等应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等3.利用惯性解释有关现象（1）实例分析①跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？【分析】跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于，仍要保持原来的状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。②如图所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗？【分析】静止的小球没有受到击打力的作用。有保持原有状态的性质，所以没有随金属片飞出，而是落入支座上的凹槽中。（2）解释惯性现象分三步：①明确研究物体开始处于怎样的状态（静止或运动）；②观察这个物体(或物体的某一部分)受到外力作用运动状态发生了怎样的变化。③说明研究物体由于惯性要保持原来的状态（静止或运动），从而得出物体运动的变化情况。4.惯性的利用【想一想】在生活中，惯性有哪些应用？（1）跳远或跳高跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的_____，在空中继续前进，以提高成绩。（2）锤头变紧的方法锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向____运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。（3）投铅球、篮球、标枪运动员在投铅球、篮球、标枪时，尽量提高物体脱离手时的运动____度，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越____。…………5.惯性的危害和防止【想一想】惯性有时也会给人带来危害，为防止惯性带来的危害，人们采取了什么措施？【归纳】例如交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。所以乘坐交通工具时，司机和乘客要系；车辆行驶要限载限；车辆行驶要保持。【例题3】小强和爷爷周末乘车到华山风景区去游玩，下列有关惯性的说法正确的是（）A.小强和爷爷都系上安全带，是为了减小汽车行驶中人的惯性；B.汽车紧急刹车时，小强向前倾，是由于受到惯性力的作用；C.踩刹车后，汽车仍向前滑行了一段距离，是由于汽车具有惯性；D.高速公路严禁超速，是因为汽车速度越大，惯性越大【精讲点拨】1.对牛顿第一定律中“将保持静止状态或匀速直线运动状态”这句话的含义，我们可以理解为：物体不受力时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动。2.关于“力和运动”的关系的理解：物体的运动不需要靠力来维持，而力作用在物体上，是改变了物体的运动状态。3.一切物体任何时候、任何状态都有惯性。但表现形式有两种：静止的时候表现为保持物体的静止状态；一旦物体运动起来，惯性表现为保持物体匀速直线运动的状态，至于能不能保持物体原来的状态取决于物体的受力情况。【归纳整理】【课堂练习】1．关于运动和力，下列说法中正确的是（）A．力是维持物体运动的原因B．物体处于静止状态，一定不受外力作用C．物体不受外力作用，一定处于静止状态D．物体不受外力作用，运动状态一定不变2．利用如图所示装置探究“阻力对物体运动的影响”。下列有关说法正确的是（

）

A．每次实验小车都从斜面的不同高度由静止滑下B．该实验说明力是维持物体运动状态的原因C．牛顿第一定律可以由该实验直接得出D．若小车在水平面运动时受到的阻力为零，小车将做匀速直线运动3．2022年3月23日，老师带领同学们一起集中收看了中国空间站进行的第二次太空授课，其中，为了验证牛顿第一定律，宇航员王亚平拿着冰墩墩转身面向叶光富，王亚平抛出冰墩墩后，冰墩墩将（）A．沿抛物线快速下落 B．竖直下落C．沿原方向加速运动 D．沿原方向匀速运动4．下列事例中利用惯性的一组是（）①火车进站前，撤去动力，仍能进站②高速路上汽车要限速行驶③上岸后的鸭子，振动翅膀，把身上的水抖掉④用力拍打被子，使被子上的灰尘落下A．②③④ B．①③④ C．①②④ D．①②③④5．《中华人民共和国道路交通安全法》第五一条规定“机车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带”。结图可知，汽车紧刹车，安全带可以（

）A．减小驾人车运动的惯性作用B．减小汽高速行而具有的惯性C．增大因汽车高速行驶具有的惯性D．减小因惯性对驾人员造成的伤害6.打篮球是大家喜爱的体育运动。如图所示是向空中斜抛出去的篮球的运动轨迹