【学与练】高中物理粤教2019版必修1：第4章1牛顿第一定律学案

第一节牛顿第一定律学习目标STSE情境导学1．知道伽利略“理想实验”的意义，了解伽利略以实验事实为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法．(难点)2．知道运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因．3．掌握牛顿第一定律，理解惯性的概念，能具体解释惯性现象，知道惯性只跟质量有关(重点)铁榔头松了倒过来敲一下就紧了，靠的是惯性用力蹬一下滑板车后，滑板车靠惯性可滑行一段较长的距离知识点一伽利略的理想实验1.亚里士多德的观点.力是维持物体运动的原因.2.伽利略的观点.物体在水平面上做匀速运动不需要外力来维持.3.理想实验.伽利略的理想实验有力地说明了力不是维持物体运动的原因，其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.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状态的原因.3.惯性.（1）物体具有的保持原来的静止状态或匀速直线运动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.小试身手1.关于伽利略理想实验，下列说法正确的是（）A.完全是理想的，没有事实为基础的B.是可以靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的C.没有事实为基础，只有理想推理D.以上说法都不对答案：B2.关于牛顿第一定律，下列说法错误的是（）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.牛顿第一定律就是惯性C.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性D.物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用答案：B探究一对伽利略理想实验的理解1.伽利略理想实验的结论.伽利略的理想实验表明，一旦物体具有某一速度，如果物体不受力，物体将以这个速度匀速运动下去.也就是说，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因.2.伽利略理想实验的意义.（1）伽利略用“理想实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点.（2）第一次确立了物理实验在物理学中的地位.（3）初步揭示了力和运动的关系，即力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态（即速度）的原因.【典例1】（多选）伽利略曾用如图甲所示的“理想实验”研究力与运动的关系，用图乙所示的实验研究自由落体运动，则下列说法正确的是（）A.图甲实验会看到：小球一定会“冲”上对接斜面等高的位置B.通过图甲实验得出：力不是维持物体运动的原因C.图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使运动时间变长，便于测量D.通过图乙实验直接验证了：自由落体运动的速度是均匀变化的解析：若对接斜面不光滑，则不会“冲”上对接斜面等高的位置，故A错误；通过题图甲实验得出：力不是维持物体运动的原因，故B正确；题图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使运动时间变长，便于测量，故C正确；通过题图乙实验，再通过合理外推，得到自由落体运动的速度是均匀变化的，故D错误.故选BC.答案：BC伽利略用“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点，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.1.（多选）如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验，装置为两个对接的斜面，让小球沿左边的斜面滑下，并滚上右边的斜面，然后改变右边斜面的倾角，重复操作，利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片，则（）A.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，因此牛顿第一定律是实验定律B.由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小，因此证实了“物体的运动需要力维持”C.当右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，说明“如果没有外力的作用，小球将在水平面上永远运动下去”D.如果没有摩擦，小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度解析：该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，但没有摩擦力，只是一种假设，所以该实验是一种理想化实验，牛顿第一定律不是实验定律，A错误；小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小是因为受力的作用，说明力是改变物体运动状态的原因，B错误；根据实验，右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，如果没有外力作用，小球将在水平面上永远运动下去，C正确；如果没有摩擦，小球一定会上升到相同的高度，D正确.答案：CD2.（多选）关于伽利略的理想实验的叙述正确的是（）A.这个实验是凭空想象的B.这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的C.理想实验是一种科学方法D.理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验解析：伽利略的理想实验是在实验事实的基础上，经过合理的想象得到的，所以实验方法是科学的，结果也是可靠的，故B、C正确，A、D错误.答案：BC探究二对牛顿第一定律的理解1.牛顿第一定律的意义.（1）明确了惯性的概念.揭示了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，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律.（2）确定了力的作用.力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因.（3）定性揭示了力和运动的关系.牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，效果跟不受外力的作用相同.（4）牛顿第一定律不能用实验验证.牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以伽利略的理想斜面实验为基础，总结前人的研究成果、加之丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律.2.物体运动状态改变的三种情况.（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.小结：运动状态改变即速度改变.【典例2】（多选）关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是（）A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B.牛顿第一定律就是惯性C.不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性D.运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用解析：牛顿第一定律又叫惯性定律，但不能说惯性定律就是惯性.惯性是指一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，它是物体的固有性质，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关.而惯性定律指物体在不受外力作用（合外力为零）的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是产生或维持物体运动的原因.总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性.故选A、C、D.答案：ACD3.下列说法正确的是（）A.牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B.牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C.理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法D.由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用解析：牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故C正确；物体静止时不受外力或所受合外力为零，故D错误.答案：C4.根据牛顿第一定律判断，以下说法正确的是（）A.人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在起跳时的位置B.人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C.人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方D.人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方解析：人竖直跳起离开车厢瞬间，由于惯性人与车在水平方向上的速度相同，由牛顿第一定律知无论车子静止或做匀速直线运动，人都将落回原地，故A、B项错误；如果车加速前进，则在相同时间内人的水平位移比车的水平位移小，故落在起跳点后方，C项正确；反之若车子减速前进，则在相同时间内人的水平位移比车子的水平位移大，故落在起跳点的前方，D项错误.答案：C探究三对惯性的理解1.惯性与质量.（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性.（2）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.（1）惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此，“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的.（2）力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因.力越大，物体运动状态越易改变；惯性越大，物体运动状态越难改变.（3）惯性与物体的受力情况无必然因果关系.3.惯性与速度.（1）速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质.（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因果关系.4.惯性与惯性定律.（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）惯性定律是反映物体在一定条件下的运动规律，是物体不受外力作用时物体运动所遵守的规律.【典例3】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：各种小型车辆前后排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，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解析：高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客都具有保持原来运动状态的性质，即惯性，选项A正确；物体的惯性只与质量有关，与速度大小无关，选项B错误；系安全带的目的是防止由于人本身的惯性造成的伤害，选项C错误；把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球受到竖直向下的重力的缘故，选项D错误.答案：A5.如图所示为高速照相机连拍的自行车极限运动中某运动员在空中的情形，P为该运动员运动的最高点.关于这个现象下列说法正确的是（）A.运动员能在空中运动一段距离，是靠空气推力维持的B.运动员在空中运动的过程中，其惯性先变小后变大C.运动员做曲线运动说明力是改变物体运动状态的原因D.若运动到P点时所有外力都消失，则立即沿PA方向竖直下落解析：运动员能在空中运动一段距离，是由于惯性的缘故，不是靠空气的推力维持的，选项A错误；运动员在空中运动的过程中，因质量不变，则其惯性不变，选项B错误；运动员做曲线运动说明力是改变物体运动状态的原因，选项C正确；若运动到P点时所有外力都消失，则会沿PB方向做匀速直线运动，选项D错误.故选C.答案：C6.在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外，谷还有瘪粒.为了将它们分离，农民常用一种叫作“风谷”的农具分选，如图所示.对它的分选原理描述错误的是（）A.石子质量大惯性大，飞得最远B.草屑和瘪谷粒质量小，飞得最近C.草屑和瘪谷粒的惯性最大，飞得最近D.空气阻力作用使它们速度变化的快慢不同解析：小石子、实谷粒、草屑和瘪谷粒飞出时初速度