新人教版高中物理必修第二冊(cè)學(xué)案1：4.1牛頓第一定律

新人教版高中物理必修第一冊(cè)PAGEPAGE14.1牛頓第一定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過(guò)程，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法．(難點(diǎn))2．理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義．(重點(diǎn)＋難點(diǎn))3．明確慣性的概念，會(huì)解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象．(重點(diǎn)＋難點(diǎn))課前預(yù)習(xí)一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力1．亞里士多德認(rèn)為：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要在一個(gè)地方．2．伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(1)斜面實(shí)驗(yàn)：讓靜止的小球從第一個(gè)斜面滾下，沖上第二個(gè)斜面，如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度．減小第二個(gè)斜面的傾角，小球滾動(dòng)的距離，但所達(dá)到的高度.當(dāng)?shù)诙€(gè)斜面放平，小球?qū)?(2)推理結(jié)論：力(填“是”或“不是”)維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．3．笛卡爾的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將繼續(xù)以沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向．二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律：內(nèi)容：一切物體總保持狀態(tài)或狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它這種狀態(tài)．2．慣性：物體具有保持原來(lái)狀態(tài)或狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性．牛頓第一定律也叫作定律．三、慣性與質(zhì)量1．描述物體慣性的物理量是它的，是物體慣性大小的惟一量度．2．質(zhì)量是(填“標(biāo)”或“矢”)量，在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位是，符號(hào)為.[基礎(chǔ)自測(cè)]1．判斷正誤(1)亞里士多德認(rèn)為物體只有受到力的作用才會(huì)運(yùn)動(dòng)．()(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．()(3)當(dāng)一個(gè)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體所受外力突然消失時(shí)，物體立刻靜止．()(4)速度越大，物體的慣性越大．()(5)乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪虻馁|(zhì)量小．()2．探究思考圖甲所示是冰壺在冰面上的運(yùn)動(dòng)情景．冰壺比賽過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員在冰球前面擦掃冰面，可以使表面冰層融化，形成一層薄薄的冰水混合物，而水的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行的更遠(yuǎn)；如果冰的阻力可以忽略，冰壺將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．圖乙所示是一足球沿比較光滑的水平面滾動(dòng)很遠(yuǎn)的距離停下．試結(jié)合上述情景，討論下列問(wèn)題．(1)圖甲中的冰壺和圖乙中的足球?yàn)槭裁磿?huì)停下來(lái)？它說(shuō)明了什么問(wèn)題？(2)試猜想如果冰壺、足球不受外力作用將處于什么狀態(tài)？(3)從(1)、(2)兩個(gè)問(wèn)題中，我們能得到什么結(jié)論？課堂探究探究點(diǎn)一對(duì)伽利略理想實(shí)驗(yàn)的理解伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)如圖，小球沿斜面由靜止?jié)L下，再滾上另一斜面．(1)實(shí)際中小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？(2)設(shè)想斜面是光滑的，小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？(3)設(shè)想斜面是光滑的，若減小第二個(gè)斜面的傾角．小球還能滾到另一斜面高h(yuǎn)處嗎？與沒(méi)減小斜面傾角之前相比，小球滾到另一斜面高h(yuǎn)處通過(guò)的距離如何變化？(4)設(shè)想第二個(gè)斜面變成水平面，這時(shí)小球試圖滾上另一斜面的相同高度，但永遠(yuǎn)達(dá)不到．這時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)能停下來(lái)嗎？[知識(shí)剖析]1．伽利略的理想實(shí)驗(yàn)推論：一切運(yùn)動(dòng)著的物體在沒(méi)有受到外力的時(shí)候，它的速度將保持不變，并且一直運(yùn)動(dòng)下去．2．理想實(shí)驗(yàn)的意義：(1)伽利略理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律．(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．例1理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，如圖所示．下面是關(guān)于該實(shí)驗(yàn)被打亂的步驟：①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度．②圖為兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面．③如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度．④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)．(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列________(填寫(xiě)序號(hào)即可)．(2)在上述的設(shè)想實(shí)驗(yàn)步驟中，有的屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，有的則是理想化的推論，請(qǐng)問(wèn)步驟②屬于________．跟蹤練習(xí)1伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了()A．要物體運(yùn)動(dòng)必須有力作用，沒(méi)有力作用的物體將靜止B．要物體靜止必須有力作用，沒(méi)有力作用的物體就運(yùn)動(dòng)C．物體不受外力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因探究點(diǎn)二對(duì)牛頓第一定律的理解如圖所示，我們有這樣的日常經(jīng)驗(yàn)：一只木箱，不用力推時(shí)木箱不動(dòng)；用力推時(shí)木箱運(yùn)動(dòng)；停止用力，木箱就停下來(lái)．(1)是否有力作用在物體上物體才能運(yùn)動(dòng)呢？不用力推木箱時(shí)，木箱為什么會(huì)停下來(lái)呢？(2)如果沒(méi)有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，運(yùn)動(dòng)起來(lái)的木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)改變嗎？[知識(shí)剖析]1．對(duì)牛頓第一定律的理解(1)揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：①力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因(或者說(shuō)力是使物體產(chǎn)生加速度的原因)，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．②物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)．(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性．因此牛頓第一定律也叫慣性定律．2．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變(即速度改變)的三種情景：(1)速度的方向不變，大小改變．(2)速度的大小不變，方向改變．(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生改變．注意牛頓第一定律是“經(jīng)驗(yàn)定律”，無(wú)法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．例2關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法正確的是()A．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒(méi)有力的物體將保持靜止，比如自行車(chē)B．物體的速度不斷增大，表示物體必受力的作用C．物體如果向正北方向運(yùn)動(dòng)，其所受外力方向必須指向正北D．不受力的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而受力的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變跟蹤練習(xí)2(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．牛頓第一定律是一條實(shí)驗(yàn)定律B．牛頓第一定律說(shuō)明了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C．慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持探究點(diǎn)三對(duì)慣性的理解及應(yīng)用1．百米比賽中運(yùn)動(dòng)員沖過(guò)終點(diǎn)線后一般要再跑一段距離才停下來(lái)．為什么？2．(1)如圖甲所示，公交車(chē)突然快速啟動(dòng)時(shí)，車(chē)上站著的乘客身體為什么會(huì)向后傾？(2)如圖乙所示，公交車(chē)正在運(yùn)行時(shí)突然急剎車(chē)，車(chē)內(nèi)乘客身體為什么會(huì)向前傾？[知識(shí)剖析]1．慣性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性．2．慣性的大小：(1)質(zhì)量是慣性大小的唯一量度．質(zhì)量越大，慣性越大；反之則越小．(2)慣性大小與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度)、受力情況以及所處地理位置均無(wú)關(guān)．3．慣性的表現(xiàn)：(1)不受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，有“惰性”的意思．(2)受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度．質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變．例3如圖所示是一種汽車(chē)安全帶控制裝置示意圖．當(dāng)汽車(chē)處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，剎車(chē)擺錘豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶能被拉動(dòng)．當(dāng)汽車(chē)突然剎車(chē)時(shí)，擺錘由于慣性繞軸擺動(dòng)，使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶不能被拉動(dòng)．若擺錘從圖中實(shí)線位置擺到虛線位置，汽車(chē)的可能運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A．向右行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng) B．向左行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)C．向右行駛、突然剎車(chē) D．向左行駛、突然剎車(chē)[歸納總結(jié)]解答慣性現(xiàn)象的思路(1)明確研究的物體原來(lái)處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)當(dāng)外力作用在物體的某一部分時(shí)，這一部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況．(3)明確物體由于慣性要保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然后判斷物體會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象．跟蹤練習(xí)3關(guān)于物體的慣性，以下說(shuō)法正確的是()A．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，物體越難停下來(lái)，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)速度大的物體慣性大B．汽車(chē)突然減速時(shí)，車(chē)上的人向前傾，拐彎時(shí)人會(huì)往外甩，而汽車(chē)勻速前進(jìn)時(shí)，車(chē)上的人感覺(jué)平穩(wěn)，說(shuō)明突然減速和拐彎時(shí)人有慣性，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有慣性C．在同樣大小的力的作用下，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變的物體，其慣性一定越大D．在長(zhǎng)直水平軌道上勻速運(yùn)動(dòng)的火車(chē)上，門(mén)窗緊閉的車(chē)廂內(nèi)有一人向上跳起后，發(fā)現(xiàn)落回原處，這是因?yàn)槿颂鸷?，?chē)?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，人落下后必定向后偏些，但因時(shí)間太短，偏后距離太小，不明顯而已素養(yǎng)提升“理想實(shí)驗(yàn)”模型模型構(gòu)建：“理想實(shí)驗(yàn)”，又叫作“假想實(shí)驗(yàn)”、“抽象的實(shí)驗(yàn)”，是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．伽利略的“理想斜面實(shí)驗(yàn)”即為“理想實(shí)驗(yàn)”模型．模型理解：“理想實(shí)驗(yàn)”雖然也叫作“實(shí)驗(yàn)”，但它與真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是有原則性區(qū)別的，真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐的活動(dòng)，而“理想實(shí)驗(yàn)”則是一種思維的活動(dòng)；前者是可以將設(shè)計(jì)通過(guò)物化過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，后者則是由人們?cè)诔橄笏季S中設(shè)想出來(lái)而實(shí)際上無(wú)法做到的“實(shí)驗(yàn)”．“理想實(shí)驗(yàn)”并不是脫離實(shí)際的主觀臆想．(1)“理想實(shí)驗(yàn)”是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的．所謂的“理想實(shí)驗(yàn)”就是在真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，對(duì)實(shí)際過(guò)程作出更深層次的抽象分析．(2)“理想實(shí)驗(yàn)”的推理過(guò)程，是以一定的邏輯法則為根據(jù)的，而這些邏輯法則，都是從長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，并為實(shí)踐所證實(shí)了的．“理想實(shí)驗(yàn)”模型的作用：作為一種抽象思維的方法，“理想實(shí)驗(yàn)”可以使人們對(duì)實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)有更深刻的理解，可以進(jìn)一步揭示出客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論．例如，作為經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的慣性定律，就是“理想實(shí)驗(yàn)”的一個(gè)重要結(jié)論．“理想實(shí)驗(yàn)”模型的局限性：“理想實(shí)驗(yàn)”只是一種邏輯推理的思維過(guò)程，它的作用只限于邏輯上的證明與反駁，而不能用來(lái)作為檢驗(yàn)正確與否的標(biāo)準(zhǔn)．相反，由“理想實(shí)驗(yàn)”所得出的任何推論，都必須由觀察或?qū)嶒?yàn)的結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)．練習(xí)關(guān)于伽利略理想實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．完全是理想的，沒(méi)有事實(shí)為基礎(chǔ)B．是以可靠事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)科學(xué)抽象，深刻反映了自然規(guī)律C．沒(méi)有事實(shí)為基礎(chǔ)，只是理想推理D．以上說(shuō)法都不對(duì)課堂達(dá)標(biāo)1．(對(duì)伽利略理想實(shí)驗(yàn)的理解)(多選)關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是()A．這個(gè)實(shí)驗(yàn)是憑空想象的B．這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然是想象的，但它得出的結(jié)論是可靠的C．理想實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)方法D．理想實(shí)驗(yàn)是一個(gè)純思維實(shí)驗(yàn)，其正確性應(yīng)接受實(shí)踐的檢驗(yàn)2．(牛頓第一定律的理解)(多選)關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B．牛頓第一定律就是慣性C．不受外力作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性D．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體必定受到外力的作用3．(對(duì)慣性的理解)關(guān)于物體的慣性，下列說(shuō)法正確的是()A．物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性B．已知月球上的重力加速度是地球上的eq\f(1,6)，故一個(gè)物體從地球移到月球慣性減小為原來(lái)的eq\f(1,6)C．同一物體運(yùn)動(dòng)越快越難停止運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明物體的速度越大，其慣性越大D．由于巨輪慣性很大，施力于巨輪，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間后慣性變小4．(慣性的應(yīng)用)我國(guó)《道路交通安全法》中規(guī)定：各種小型車(chē)輛前排乘坐的人(包括司機(jī))必須系好安全帶，這是因?yàn)?)A．系好安全帶可以減小人的慣性B．系好安全帶可以減小車(chē)的慣性C．系好安全帶是為了增大人與座椅間的摩擦力D．系好安全帶可以防止因人的慣性而造成的傷害

--☆參考答案☆--課前預(yù)習(xí)靜止增大相同永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去不是同一速度不會(huì)停下來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止改變勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止慣性質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)千克kg1．判斷正誤√×××√2．探究思考[答案](1)冰壺和足球停下來(lái)都是因?yàn)槭艿搅说孛?或冰面)的摩擦力的作用．這些現(xiàn)象說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．(2)原來(lái)靜止的物體，不受外力作用時(shí)，仍然靜止，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體，不受外力作用時(shí)將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng).(3)物體不受外力作用或所受合力為零時(shí)，總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．探究點(diǎn)一對(duì)伽利略理想實(shí)驗(yàn)的理解[答案](1)小于h.(2)等于h.(3)能，通過(guò)的距離變大．(4)不能，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．例1[答案](1)②③①④(2)可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)[解析]理想實(shí)驗(yàn)的思想方法，即在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)合理的想象，獲取結(jié)論．針對(duì)題目所述的實(shí)驗(yàn)步驟，正確的排列順序是②③①④，步驟②屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)．跟蹤練習(xí)1[答案]D[解析]伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了：如果物體不受外力作用，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)下去，所以只有D正確．探究點(diǎn)二對(duì)牛頓第一定律的理解[答案](1)不是．因?yàn)槭艿阶枇Φ淖饔茫?2)如果沒(méi)有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，木箱將保持這個(gè)速度沿直線永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．例2[答案]B[解析]根據(jù)牛頓第一定律的內(nèi)容可以判斷力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，不受力的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A錯(cuò)誤，B正確；若物體向正北方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體不受力或所受合外力為零，C錯(cuò)誤；物體受到力的作用，若合外力為0，則物體也可以保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，故D錯(cuò)誤．跟蹤練習(xí)2[答案]BD[解析]牛頓第一定律反映了物體在不受力的理想條件下所遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并非實(shí)驗(yàn)定律，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；牛頓第一定律說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，但要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則必須有力的作用，選項(xiàng)B、D正確；慣性是物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律則反映了物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．探究點(diǎn)三對(duì)慣性的理解及應(yīng)用1.[答案]由于慣性，運(yùn)動(dòng)員如果沖過(guò)終點(diǎn)線后立即停下來(lái)會(huì)向前摔倒而導(dǎo)致受傷，故而一般要再跑一段距離才停下來(lái)．2.[答案](1)當(dāng)公交車(chē)由靜止突然快速啟動(dòng)時(shí)，乘客的下半部分受到車(chē)的摩擦作用也隨車(chē)運(yùn)動(dòng)，而上半部分由于要保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，故向后傾倒．(2)乘客隨車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)急剎車(chē)時(shí)，車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，乘客的下半部分受到車(chē)的摩擦作用也隨車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，而上半部分由于要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故向前傾倒．例3[答案]C[解析]若汽車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則擺錘不會(huì)從實(shí)線位置擺到虛線位置，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；由圖可知擺錘向右擺動(dòng)，根據(jù)慣性知識(shí)可推知，汽車(chē)可能向左加速或向右減速，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．跟蹤練習(xí)3[答案]C[解析]物體的慣性大小只由質(zhì)量決定，與物體的速度大小無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；一切物體均有慣性，不論物體處于加速、減速還是勻速運(yùn)動(dòng)