人教版高中物理必修第一冊(cè)第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系1牛頓第一定律課件

第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系1.牛頓第一定律自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)隨

堂

練

習(xí)課標(biāo)定位1.知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過程。2.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。3.明確慣性的概念,會(huì)解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象。素養(yǎng)闡釋1.通過對(duì)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)的分析總結(jié)出運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,進(jìn)一步理解牛頓第一定律,了解研究科學(xué)問題需要運(yùn)用的科學(xué)研究方法。2.通過對(duì)生活中的慣性現(xiàn)象的解釋,掌握慣性與質(zhì)量的關(guān)系,體會(huì)建構(gòu)物理模型的思維方式。

自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué):在力學(xué)中,只研究物體怎樣運(yùn)動(dòng)而不涉及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的分支,叫作運(yùn)動(dòng)學(xué)。動(dòng)力學(xué):研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的分支,叫作動(dòng)力學(xué)。一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力

二、牛頓第一定律1.牛頓第一定律的內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。2.牛頓第一定律的意義是什么?提示:牛頓第一定律揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。3.慣性:物體這種保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。一切物體都具有慣性。牛頓第一定律又叫作慣性定律。三、慣性與質(zhì)量1.慣性大小的量度是什么?提示:質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。2.質(zhì)量只有大小,沒有方向,是標(biāo)量,用符號(hào)m表示。在國(guó)際單位制中,質(zhì)量的單位是千克,符號(hào)為kg?！舅伎加懻摗?/p>

1.判斷下列說法的正誤。(1)亞里士多德認(rèn)為物體的自然狀態(tài)是靜止,只有當(dāng)它受到力的作用時(shí)才會(huì)運(yùn)動(dòng)。(

)(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說明了力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(

)(3)物體的慣性越大,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變。(

)(4)牛頓第一定律是由實(shí)驗(yàn)直接歸納總結(jié)得出的。(

)提示:(1)√

(2)×

(3)×

(4)×2.下列圖示中,慣性最大的是(

)答案:B3.日常生活中,我們有這樣的經(jīng)驗(yàn):馬拉車,車就前進(jìn),停止用力,車就停下來。是不是有力作用在物體上物體才能運(yùn)動(dòng)呢?馬不拉車時(shí),車為什么會(huì)停下來呢?提示:不是。車之所以會(huì)停下來是因?yàn)槭艿阶枇Φ淖饔谩?.冰壺是冬奧會(huì)的正式比賽項(xiàng)目之一,如果冰壺在冰面上運(yùn)動(dòng)時(shí)不受阻力作用,它將如何運(yùn)動(dòng)?提示:根據(jù)牛頓第一定律,冰壺的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化,即它將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。

合作探究·釋疑解惑知識(shí)點(diǎn)一對(duì)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)的理解問題引領(lǐng)(1)(實(shí)驗(yàn)事實(shí))如圖所示,兩個(gè)斜面平滑地對(duì)接在一起,小球從一個(gè)斜面的某一高度自由滾下,在第二個(gè)斜面上所達(dá)到的高度同它在第一個(gè)斜面上開始滾下時(shí)的高度幾乎相等,伽利略分析高度的微小差別是如何引起的?(2)(科學(xué)推想)若兩個(gè)斜面均光滑,則小球能上升到原來的高度嗎?(3)(科學(xué)推想)若減小另一個(gè)斜面的傾角,小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)?(4)(科學(xué)推想)若將第二個(gè)斜面放平(成為水平面),那么小球從第一個(gè)斜面上滾下來之后,為達(dá)到原有高度,將如何運(yùn)動(dòng)?提示:(1)由摩擦引起的。(2)能。(3)小球仍然會(huì)到達(dá)相同的高度,不過,在另一個(gè)斜面上將滾得更遠(yuǎn)。(4)將以恒定的速度在無限長(zhǎng)的水平面上永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。歸納提升理想實(shí)驗(yàn)的意義(1)伽利略用“實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)。(2)第一次確立了物理實(shí)驗(yàn)在物理研究中的基礎(chǔ)地位。(3)揭示了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(4)“理想實(shí)驗(yàn)”在自然科學(xué)的理論研究中有著重要的作用。但是,“理想實(shí)驗(yàn)”只不過是一種邏輯推理的思維過程,它的作用只限于邏輯上的證明與反駁,而不能用來作為判斷結(jié)論正確與否的標(biāo)準(zhǔn)。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)果來檢驗(yàn)。典型例題【例題1】

理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能深刻地反映自然規(guī)律。如圖所示,伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn),其中有一個(gè)是實(shí)驗(yàn)事實(shí),其余是推論。①減小第二個(gè)斜面的傾角,小球在這一斜面上仍然要達(dá)到原來的高度;②兩個(gè)斜面對(duì)接,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如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫诺母叨?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:

(填寫序號(hào)即可)。

(2)在上述的設(shè)想步驟中,有的屬于可靠的事實(shí),有的則是理想化的推論。下列關(guān)于事實(shí)和推論的分類正確的是(

)A.①是事實(shí),②③④是推論 B.②是事實(shí),①③④是推論C.③是事實(shí),①②④是推論 D.④是事實(shí),①②③是推論答案:(1)②③①④(2)B解析:步驟②是理想實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí),在此基礎(chǔ)上利用推理,先得到小球不受阻力作用將上升到原來釋放時(shí)的高度的推論,再設(shè)想減小第二個(gè)斜面的傾角直至第二個(gè)斜面成為水平面時(shí),得到小球?qū)蛩龠\(yùn)動(dòng)的推論。所以正確的排列順序是②③①④,正確的分類是②是事實(shí),①③④是推論。此題意在了解理想實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)在物理科學(xué)探究中的作用,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。研究物理問題的方法:實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)+科學(xué)推理。

【變式訓(xùn)練1】

(多選)關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是(

)A.只要接觸面摩擦相當(dāng)小,物體在水平面上就能勻速運(yùn)動(dòng)下去B.這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是永遠(yuǎn)無法做到的C.利用氣墊導(dǎo)軌,就能使實(shí)驗(yàn)成功D.雖然是想象中的實(shí)驗(yàn),但是它建立在可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上答案:BD解析:只要接觸面摩擦存在,物體就受到摩擦力的作用,物體在水平面上就不能勻速運(yùn)動(dòng)下去,故A錯(cuò)誤;沒有摩擦是不可能的,這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是永遠(yuǎn)無法做到的,故B正確;若使用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可以提高實(shí)驗(yàn)精度,但是仍然存在摩擦力,故C錯(cuò)誤;雖然是想象中的實(shí)驗(yàn),但是它建立在可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,故D正確。知識(shí)點(diǎn)二對(duì)牛頓第一定律的理解問題引領(lǐng)如圖所示,將一小車從斜面的同一高度由靜止釋放,最后小車停在了不同水平面上的不同距離處。(1)小車在斜面上時(shí)的合力方向向哪?此時(shí)小車做什么運(yùn)動(dòng)?小車在水平面上時(shí)的合力方向向哪?此時(shí)小車做什么運(yùn)動(dòng)?表明物體的運(yùn)動(dòng)與力存在什么關(guān)系?(2)三圖中,由上到下小車沿水平面運(yùn)動(dòng)的距離逐漸變遠(yuǎn),原因是小車受到的阻力逐漸減小,可以猜想,如果水平面光滑,小車將做什么運(yùn)動(dòng)?提示:(1)沿斜面向下;加速運(yùn)動(dòng);沿水平方向向左;減速運(yùn)動(dòng);力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(2)勻速直線運(yùn)動(dòng)歸納提升1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變即速度發(fā)生變化的三種情況(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。2.牛頓第一定律的理解(1)揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系:定律的后半句“直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”,說明了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(2)明確了慣性的概念:定律的前半句“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”,揭示了物體所具有的一個(gè)重要的屬性——慣性,即物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性,因此牛頓第一定律又叫慣性定律。(3)牛頓第一定律的意義:①牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律,它是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上,通過邏輯推理總結(jié)得出的。②牛頓第一定律描述的是物體不受外力時(shí)所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。③牛頓第一定律適用于物體所受合外力為零的情況。典型例題【例題2】

(多選)下列說法正確的是(

)A.由牛頓第一定律可知,物體在任何情況下始終處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B.伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)證明了力不是物體維持運(yùn)動(dòng)的原因C.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,因此物體只在不受外力時(shí)才有慣性D.牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,又揭示了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因答案:BD解析:物體在任何情況下都有慣性,故C錯(cuò)誤。由牛頓第一定律可知物體不受力時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故A錯(cuò)誤。牛頓第一定律揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,所以B、D正確。此題考查對(duì)牛頓第一定律的理解,需要真正理解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上,通過進(jìn)一步推理而概括出來的。我們周圍的物體,都要受到力的作用,因此不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證這一定律。但物體所受合力為零,或某一方向上不受力時(shí),所滿足的規(guī)律可用牛頓第一定律來分析?！咀兪接?xùn)練2】

如果正在做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體所受的重力忽然消失,那么它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)該是(

)A.懸浮在空中不動(dòng)B.運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小C.做豎直向下的勻速直線運(yùn)動(dòng)D.做豎直向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)答案:C解析:由題意可知,正在做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體一定具有速度,而且僅受重力作用。如果重力忽然消失,那么物體就不受外力的作用,根據(jù)牛頓第一定律,撤去外力作用的物體應(yīng)該保持它撤去外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以該物體應(yīng)該做豎直向下的勻速直線運(yùn)動(dòng)。故正確答案為C。知識(shí)點(diǎn)三慣性的理解和應(yīng)用問題引領(lǐng)人在路上奔跑時(shí)被絆倒的情景如圖所示。分析人為什么會(huì)被絆倒。提示:題圖是人在路上奔跑時(shí)被絆倒的示意圖。在路上奔跑的人被絆倒時(shí)總是向前趴著倒下,原因是在路上奔跑的人被絆倒時(shí),人的腳首先由于受力而停止向前運(yùn)動(dòng),而人的上半身由于慣性仍要前進(jìn),所以人總是向前趴著倒下。歸納提升1.慣性與力的關(guān)系(1)慣性不是力,是物體本身固有的一種性質(zhì),因此“物體受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”“受到慣性力”等說法都是錯(cuò)誤的。(2)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。力越大,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)娇?慣性越大,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。(3)慣性與物體的受力情況無關(guān)。2.慣性與速度的關(guān)系(1)速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,慣性是物體本身固有的性質(zhì)。(2)一切物體都有慣性,并且慣性的大小由物體本身決定,與物體是否有速度及速度的大小無關(guān)。3.慣性與慣性定律的關(guān)系(1)慣性是物體具有的一種固有屬性,慣性定律是物體不受力的作用時(shí)所遵守的一條規(guī)律,屬性不同于規(guī)律。(2)慣性使物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài),但能否保持取決于其受力情況。當(dāng)物體不受力(或所受合力為零)時(shí),物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),慣性定律揭示了物體的慣性,正因?yàn)槲矬w有慣性,所以物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。4.慣性的表現(xiàn)(1)在不受力的條件下,慣性表現(xiàn)出“保持”原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),有“惰性”的意思。(2)在受力的條件下,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。慣性的唯一量度為質(zhì)量,與物體靜止、運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)快慢無關(guān);慣性是物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì),并不是一種力,力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。典型例題【例題3】

(多選)關(guān)于慣性,下列說法正確的是(

)A.同一汽車,速度越快,越難剎車,說明物體速度越大,慣性越大B.同一貨車,裝貨越多,越難剎車,說明物體質(zhì)量越大,慣性越大C.乒乓球可以快速抽殺,是因?yàn)槠古仪虻膽T性小的緣故答案:BC解析:質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與速度無關(guān),故A錯(cuò)誤,B正確;乒乓球可以快速抽殺,是因?yàn)槠古仪虻馁|(zhì)量小,所以慣性小的緣故,故C正確;在月球上和在地球上,重力加速度的大小不一樣,所以受的重力的大小也就不一樣,但物體的質(zhì)量不變,慣性也不變,故D錯(cuò)誤。此題考查對(duì)慣性的理解,培養(yǎng)對(duì)慣性現(xiàn)象的分析能力。慣性現(xiàn)象的分析方法:(1)明確研究的物體原來處在怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)當(dāng)外力作用在該物體的某一部分(或外力作用在與該物體有關(guān)聯(lián)的其他物體上)時(shí),分析這一部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況。(3)該物體由于慣性將保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),判斷最后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?！咀兪接?xùn)練3】

下列事例中,利用了物體的慣性的是(

)A.①②B.③④C.①④D.②③答案:C解析:利用了物體慣性的是跳遠(yuǎn)和擲鐵餅,故選C。課堂小結(jié)隨

堂

練

習(xí)1.(物理學(xué)史)科學(xué)家關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的研究極大地促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展。下列說法不符合歷史事實(shí)的是(

)A.牛頓認(rèn)為,物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)B.笛卡兒指出:如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng),既不停下來也不偏離原來的方向C.伽利略通過“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論:一旦物體具有某一速度,如果它不受力,它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去D.亞里士多德認(rèn)為,必須有力作用在物體上,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變答案:D解析:亞里士多德認(rèn)為,必須有力作用在物體上,物體才會(huì)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。此題考查對(duì)物理學(xué)史的了解。2.(伽利略的理想實(shí)驗(yàn))伽利略創(chuàng)造性地把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法,有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn):小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng),并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí),小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,可以得到的最直接的結(jié)論是(

)A.如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置B.如果小球不受力,它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)C.如果小球受到力的作用,它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變D.小球受到的力一定時(shí),質(zhì)量越大,它的加速度越小答案:A解析:根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,粗糙程度逐漸降低時(shí),小球所到達(dá)的最高位置依次升高,因此可得到的最直接的結(jié)論是,如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置,選項(xiàng)A正確;小球不受力時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,

小球受力時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,是在假設(shè)和邏輯推理下得出的結(jié)論,不是通