2024-2025學年新教材高中物理第四章運動和力的關系1牛頓第一定律學案新人教版必修第一冊

PAGE8-第四章運動和力的關系本章素養(yǎng)概述〔情境導入〕力和運動無處不在、無時不有。用不同的力推同一輛車小車運動狀態(tài)的變更是不同的，當停止推力后，小車會漸漸停下來。在太空中飛行的航天飛行器沒有推力也可保持高速飛行……力與運動之間原委有什么關系？本章將探究這個問題?！矁?nèi)容提要〕本章在前面三章內(nèi)容的基礎上探討運動和力的關系。牛頓運動定律是動力學的核心內(nèi)容。教材首先闡述了牛頓第肯定律，然后在試驗的基礎上學習牛頓其次定律。教材通過兩類動力學問題探討了牛頓運動定律的綜合應用，最終通過“超重和失重”進一步探討了牛頓運動定律在生活中的應用，培育學生相識和解決實際問題的實力。本章重點：①牛頓其次定律及其應用；②超重和失重。本章難點：①試驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系；②動力學兩類基本問題；③超重、失重問題；④傳送帶模型；⑤板塊模型?！矊W法指導〕1．重視對物理現(xiàn)象的深化視察和對物理規(guī)律的親身體驗，例如課本的“拓展學習”“科學閑逛”等，經(jīng)過了深化視察和親身體驗后，物理學問不僅簡單領悟而且印象深刻。2．留意物理方法的學習。本章中涉及很多重要的探討方法，例如在牛頓第肯定律的探討中采納的志向斜面法、在牛頓其次定律的探討中利用的限制變量法、運用牛頓運動定律處理問題時常用的隔離法和整體法以及單位的規(guī)定方法、單位制的創(chuàng)建等。這些方法須要仔細地體會和理解，以提高認知的境界。3．正確的選取探討對象和進行受力分析是運用牛頓定律解題的關鍵。實際問題中依據(jù)須要可將物體隔離或?qū)⑾嗷プ饔玫膸讉€物體看成一個整體來進行探討。要留意合外力與加速度的瞬時關系。牛頓運動定律往往用來處理恒力問題，當物體所受的合外力既不是恒力又不規(guī)律時，就須要分析加速度與合外力的瞬時對應關系，處理這類問題時，要先仔細分析過程，駕馭好力和加速度的瞬時關系，搞清晰物體運動的過程，這樣才能找準運動規(guī)律，應用相應學問求解。1.牛頓第肯定律目標體系構建明確目標·梳理脈絡【學習目標】1．理解牛頓第肯定律的內(nèi)容及意義。2．理解慣性的概念，會說明有關的慣性現(xiàn)象?！舅季S脈絡】課前預習反饋教材梳理·落實新知學問點1志向試驗的魅力1．力與運動關系的不同相識代表人物主要觀點亞里士多德必需有力作用在物體上，物體才能__運動__；沒有力的作用，物體就要__靜止__伽利略力不是__維持__物體運動的緣由笛卡兒假如運動中的物體沒有受到__力的作用__，它將接著以同一__速度__沿同一__直線__運動，既不停下來也不偏離原來的__方向__2．伽利略的斜面試驗：(1)志向試驗：讓小球沿一個斜面從靜止狀態(tài)起先向下運動，再讓小球沖上其次個斜面，假如沒有摩擦，無論其次個斜面的傾角如何，小球達到的高度__相同__。若將其次個斜面放平，__小球?qū)⒑憔眠\動下去__。(2)試驗結論：力不是__維持物體運動的緣由__。學問點2牛頓第肯定律1．內(nèi)容：一切物體總保持__勻速直線運動__狀態(tài)或__靜止__狀態(tài)，除非作用在它上面的外力迫使它變更這種狀態(tài)。2．力和運動的關系：力不是維持物體運動狀態(tài)的緣由，而是__變更__物體運動狀態(tài)的緣由。學問點3慣性與質(zhì)量1．慣性：物體具有保持原來__勻速直線運動__狀態(tài)或__靜止__狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性。2．慣性的量度：__質(zhì)量__是物體慣性大小的唯一量度。預習自測『判一判』(1)伽利略的志向試驗是不科學的假想試驗。(×)(2)笛卡兒認為若沒有力作用，物體的運動狀態(tài)就不會變更。(√)(3)速度越大的物體，慣性越大。(×)(4)伽利略認為，沒有力作用在物體上，它就不能運動。(×)(5)力無法變更物體的慣性。(√)(6)牛頓認為力的真實效應總是變更物體的速度，而不是使物體運動。(√)『選一選』如圖為我國女子冰壺隊的競賽畫面，冰壺慣性的大小取決于冰壺的(D)A．位置 B．速度C．受力 D．質(zhì)量解析：慣性是物體的固有屬性，它指的是物體能夠保持原來的運動狀態(tài)的一種性質(zhì)，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關，與運動狀態(tài)無關，故選D。『想一想』請依據(jù)圖中的情景，說明車子所處的狀態(tài)，并對這種情景做出說明。答案：從圖(1)可以看出，乘客向前傾，說明乘客相對車廂有向前運動的速度，所以汽車在減速。從圖(2)可看出，乘客向后傾，說明乘客有相對車廂向后運動的速度，說明汽車在加速。課內(nèi)互動探究細研深究·破疑解難探究對牛頓第肯定律的理解┃┃情境導入__■在足球場上，為了不使足球停下來，運動員帶球前進必需不斷用腳輕輕地踢撥足球(如下圖甲)。又如為了不使自行車減速，總要不斷地用力蹬腳踏板(如下圖乙)。這些現(xiàn)象不正說明白運動須要力來維持嗎？那為什么又說“力不是維持物體運動的緣由”？提示：這一問題，我們可以這樣思索：假如足球不是在草地上滾動，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滾動，它將會滾出比草地上遠得多的距離，這說明白由于阻力的存在才導致足球的運動狀態(tài)發(fā)生了變更，足球在草地上滾動時所受阻力大，運動狀態(tài)很快發(fā)生變更；足球在水泥地面上滾動時所受阻力小，運動狀態(tài)變更得慢，但終究還是要停下來。在盤帶足球時，人對足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已經(jīng)變小的運動速度再變大的作用。自行車的例子也是同樣的道理。這兩個例子都充分說明白阻力能使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變更(物體的速度變小)，動力也能使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變更(物體的速度變大)，即力不是維持物體運動的緣由，而是變更物體運動狀態(tài)的緣由。┃┃要點提煉__■1．牛頓第肯定律的物理意義：(1)揭示了力與運動的關系：①力是變更物體運動狀態(tài)的緣由：物體受力的作用，它的運動狀態(tài)就肯定發(fā)生變更，并且產(chǎn)生加速度。②力不是維持物體運動的緣由：物體若不受力，它將做勻速直線運動或者保持靜止狀態(tài)。(2)揭示了一切物體都具有的一種屬性——慣性，所以牛頓第肯定律也叫慣性定律。2．物體運動狀態(tài)變更的三種狀況：(1)速度的方向不變，只有大小變更。(物體做直線運動)(2)速度的大小不變，只有方向變更。(物體做勻速曲線運動)(3)速度的大小和方向同時發(fā)生變更。(物體做變速曲線運動)特殊提示(1)牛頓第肯定律所描述的是物體不受外力作用時的狀態(tài)，與物體所受合外力為零是等效的。(2)牛頓第肯定律不是試驗定律，它是在志向試驗的基礎上總結得出的。(3)牛頓第肯定律只適用于慣性參考系中的運動，在非慣性參考系中不適用。┃┃典例剖析__■典題1依據(jù)牛頓第肯定律下列說法中正確的是(C)A．靜止或勻速直線運動的物體，肯定不受任何外力作用B．物體運動不停止是因為受到力的作用C．要變更物體運動狀態(tài)，必需有外力作用D．外力停止作用后，物體由于慣性會很快停下來思路引導：eq\x(\a\al(牛頓第,肯定律))→eq\x(\a\al(不受力時靜止或,勻速直線運動))→eq\x(\a\al(受力時狀,態(tài)變更))解析：若物體受的合力為零，可能處于靜止或勻速直線運動，A錯誤；物體運動不停止是因為慣性的緣由，運動不須要力來維持，B錯誤；力不是維持物體運動的緣由，力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，故C正確；由牛頓第肯定律可知，外力停止作用后，物體由于慣性會保持原來的運動狀態(tài)，故D錯誤，故選C。思維升華：牛頓第肯定律巧應用(1)由“因”索“果”：在推斷力與運動之間的關系時，肯定要把握準牛頓第肯定律的含義，即力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運動狀態(tài)的緣由。(2)由“果”索“因”：假如物體的運動狀態(tài)發(fā)生變更，則物體必定受到不為零的合外力的作用，所以推斷物體的運動狀態(tài)是否變更以及如何變更，應分析物體的受力狀況。(3)應用步驟：應用牛頓第肯定律說明有關現(xiàn)象時，一要看物體原來的運動狀態(tài)，二要看物體現(xiàn)在的受力狀況及所受合力是否為零，最終推斷由于物體具有慣性將會出現(xiàn)的現(xiàn)象。┃┃對點訓練__■1．如圖所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明發(fā)覺：用力推時，木箱才能運動；撤去推力，木箱便停下來。有四位同學對此過程發(fā)表了自己的看法，你認為正確的是(D)A．木箱的運動須要力來維持B．木箱由靜止到運動須要力的作用，由運動到靜止不須要力的作用C．撤去推力，木箱停下來是木箱具有慣性的表現(xiàn)D．撤去推力，木箱停下來是由于摩擦力的作用解析：力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，不是維持物體運動的緣由，故選項A、B、C錯誤，D正確。探究對慣性概念的理解┃┃情境導入__■錘頭松了，把錘柄的一端在凳子上撞擊幾下，錘頭就套緊了，為什么？試說明其中的緣由。提示：錘與柄原來都處于運動狀態(tài)，柄撞在凳子上受到阻力作用，變更了它的運動狀態(tài)，就停止了運動，錘頭由于慣性仍保持原來的運動狀態(tài)，這樣錘頭就接著向前運動緊套在錘柄上了。┃┃要點提煉__■1．慣性與質(zhì)量的關系(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。(2)慣性與物體受力狀況、運動狀況及地理位置均無關。(3)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大。2．慣性與力的關系(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，因此說“物體受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”，“受到慣性力”等都是錯誤的。(2)力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，慣性是維持物體運動狀態(tài)的緣由。力越大，運動狀態(tài)越易變更；慣性越大，運動狀態(tài)越難變更。(3)慣性與物體的受力狀況無關。3．慣性與速度的關系(1)速度是表示物體運動快慢的物理量，是矢量，慣性是物體本身固有的性質(zhì)，其大小僅由物體質(zhì)量確定。(2)一切物體都有慣性，和物體是否有速度及速度的大小均無關。4．慣性與慣性定律的關系(1)慣性不是慣性定律，慣性沒有條件限制，是物體的一種固有屬性。(2)慣性定律是物體不受外力作用時物體運動所遵守的一條規(guī)律。特殊提示(1)在不受力(或合外力為零)的條件下，慣性表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)。(2)在受力條件下，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)變更的難易程度。質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難變更。┃┃典例剖析__■典題2關于物體的慣性，下列說法中正確的是(C)A．運動速度大的物體不能很快地停下來，是因為物體的速度越大，慣性也越大B．靜止的火車啟動時，速度變更慢，是因為靜止的物體慣性大的原因C．乒乓球可以快速抽殺，是因為乒乓球的慣性小D．在宇宙飛船中的物體不存在慣性思路引導：一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性，其大小取決于物體的質(zhì)量，和其他因素無關。解析：一切物體都具有慣性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關。慣性是物體本身的一種屬性，與外界因素(受力的大小以及所處的環(huán)境)及自身的運動狀態(tài)無關，故A、D選項錯誤；靜止的火車啟動時，速度變更緩慢，是因為火車的質(zhì)量大，慣性大，而不是因為靜止的物體慣性大，B選項錯誤；乒乓球可以快速抽殺，是因為其質(zhì)量小，慣性小，在相同的力的作用下，運動狀態(tài)簡單變更，故C選項正確。思維升華：慣性理解兩留意(1)留意一個“一切”，即一切物體具有慣性；(2)留意一個“唯一”，即質(zhì)量是慣性大小的“唯一”量度。┃┃對點訓練__■2．請你用慣性的學問來說明一下為什么在足球場上奔跑的人被絆倒時是向前趴著倒下，而在雪地上慢走的人滑倒時，則多是向后仰著摔倒(見下圖)?解析：在探討人絆倒還是滑倒的過程中，要區(qū)分人各部分的運動狀況，所以決不能再將人看成質(zhì)點，并對人各部分運動狀況分別探討。人被絆倒時，首先是人的腳由于受力而停止向前，而人的上半身由于慣性仍要前進，所以人上半身向前趴著倒下。慢走的人，由于進入光滑地面，腳所受阻力突然減小，腳速度加快，而人的上半身由于慣性仍將維持原來較慢的速度，所以人將向后仰倒。核心素養(yǎng)提升以題說法·啟智培優(yōu)易錯點：不能正確理解慣性的含義而出錯案例殲擊機在進入戰(zhàn)斗狀態(tài)時要扔掉副油箱，這樣做的目的是