2024-2025學(xué)年高中物理第四章牛頓運動定律1牛頓第一定律學(xué)案新人教版必修11

PAGE7-1牛頓第肯定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.[科學(xué)探究]知道伽利略的志向試驗及其推理過程，知道志向試驗是科學(xué)探討的重要方法．(難點)2.[物理觀念與科學(xué)思維]理解牛頓第肯定律的內(nèi)容及意義．(重點)3.[物理觀念與科學(xué)思維]明確慣性的概念，會說明有關(guān)的慣性現(xiàn)象．(難點)一、牛頓第肯定律1．人類對運動與力的關(guān)系的相識歷程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，而是變更物體運動狀態(tài)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始終線運動，既不停下來也不偏離原來的方向2．牛頓第肯定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它變更這種狀態(tài)，它又叫慣性定律．3．運動狀態(tài)：假如物體速度的大小或方向變更了，它的運動狀態(tài)就發(fā)生了變更；假如物體做勻速直線運動或靜止，它的運動狀態(tài)就沒發(fā)生變更．二、慣性與質(zhì)量1．慣性：物體保持原來靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)．2．慣性的表現(xiàn)：變更物體運動狀態(tài)的難易程度．3．慣性的量度：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運動的緣由． (√)(2)伽利略認(rèn)為，沒有力作用在物體上，它就不能運動． (×)(3)笛卡兒認(rèn)為若沒有力作用，物體的運動狀態(tài)就不會變更． (√)(4)速度越大的物體，慣性越大． (×)(5)靜止的物體沒有慣性． (×)2．關(guān)于物體的慣性，下列說法中正確的是()A．物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止時才有慣性B．物體在不受力或所受外力的合力為零時才有慣性C．變更一個物體的慣性，必須要有力的作用D．一切物體都有慣性，物體的運動并不須要力來維持D[慣性是物體的固有屬性，不論物體處于什么狀態(tài)，都具有慣性，慣性與受力狀況無關(guān)．]對伽利略的志向試驗的理解志向試驗是一種以牢靠的事實為依據(jù)，忽視次要因素，并把試驗的狀況合理外推到一種志向狀態(tài)，從而來揭示自然現(xiàn)象本質(zhì)的假想試驗．愛因斯坦曾高度評價伽利略的工作：“這個志向試驗指出了真正建立運動力學(xué)基礎(chǔ)的線索”．他自己在提出相對論時也用到了志向試驗的方法．[跟進訓(xùn)練]1．通過志向斜面試驗得出“力不是維持物體運動的緣由”的科學(xué)家是()A．亞里士多德 B．伽利略C．笛卡爾 D．牛頓B[伽利略通過志向斜面試驗推翻了亞里士多德關(guān)于“力是維持物體運動的緣由”的說法，得出“力不是維持物體運動的緣由”．]2．關(guān)于伽利略的志向試驗，下列說法正確的是()A．完全是志向的，沒有事實為基礎(chǔ)B．利用氣墊導(dǎo)軌，就能使試驗勝利C．是以牢靠事實為基礎(chǔ)，經(jīng)科學(xué)抽象，深刻反映自然規(guī)律的D．該試驗說明力是變更物體運動狀態(tài)的緣由C[伽利略的推論是不能用試驗證明的，這是因為物體完全不受外力的作用事實上是不行能的，物體不受阻力的條件也是無法實現(xiàn)的．但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，可以將摩擦阻力減小到很小，例如可以用氣墊導(dǎo)軌試驗近似地驗證．伽利略志向試驗僅僅說明白物體的運動不須要力來維持．故C正確．]3.志向試驗有時能更深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設(shè)想了一個志向試驗，如圖所示．下面是關(guān)于該試驗被打亂的步驟：①減小其次個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍舊要達(dá)到原來的高度．②如圖為兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面．③假如沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度．④接著減小其次個斜面的傾角，最終使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運動．(1)請將上述志向試驗的設(shè)想步驟依據(jù)正確的依次排列____________________________(填寫序號即可)．(2)在上述的設(shè)想試驗步驟中，有的屬于牢靠的試驗事實，有的則是志向化的推論，請問步驟②屬于______________________________________________________________________________________________________.[解析]本題向我們展示了科學(xué)史上聞名的志向試驗的思想方法，即在試驗事實的基礎(chǔ)上，經(jīng)過合理的想象，獲得結(jié)論．針對題目所述的試驗步驟，正確的排列依次是②③①④，步驟②屬于牢靠的試驗事實．[答案](1)②③①④(2)牢靠的試驗事實牛頓第肯定律1．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．(物體做勻速圓周運動)(3)速度的大小和方向同時發(fā)生變更．(物體做曲線運動)2．對牛頓第肯定律的理解(1)明確了慣性的概念牛頓第肯定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，提示了物體所具有的一個重要的屬性——慣性，即物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，牛頓第肯定律指出一切物體在任何狀況下都具有慣性．因此牛頓第肯定律又叫慣性定律．(2)揭示了力和運動的關(guān)系牛頓第肯定律的后半句話“除非作用在它上面的力迫使它變更這種狀態(tài)”，實質(zhì)上是揭示了力和運動的關(guān)系，即力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運動的緣由．(3)反映了物體不受外力時的運動狀態(tài)勻速直線運動或靜止(即原來運動的保持其速度不變，原來靜止的保持靜止)．不受外力作用的物體是不存在的，但物體所受外力的合力為零與不受外力在效果上是等效的，這就使牛頓第肯定律具有了實際意義．【例】如圖所示，在一輛表面光滑且足夠長的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個小球(m1>m2)，兩個小球隨車一起運動，當(dāng)車突然停止運動時，若不考慮其他阻力，則兩個小球()A．肯定相碰 B．肯定不相碰C．不肯定相碰 D．無法確定思路點撥：①小車表面光滑且不考慮其他阻力說明小球在水平方向上不受力的作用．②兩小球隨車一起運動說明兩小球速度相同．B[小車表面光滑，因此兩小球在水平方向上沒有受到外力的作用．原來兩個小球與小車具有相同的速度，當(dāng)車突然停止運動時，由于慣性，兩個小球的速度不變，所以不會相碰．]上例中，將車突然停止運動改為車突然加速運動時，兩小球是否相碰，兩小球相對小車如何運動？提示：不會相碰，兩小球相對小車向左運動．巧用牛頓第肯定律(1)由“因”索“果”：在推斷力與運動之間的關(guān)系時，肯定要把握準(zhǔn)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(yīng)分析物體的受力狀況．(3)應(yīng)用步驟：應(yīng)用牛頓第肯定律說明有關(guān)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．[跟進訓(xùn)練]4．做自由落體運動的物體，假如下落過程中某時刻重力突然消逝，物體的運動狀況將是()A．懸浮在空中不動B．速度漸漸減小C．保持肯定速度向下做勻速直線運動D．無法推斷C[物體自由下落時，僅受重力作用，重力消逝以后，物體將不受力，依據(jù)牛頓第肯定律的描述，物體將以重力消逝瞬間的速度向下做勻速直線運動，故選項C正確．]對慣性的理解和應(yīng)用1．慣性的理解(1)慣性是物體保持原來運動狀態(tài)的一種性質(zhì)，是物體維持運動狀態(tài)的緣由．(2)一切物體都具有慣性，慣性是物體的固有屬性．2．慣性的表現(xiàn)形式(1)物體不受力時，慣性表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)．(2)物體受力且合力不為零時，物體仍舊具有慣性，此時慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)變更的難易程度，慣性越大，物體運動狀態(tài)越難變更．3．幾個關(guān)系(1)慣性與質(zhì)量的關(guān)系：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(guān)系：慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，慣性大小與物體的受力狀況無關(guān)．(3)慣性與速度：一切物體都有慣性，慣性大小與物體是否有速度及速度的大小無關(guān)．(4)慣性與慣性定律：慣性是物體具有的一種固有屬性，慣性定律是物體不受外力時所遵循的一條規(guī)律，屬性不同于規(guī)律．慣性定律揭示了物體的慣性．[跟進訓(xùn)練]5．關(guān)于慣性，下列說法中正確的是()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．物體只有靜止或做勻速直線運動時才有慣性C．乒乓球可以快速扣殺是因為乒乓球的慣性小D．已知月球上的重力加速度是地球上的eq\f(1,6)，故一個物體從地球移到月球慣性減小為eq\f(1,6)C[物體的慣性大小與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，只與物體的質(zhì)量有關(guān)，所以慣性與速度的大小無關(guān)，故選項A、B錯誤；乒乓球可以快速扣殺，是因為乒乓球的質(zhì)量小，所以它的慣性小，故選項C正確；在月球上和在地球上，重力加速度的大小不一樣，所以受到的重力的大小也就不一樣，但質(zhì)量不變，慣性也不變，故選項D錯誤．]6．打水漂是人類最古老的嬉戲之一(如圖)，僅須要一塊小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平飛出，瓦片擦著水面飛行，瓦片不斷地在水面上向前彈跳，直至下沉．下列推斷正確的是()A．飛出時的初速度越大，瓦片的慣性肯定越大B．飛行時所用時間越長，瓦片的慣性肯定越大C．飛出去的距離越長，瓦片的慣性肯定越大D．瓦片的質(zhì)量越大，慣性肯定越大D[慣性是物體本身具有的一種性質(zhì)，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，所以瓦片的質(zhì)量越大，慣性肯定越大，與初速度、飛行時間和距離等因素?zé)o關(guān)，故A、B、C錯誤，D正確．]1．[物理觀念]慣性的概念．2．[科學(xué)思維]運動和力的關(guān)系、應(yīng)用牛頓第肯定律分析實際問題．3．[科學(xué)探究]伽利略斜面小車試驗．1．物體的運動狀態(tài)與受力狀況的關(guān)系是()A．物體受力不變時，運動狀態(tài)也不變B．物體受力變更時，運動狀態(tài)才會變更C．物體不受力時，運動狀態(tài)就不會變更D．物體不受力時，運動狀態(tài)也可能變更C[物體受力不變時，加速度不變，若加速度不為零，速度肯定在變更，則運動狀態(tài)肯定在變更；若加速度為零，速度不變，運動狀態(tài)不變，故A錯誤；物體受力變更時，加速度在變更，速度在變更，運動狀態(tài)在變更；若物體受力不變時，運動狀態(tài)也會變更，故B錯誤；物體不受力時，依據(jù)牛頓第肯定律可知運動狀態(tài)不會變更，故C正確，D錯誤．]2．下列說法正確的是()A．牛頓第肯定律是科學(xué)家憑空想象出來的，沒有試驗依據(jù)B．牛頓第肯定律無法用試驗干脆驗證，因此是不成立的C．志向試驗的思維方法與質(zhì)點概念的建立一樣，都是一種科學(xué)抽象的思維方法D．由牛頓第肯定律可知，靜止的物體肯定不受外力作用C[牛頓第肯定律是在志向試驗的基礎(chǔ)上經(jīng)過合理歸納總結(jié)出來的，但無法用試驗來干脆驗證，故A、B錯誤；志向試驗的思維方法與質(zhì)點概念的建立相同，都是突出主要因素、忽視次要因素的科學(xué)抽象的思維方法，故C正確；物體靜止時不受外力或合外力為零，故D錯誤．]3．如圖所示為月球車示意圖，當(dāng)該月球車分別在地面和月面以相同的速率行駛時，下列推斷正確的是()A．在地面運動時的慣性較大B．在月面運動時的慣性較大C．在地面和月面慣性一樣大D．在地面運動時的質(zhì)量較大C[慣性的大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，所以當(dāng)該月球車分別在地面和月面時的慣性是一樣大的，A、B錯誤，C正確；質(zhì)量是物體的固有屬性，是不變的，D錯誤．]4