2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律1牛頓第一定律學(xué)案新人教版必修1

PAGE7-1牛頓第肯定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道伽利略的志向試驗(yàn)及其主要推理過(guò)程和推論，知道志向試驗(yàn)是科學(xué)探討的重要方法．2.理解牛頓第肯定律的內(nèi)容及意義．(重點(diǎn))3.理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，知道物體的運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持．(難點(diǎn))4.理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度．(難點(diǎn))一、牛頓第肯定律1．人類(lèi)對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的相識(shí)歷程代表人物主要觀點(diǎn)亞里士多德必需有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要靜止在某個(gè)地方伽利略力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由，而是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由笛卡兒假如運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將接著以同一速度沿同始終線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向2.牛頓第肯定律：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變更這種狀態(tài)．它又叫慣性定律．3．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：假如物體速度的大小或方向變更了，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就發(fā)生了變更；假如物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就沒(méi)發(fā)生變更．二、慣性與質(zhì)量1．慣性：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)．2．慣性的表現(xiàn)：變更物體運(yùn)動(dòng)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．正誤推斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由． (√)(2)伽利略認(rèn)為，沒(méi)有力作用在物體上，它就不能運(yùn)動(dòng)． (×)(3)笛卡兒認(rèn)為若沒(méi)有力作用，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不會(huì)變更． (√)(4)速度越大的物體，慣性越大． (×)(5)靜止的物體沒(méi)有慣性． (×)2．關(guān)于物體的慣性，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止時(shí)才有慣性B．物體在不受力或所受外力的合力為零時(shí)才有慣性C．變更一個(gè)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(yùn)動(dòng)并不須要力來(lái)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(wú)關(guān)．]伽利略科學(xué)方法的意義1.伽利略用“試驗(yàn)＋科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)．伽利略的志向斜面試驗(yàn)雖然是想象中的試驗(yàn)，但這個(gè)試驗(yàn)反映了一種物理思想，它是建立在牢靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上的，以事實(shí)為依據(jù)，以抽象為指導(dǎo)，抓住主要因素，忽視次要因素，從而深刻地揭示了自然規(guī)律．2．第一次確立了物理試驗(yàn)在物理探討中的基礎(chǔ)地位．3．揭示了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由．【例1】志向試驗(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)志向試驗(yàn)，下面對(duì)如圖所示的斜面試驗(yàn)的設(shè)想步驟中，有一個(gè)是牢靠事實(shí)，其余是推論．①減小其次個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍舊要達(dá)到原來(lái)的高度；②兩個(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假如沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度；④接著減小其次個(gè)斜面的傾角，最終使它變成水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速直線運(yùn)動(dòng)．(1)請(qǐng)將上述志向試驗(yàn)的設(shè)想步驟依據(jù)正確的依次排列：____________(填寫(xiě)序號(hào)即可)．(2)將上述設(shè)想步驟中的牢靠事實(shí)和志向化的推論進(jìn)行分類(lèi)．屬于牢靠事實(shí)的步驟是________；屬于志向化推論的步驟是________．思路點(diǎn)撥：整個(gè)試驗(yàn)是在肯定的試驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)推理形成結(jié)論，因此要會(huì)按邏輯關(guān)系排依次．在現(xiàn)實(shí)生活中，摩擦是不行避開(kāi)的，因此，凡是不考慮摩擦影響的都是志向化．[解析]伽利略志向試驗(yàn)是在牢靠事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的推理，將試驗(yàn)志向化，并符合物理規(guī)律，得到正確的結(jié)論．②是牢靠事實(shí)，因此放在第一步，①③④是在無(wú)摩擦狀況下的志向化推論．[答案](1)②③①④(2)②①③④理解志向試驗(yàn)應(yīng)留意如下幾點(diǎn)(1)真實(shí)試驗(yàn)是一種實(shí)踐活動(dòng)，是可以通過(guò)肯定的試驗(yàn)器材和試驗(yàn)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的試驗(yàn)．(2)志向試驗(yàn)是一種思維活動(dòng)，是抽象思維中設(shè)想出來(lái)的、無(wú)法做到的試驗(yàn)．(3)志向試驗(yàn)是以牢靠的試驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)的．1．(多選)如圖所示的裝置可以演示伽利略的志向斜面試驗(yàn)，裝置為兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓小球沿左邊的斜面滑下，并滾上右邊的斜面，然后變更右邊斜面的傾角，重復(fù)操作，利用曝光頻率肯定的相機(jī)拍下小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的圖片，則()A．該試驗(yàn)為牛頓第肯定律的提出供應(yīng)了有力的依據(jù)，因此牛頓第肯定律是試驗(yàn)定律B．由圖可知小球在右側(cè)的斜面上的速度漸漸減小，因此證明白“物體的運(yùn)動(dòng)須要力維持”C．當(dāng)右側(cè)的斜面水平常，小球近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明“假如沒(méi)有外力的作用，小球?qū)⒃谒矫嫔虾憔眠\(yùn)動(dòng)下去”D．假如沒(méi)有摩擦，小球在右邊的斜面上將運(yùn)動(dòng)到與左邊釋放點(diǎn)相同的高度CD[該試驗(yàn)為牛頓第肯定律的提出，供應(yīng)了有力的依據(jù)，但沒(méi)有摩擦力，只是一種假設(shè)，所以該試驗(yàn)是一種志向化試驗(yàn)，牛頓第肯定律不是試驗(yàn)定律，所以A錯(cuò)誤；小球在右側(cè)的斜面上的速度漸漸減小是因?yàn)槭芰Φ淖饔?，說(shuō)明力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，B錯(cuò)誤；依據(jù)試驗(yàn)，右側(cè)的斜面水平常，小球近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)，假如沒(méi)有外力作用，小球?qū)⒃谒矫嫔虾憔眠\(yùn)動(dòng)下去，故C正確；假如沒(méi)有摩擦，小球肯定會(huì)上升到相同的高度，D正確．]牛頓第肯定律的理解及應(yīng)用1.運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng))(2)速度的大小不變，只有方向變更．(物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng))(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生變更．(物體做曲線運(yùn)動(dòng))2．對(duì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，表明白物體所具有的一個(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(yùn)動(dòng)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(shí)質(zhì)上是揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由．(3)反映了物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止(即原來(lái)運(yùn)動(dòng)的保持其速度不變，原來(lái)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(shí)際意義．【例2】如圖所示，在一輛表面光滑且足夠長(zhǎng)的小車(chē)上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球(m1>m2)，兩個(gè)小球隨車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車(chē)突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不考慮其他阻力，則兩個(gè)小球()A．肯定相碰 B．肯定不相碰C．不肯定相碰 D．無(wú)法確定思路點(diǎn)撥：①小車(chē)表面光滑且不考慮其他阻力說(shuō)明小球在水平方向上不受力的作用．②兩小球隨車(chē)一起運(yùn)動(dòng)說(shuō)明兩小球速度相同．B[小車(chē)表面光滑，因此兩小球在水平方向上沒(méi)有受到外力的作用．原來(lái)兩個(gè)小球與小車(chē)具有相同的速度，當(dāng)車(chē)突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，兩個(gè)小球的速度不變，所以不會(huì)相碰．]巧用牛頓第肯定律(1)由“因”索“果”：在推斷力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系時(shí)，肯定要把握準(zhǔn)牛頓第肯定律的含義，即力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由．(2)由“果”索“因”：假如物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shuō)明有關(guān)現(xiàn)象時(shí)，一要看物體原來(lái)的運(yùn)動(dòng)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(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象．上例中，將車(chē)突然停止運(yùn)動(dòng)改為車(chē)突然加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩小球是否相碰，兩小球相對(duì)小車(chē)如何運(yùn)動(dòng)？[提示]不會(huì)相碰，兩小球相對(duì)小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)．2．(多選)關(guān)于牛頓第肯定律，下面說(shuō)法中正確的是()A．牛頓第肯定律反映了物體不受外力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B．牛頓第肯定律就是慣性C．不受外力作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性D．運(yùn)動(dòng)的物體狀態(tài)發(fā)生變更時(shí)，物體必定受到外力的作用ACD[牛頓第肯定律又叫慣性定律，但不能說(shuō)慣性定律就是慣性．慣性是指一切物體都具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，它是物體的固有性質(zhì)，慣性大小僅由物體的質(zhì)量確定，與物體是否受力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．而慣性定律指物體在不受外力作用(合外力為零)的條件下所遵守的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它指出了力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而不是產(chǎn)生或維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由．總之，慣性和慣性定律是兩個(gè)不同的概念，但慣性定律揭示出物體具有慣性．故選A、C、D.]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(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)，是物體維持運(yùn)動(dòng)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(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)物體受力且合力不為零時(shí)，物體仍舊具有慣性，此時(shí)慣性表現(xiàn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更的難易程度，慣性越大，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難變更．3．幾個(gè)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(wú)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(wú)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(shí)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．【例3】月球表面上的重力加速度為地球表面上的重力加速度的eq\f(1,6).同一個(gè)飛行器在月球表面上與在地球表面上相比較()A．慣性減小eq\f(1,6)，重力不變B．慣性和重力都減小為在地球表面時(shí)的eq\f(1,6)C．慣性不變，重力減小為在地球表面時(shí)的eq\f(1,6)D．慣性和重力都不變C[物體的慣性大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，同一物體的質(zhì)量與它所在位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以這個(gè)飛行器從地球到月球，其慣性大小不變．這個(gè)飛行器在月球表面上的重力為G月＝mg月＝m·eq\f(1,6)g地＝eq\f(1,6)G地，故選項(xiàng)C正確．]質(zhì)量是慣性大小的唯一量度.質(zhì)量不隨物體所處位置的變更而變更，重力由質(zhì)量和重力加速度確定.3．在物理課上，老師在講解“慣性”概念時(shí)，做了一個(gè)小試驗(yàn)：用兩根細(xì)繩分別懸掛一個(gè)乒乓球和一個(gè)同體積的實(shí)心小鐵球，用力對(duì)著乒乓球吹氣，乒乓球偏離了豎直方向；用幾乎同樣大的力對(duì)著小鐵球吹氣，小鐵球幾乎沒(méi)有動(dòng)．這個(gè)試驗(yàn)主要說(shuō)明的物理問(wèn)題是()A．只有運(yùn)動(dòng)的物體才具有慣性B．只有靜止的物體才具有慣性C．物體的質(zhì)量越大，其具有的慣性也越大D．一切物體都具有慣性C[慣性的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，由物體質(zhì)量的大小唯一確定，物體的質(zhì)量越大，慣性越大，故C正確，A、B均錯(cuò)誤；一切物體都有慣性，但本題中的試驗(yàn)并不能說(shuō)明這個(gè)結(jié)論，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]課堂小結(jié)學(xué)問(wèn)脈絡(luò)1.力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由，力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由．2．一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變更這種狀態(tài)．3．一切物體都具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫慣性．4．質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度.1．(多選)假如物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變更，說(shuō)明該物體()A．速度方向肯定發(fā)生了變更B．速度大小肯定發(fā)生了變更C．速度肯定發(fā)生了變更D．受到的合力肯定不為零CD[物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更肯定是它的速度發(fā)生了變更，可能是速度大小發(fā)生了變更，也可能是速度方向發(fā)生了變更，還可能是兩者都發(fā)生了變更．物體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生了變更，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變更，由牛頓第肯定律知，物體所受合力肯定不為零，故選項(xiàng)C、D正確．]2．下列說(shuō)法正確的是()A．牛頓第肯定律是科學(xué)家憑空想象出來(lái)的，沒(méi)有試驗(yàn)依據(jù)B．牛頓第肯定律無(wú)法用試驗(yàn)干脆驗(yàn)證，因此是不成立的C．志向試驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)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(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)合理歸納總結(jié)出來(lái)的，但無(wú)法用試驗(yàn)來(lái)干脆驗(yàn)證，故A、B錯(cuò)誤；志向試驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)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(shí)不受外力或合外力為零，故D錯(cuò)誤．]3．如圖所示，桌面上有一上表面光滑的木塊，木塊上有一小球，快速向右水平拉動(dòng)木塊，小球的位置可能落在桌面上的哪點(diǎn)()A．A點(diǎn) B．B點(diǎn)C．O點(diǎn) D．無(wú)法確定C[小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變