人教版高中物理必修一牛顿运动定律精品课件

第四章牛顿运动定律学习导言●情景切入力和运动无处不在、无时不有。用不同的力推同一辆车(如图1)小车运动状态的变化是不同的，当停止推力后，小车会慢慢停下来。在太空中飞行的航天飞行器(如图2)没有推力也可保持高速飞行……图1图2力与运动之间究竟有什么关系？本章将探究这个问题。●知识导航1．本章是在前面三章对力和运动分别研究的基础上，进一步探讨物体的运动状态变化和物体的受力情况间的关系，在物理学上把本章内容称为动力学。牛顿运动定律是动力学的基础，也是整个经典物理理论的基础。2．本章内容包括两大部分：一是牛顿运动定律，由牛顿的三个基本定律组成；二是牛顿运动定律的应用，牛顿运动定律是本章的重点，牛顿第二定律是重点中的核心；本章的难点是怎样灵活运用规律来解决实际问题，尤其是对连接体问题的处理。对牛顿运动定律的深入理解和灵活运用是难点中的重点，只有深入挖掘概念的内涵和外延才能真正地认识、理解这些规律，运用时才能得心应手。●学法指导1．重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验，例如课本的“说一说”、“做一做”、“物体的平衡”、“超重和失重”等，经过了深入观察和亲身体验后，物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。2．注意物理方法的学习。本章中涉及许多重要的研究方法，例如在牛顿第一定律的研究中采用的理想斜面法、在牛顿第二定律的研究中利用的控制变量法、运用牛顿运动定律处理问题时常用的隔离法和整体法以及单位的规定方法、单位制的创建等。这些方法需要认真地体会和理解，以提高认知的境界。3．正确理解牛顿第二定律的内容并会应用(1)正确的选取研究对象和进行受力分析是正确解题的关键。实际问题中根据需要可将物体隔离或将互相作用的几个物体看成一个整体来进行研究。(2)选取适当的坐标系，会对建立方程和求解带来方便。由于加速度与合外力的方向一致，通常选取和加速度一致的方向建立坐标轴。注意有些情况下根据题目的具体条件和所求，灵活运用，会使解题简便。●考纲须知知识点要求牛顿运动定律Ⅱ牛顿定律的应用Ⅱ超重和失重Ⅰ实验四：验证牛顿运动定律1．牛顿第一定律第四章课堂情景切入方法警示探究知识自主梳理重点难点突破易错案例剖析课后强化作业考点题型设计学习目标定位※知道伽利略理想实验的思路、推理过程和结论※※知道什么是惯性，理解质量是惯性大小的量度※※理解牛顿第一定律的内容、意义课堂情景切入在水平桌面上放一块书本大小的玻璃，玻璃上放10个玻璃球(见下图)，用小勺一个一个地把球盛到碗内(滚出玻璃板的球不能再盛)。看谁在10秒钟内盛的球最多？请他讲讲成功的窍门。想一想，其中有科学道理吗？知识自主梳理理想实验的魅力代表人物主要观点亚里士多德必须有力作用在物体上，物体才能；没有力的作用，物体就要，力是物体运动的原因伽利略力不是物体运动的原因，而是物体运动状态的原因静止运动维持维持改变代表人物主要观点笛卡儿如果运动中的物体没有受到，它将继续以同一沿同一运动，既不停下来也不偏离原来的力的作用速度直线方向1.牛顿第一定律一切物体总保持______________状态或______状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。2．运动状态：如果物体速度的改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做运动或，它的运动状态就没发生变化。牛顿物理学的基石——惯性定律匀速直线运动静止大小和方向匀速直线静止1.惯性：物体具有保持原来状态或状态的性质叫做惯性。2．惯性的量度：是物体惯性大小的唯一量度。惯性与质量匀速直线运动静止质量重点难点突破一、对牛顿第一定律的理解1．牛顿第一定律正确揭示了力和运动的关系，纠正了长期形成的“力是维持物体运动的原因”的错误观点，明确指出了力是改变物体运动状态的原因。2．牛顿第一定律揭示了物体都有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质——惯性。3．牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，但是，由它得出的结论，都经历了广泛、严谨的事实的检验。4．牛顿第一定律是自然界中的普遍规律，“一切物体”是指宇宙中所有物体，不论物体是固体、液体还是气体。5．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况：(1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动)(2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速曲线运动)(3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做变速曲线运动)特别提醒：1牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。2牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。3牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有发动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法正确的是()A．汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”B．宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”C．宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”D．宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行答案：ACD解析：由于汤姆对物理知识了解的不全面，只能依据生活经验认为物体的运动要靠力来维持，而宇航员的回答体现了物体靠惯性向前运动，不需要外力维持。选项A、C、D正确。二、对惯性概念的理解1．惯性与质量的关系(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。(2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。(3)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。2．惯性与力的关系(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”，“受到惯性力”等都是错误的。(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因。力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变。3．惯性与速度的关系(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身固有的性质，其大小仅由物体质量决定。(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。4．惯性与惯性定律(1)惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性。(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律。特别提醒：1在不受力或合外力为零的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。2在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。一天，下着倾盆大雨。某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了。列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的()答案：C解析：列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致。考点题型设计对惯性的理解下列关于惯性的说法中，正确的是()A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B．百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下来时就没有惯性了C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关解析：惯性是物体的固有属性，物体在任何情况下都有惯性，且惯性的大小与物体的运动状态及受力情况均无关，它仅取决于物体的质量大小，因此A、B、C错误，D正确。答案：D(临沂市11～12学年高一上学期期末)关于惯性，下列说法中正确的是()A．同一汽车，速度越快，越难刹车，说明物体速度越大，惯性越大B．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故D．已知月球上的重力加速度是地球上的1/6，故一个物体从地球移到月球惯性减小为1/6答案：C牛顿第一定律的理解和应用以下说法中正确的是()A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有这样的性质，即惯性C．在水平面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力维持木块运动D．物体运动状态发生变化时，必定受到外力的作用解析：牛顿第一定律描述的是一种理想的情况——物体不受任何外力作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态不变。实际的情况是物体都要受到外力的作用，只要物体所受的外力的合力为零，物体就保持静止或匀速直线运动状态不变，所以A选项是正确的；物体的运动并不需要力来维持，而是由物体本身所固有的一种属性——惯性来维持的，力是改变物体运动状态的原因，所以选项B、D正确；C选项中木块最终要停下来的原因是：木块在运动过程中，受到各种摩擦阻力的作用，即木块受到的外力的合力不为零所导致的，所以C选项是错误的。答案：ABD点评：对于力和运动的关系，一个典型错误认识就是：力是维持物体运动状态的原因，从而在本题中误选C。对C的正确理解是：木块慢慢停下来不是因为不受外力，而是因为受到了阻力使它的速度不断减小。下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是()A．牛顿第一定律是实验定律B．牛顿第一定律只是提出了惯性的概念C．牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态D．牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因答案：D解析：牛顿第一定律不是实验定律，A错；牛顿第一定律提出了惯性的概念，同时又指出了物体运动状态改变的原因，B错；牛顿第一定律提出了物体不受外力作用时，物体将处于静止状态或匀速直线运动状态，所以C错；综上所述，选项D是正确的。开放·探究在足球场上，为了不使足球停下来，运动员带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球(如下图甲)。又如为了不使自行车减速，总要不断地用力蹬脚踏板(如下图乙)。这些现象不正说明了运动需要力来维持吗？那为什么又说“力不是维持物体运动的原因”？解析：这一问题，我们可以这样思考：如果足球不是在草地上滚动，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚动，它将会滚出比草地上远得多的距离，这说明了由于阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变，足球在草地上滚动时所受阻力大，运动状态很快发生改变；足球在水泥地面上滚动时所受阻力小，运动状态改变得慢，但终究还是要停下来。在盘带足球时，人对足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已经变小的运动速度再变大的作用。自行车的例子也是同样的道理。这两个例子都充分说明了阻力能使物体的运动状态发生改变(物体的速度变小)，动力也能使物体的运动状态发生改变(物体的速度变大)，即力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。在路上跑的人被绊倒时是向前趴着倒下，而慢走的人滑倒时，则多是向后仰着摔倒(见下图)，试论述其原因。答案：在讨论人绊倒还是滑倒的过程中，要区分人各部分的运动情况，所以决不能再将人看成质点，并对人各部分运动情况分别讨论。人被绊倒时，首先是人的脚由于受力而停止向前，而人的上半身由于惯性仍要前进，所以人上半身向前趴着倒下。慢走的人，由于进入光滑地面，脚所受阻力突然减小，脚速度加快，而人的上半身由于惯性仍将维持原来较慢的速度，所以人将向后仰倒。易错案例剖析易错点：对牛顿第一定律把握不准造成错误案例：火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回车上原处，这是因为()A．人跳起后，车厢内的空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已D．人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度体分析如下：易错选项错误原因B项对力和运动的关系不理解，认为物体运动一定要受到力的作用，不然物体将保持静止。实际上，人在水平方向不受力，水平方向速度不变，故仍落回车上原处。易错选项错误原因C项误认为人与火车接触时(坐在座位上或站在车厢内)才与火车具有相同的速度，当人与火车不接触时，应处于静止状态。其实，人跳起后，由于惯性水平方向上仍保持原来的速度继续向前运动，故人仍落回车上原处。正