2020版新教材高中物理 5.1 牛顿第一运动定律课件 鲁科版必修1

第5章牛顿运动定律第1节牛顿第一运动定律一、力与运动的关系1.亚里士多德的观点：力是_____物体运动的原因。认为有力的作用，物体才会_____，没有力的作用，物体就会_______。维持运动停下来2.伽利略设计了理想的斜面实验：(1)现象：当小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面的坡度如何，它都会沿斜面上升到与下落点_____的地方。(2)结论：力不是_____物体运动的原因，而是_____物体运动状态的原因。3.力与运动的关系：力可以_____物体的运动状态。等高维持改变改变二、牛顿第一运动定律及其意义1.内容：一切物体总保持_____________或_____状态，除非有外力迫使它_____________。匀速直线运动静止改变这种状态2.牛顿第一定律的意义：(1)定性说明了力和运动的关系。①说明了物体不受外力时的运动状态：_____或______________。②说明了力是_________________的原因。静止匀速直线运动改变物体运动状态(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——_____，因此牛顿第一定律也叫_____定律。惯性惯性3.下列各种情况中，属于运动状态(速度)变化的是_______。①速度的方向不变，只有大小改变。②速度的大小不变，只有方向改变。③速度的大小和方向同时改变。①②③三、惯性与质量1.惯性：物体具有的_______________________________的属性。保持静止或匀速直线运动状态不变2.下列关于惯性的说法中，正确的有___________。①惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。②质量是惯性大小唯一的量度，质量越大，惯性越大。③惯性是一种力，因此我们可以说“受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”。①②④⑤⑥④惯性是维持物体运动状态的原因。⑤物体不受力时，惯性表现为维持原来的运动状态。⑥物体受力时，惯性表现为速度改变的难易程度，质量越大，速度越难改变。⑦速度越大的车越难停下来，说明速度越大，惯性越大。⑧惯性是可以被克服的。一伽利略理想实验1.理想实验：(1)操作过程：让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下。(2)实验现象：无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。(3)实验结论：斜面的倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远，当斜面倾角逐渐减小到0，右侧变为水平面，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。2.伽利略的理想实验的意义：(1)研究方法：伽利略的理想实验将可靠的事实和理论推理结合起来，即采用“可靠事实+抽象思维+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点，初步揭示了运动和力的正确关系。(2)历史意义：第一次确立了物理实验在物理学中的地位。【典例示范】如图所示是伽利略的“理想实验”，根据该实验下列说法正确的是()世纪金榜导学号A.该实验是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果并不可信B.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”C.该实验说明了物体的运动不需要力来维持D.随着科技的进步，这个实验可以验证【解析】选C。这是将可靠事实和科学推理结合起来，得到理想条件下的结果，虽然不能在现实中完成，但是结论依然是可信的，A错误；此实验说明了物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动，即物体的运动不需要力来维持，B错误，C正确；此实验是理想实验，无法真实存在，D错误。【母题追问】1.【典例示范】中理想斜面实验的意义是()(科学探究)A.证明了力不是维持物体运动的原因B.证明了力是维持物体运动的原因C.证明小球总能滚到另一斜面上同一高度D.证明小球总能在水平面上做匀速直线运动【解析】选A。这个实验的意义在于证明了力不是维持物体运动的原因。A正确，B、C、D错误。2.【典例示范】的实验中，他的设计步骤如下：Ⅰ.两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；Ⅱ.减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；Ⅲ.如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；Ⅳ.继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。在上述的步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是()(科学探究)A.Ⅲ是事实，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ是推论B.Ⅰ是事实，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是推论C.Ⅱ是事实，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ是推论D.Ⅳ是事实，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是推论【解析】选B。伽利略设计了一个理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。故Ⅰ是事实，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是推论。B正确，A、C、D错误。【补偿训练】1.在学习牛顿笫一定律时，我们做了如图所示的实验。下列有关叙述正确的是()A.每次实验时，小车可以从斜面上的不同位置由静止开始下滑B.实验表明：小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离就越近C.实验中运动的小车会停下来，说明力能改变物体的运动状态D.根据甲、乙、丙的实验现象，就可以直接得出牛顿第一定律【解析】选C。实验中要求从斜面上的相同位置由静止开始下滑，可以保证小车到达斜面底端的速度是相等的，不能从斜面上的不同位置由静止开始下滑，故A错误；实验表明：小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离就越远，故B错误；实验中运动的小车受到摩擦力的作用会停下来，其运动的状态发生变化，说明力能改变物体的运动状态，故C正确；接触面越光滑，则小车的速度减小越慢，由此可以得出：若摩擦力等于0，则小车可能做匀速直线运动，因此牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理总结出来的，而不是直接可以由这三个实验得出的，故D错误。2.下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，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，我们现在已关闭了火箭上所有的发动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有的发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动呢？”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。”若不计天体对火箭的引力，由上述材料可知下列说法错误的是()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【解析】选B。汤姆问“靠什么力量推动火箭向前运动呢？”说明汤姆认为火箭向前运动必须有力的作用，即力是维持物体运动的原因，A对。宇航员的回答提到伽利略，而伽利略的观点是力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即运动不需要力来维持，物体具有保持原来运动状态的性质，即惯性，C、D对，B错。二牛顿第一定律及其意义全面认识牛顿第一定律：(1)一切：说明牛顿第一定律适用于任何物体，没有范围限制。(2)没有受外力作用，说明定律成立条件包含两种情况：①物体不受任何力的作用，一种理想状态；②物体所受合外力为零。(3)总：指在成立条件下结果是确定的，没有例外。(4)或：指两种状态必居其一，是选择的意思，不能同时存在，物体只能处于两种状态中的一种。(5)定律揭示规律：①物体本身有保持原来运动状态的属性，不受力是保持原来运动状态不变的原因之一；②要改变物体的运动状态，必须有力作用于物体；③力的作用不是维持运动，而是改变运动状态。(6)不能用实验证明，只能在实验基础上通过科学推理得到。【思考·讨论】骑行自行车过程中，如果不给自行车提供力，自行车会慢慢停止，是否说明牛顿第一定律是违背事实的？(科学探究)提示：不违背，定律成立的条件是不受外力或合外力为零，骑行自行车时，正是因为有摩擦力的存在，导致合外力不为零，才造成其运动状态的改变，正说明定律的正确性。【典例示范】(多选)根据牛顿第一定律可知()世纪金榜导学号A.物体的运动是依靠惯性来维持的B.力停止作用后，物体的运动就不能维持C.物体做变速运动时，一定有外力作用D.力是改变物体惯性的原因【解析】选A、C。惯性是维持物体原有运动状态的属性，因此物体的运动是靠惯性维持，A正确；物体的运动不需要力来维持，当物体运动时，在不受力的情况下，依然做匀速直线运动，B错误；当物体的速度发生改变时，说明物体肯定受到了外力的作用，C正确；惯性大小由物体质量决定，D错误。【规律方法】牛顿第一定律应用技巧(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，明确力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。(2)由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合力的作用，所以根据物体的运动状态分析物体所受合力是否为零。(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时。①看物体原来的运动状态；②看物体现在所受合力是否为零；③判断由于物体具有惯性将会出现的现象。【素养训练】1.(多选)关于牛顿第一定律的理解正确的是()A.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变B.在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果C.飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态D.牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的【解析】选A、C。牛顿第一定律告诉我们，物体不受力时，将保持原有的运动状态，A正确；在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于受到摩擦力，摩擦力改变其运动状态，使木块最终停下来，B错误；飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态，而上半身由于惯性，继续运动，从而跌倒，C正确；牛顿第一定律虽然无法用实验直接验证，但是它是在事实基础上，经过科学推理得出的结论，牛顿第一定律是成立的，D错误。故选A、C。2.在磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上相对桌面静止。关于小球与列车的运动，下列说法正确的是()A.如果小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进B.如果小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进C.如果小球不动，则磁悬浮列车一定静止D.磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动【解析】选B。若小球向前滚动，知小球的速度大于列车的速度，小球速度不变，可知列车的速度在减小，故A错误；若小球向后滚动，小球速度不变，知列车的速度大于小球的速度，可知列车的速度在增加，做加速运动，B正确；若小球不动，知小球的速度始终与列车速度相等，磁悬浮列车速度不变，可能静止也可能做匀速直线运动，C错误；磁悬浮列车紧急刹车时，小球由于惯性，保持原来的运动状态，所以小球运动的速度大于列车的速度，即小球相对于列车要向前滚动，D错误。故选B。【补偿训练】1.关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是()A.只要物体的速度大小不变，其运动状态就不变B.只要物体的速度方向不变，其运动状态就不变C.只要速度的大小和方向中有一者改变，物体的运动状态就改变D.只有速度的大小和方向都改变，物体的运动状态才改变【解析】选C。物体运动状态的改变是指物体速度的变化，因为速度为矢量，只要速度的大小和方向中有一者改变，物体的运动状态就改变。则C项正确，A、B、D错误。2.做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是()A.悬浮在空中不动B.速度逐渐减小C.保持一定速度向下做匀速直线运动D.无法判断【解析】选C。物体自由下落时，仅受重力作用，重力消失以后，物体将不受力，根据牛顿第一定律的描述，物体将以重力消失瞬间的速度向下做匀速直线运动，则C正确，A、B、D错误。三惯性与惯性定律1.全方位认识惯性：(1)物体本身具有维持原有运动状态的属性。(2)惯性大小只由物体质量决定，与其他因素无关。(3)惯性不是一种力，找不出这个“力”的施力物体。(4)惯性不能被克服。2.惯性定律：物体不受力时，惯性表现为维持原有运动状态；物体受力时，惯性表现为运动状态改变难易。【典例示范】下列关于惯性的说法