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第四章牛顿运动定律第1节牛顿第一定律第四章牛顿运动定律学习目标核心素养形成脉络1.知道伽利略的理想实验及其推理过程,知道理想实验是科学研究的重要方法.(难点)2.理解牛顿第一定律的内容及意义.(重点)3.明确惯性的概念,会解释有关的惯性现象.(难点)一、理想实验的魅力1.亚里士多德的观点:必须有力作用在物体上,物体才能;没有力的作用,物体就要.即力是维持物体的原因.运动静止运动2.伽利略的观点(1)理想实验:让小球沿第一个斜面从静止状态开始向下运动,然后冲上第二个斜面,如果没有摩擦,小球上升的高度与释放时的高度.减小第二个斜面的倾角,小球滚动的距离.科学推论:当将第二个斜面放平时,小球将会.(2)结论:力不是物体运动的原因,而是物体运动状态的原因.相同增大永远运动下去维持改变3.笛卡尔的观点:如果运动中的物体没有受到的作用,它将继续以沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向.力同一速度二、牛顿物理学的基石——惯性定律牛顿第一定律:一切物体总保持状态或状态,除非作用在它上面的力这种状态.牛顿第一定律又叫.三、惯性与质量1.惯性:物体保持原来状态或状态的性质.2.惯性的量度:是物体惯性大小的唯一量度.匀速直线运动静止迫使它改变惯性定律匀速直线运动静止质量判一判(1)伽利略理想斜面实验是不科学的假想实验.()(2)理想实验所得到的结论是不可靠的.()(3)伽利略的“理想实验+科学推论”的方法是一种科学方法.()(4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性.()(5)物体运动速度越大,惯性越大.()(6)力无法改变物体的惯性.()××√××√做一做如图所示(俯视图),以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面,桌面上的A处有一小球.若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动.则由此可判断列车()A.减速行驶,向南转弯B.减速行驶,向北转弯C.加速行驶,向南转弯D.加速行驶,向北转弯答:A想一想冰壶是冬奥会的正式比赛项目.如果冰壶在冰面上运动时不受阻力作用,它将如何运动?答:根据牛顿第一定律,冰壶的运动状态将不发生变化,即它将保持匀速直线运动状态不变.对牛顿第一定律的理解1.伽利略理想实验的方法和意义(1)“科学推理”的方法实验事实: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.推理1:如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度.推理2:减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍要达到原来的高度.推理3:继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球将沿水平面永远运动下去.实验结论:力不是维持物体运动的原因.(2)意义:伽利略在理想实验中所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,它标志着物理学的真正开端,使人类对自然的认识由经验型转变为科学理论型.伽利略对科学的贡献就在于推翻直觉的观点而用新的观点代替它.2.物体运动状态的变化当物体的速度发生变化时,这个物体的运动状态即发生了变化.物体的运动状态变化有以下三种情况:(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)速度的大小和方向都发生改变.3.对牛顿第一定律的理解命题视角1对伽利略理想实验的理解理想实验有时能更深刻地反映自然规律.伽利略设想了一个理想实验,如图所示,实验步骤如下,其中有一个是实验事实,其余是推论.①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度.②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面.③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度.④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成一水平面,小球要沿水平面永远运动下去.请将上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列:___________________________(只要填写序号即可).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()A.①是事实,②③④是推论B.②是事实,①③④是推论C.③是事实,①②④是推论D.④是事实,①②③是推论[思路点拨]理解理想实验,应注意以下几点:(1)真实实验是一种实践活动,是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验.(2)理想实验是一种思维活动,是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验.(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的.[解析]体会伽利略的理想实验,可知排列顺序为②③①④,分类正确的是选项B.[答案]②③①④B命题视角2对牛顿第一定律的理解(多选)(2019·郑州高一检测)关于牛顿第一定律的理解正确的是()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,物体的运动状态保持不变C.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D.飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态[思路点拨]解答本题需把握以下两点:(1)力不是维持物体运动的原因.(2)力是改变物体运动状态的原因.[解析]牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态,A、B正确;牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系,力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于受到摩擦阻力的作用而改变了运动状态,飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而改变了原来的运动状态,C错误,D正确.[答案]ABD力和运动的关系(1)力的作用效果是使物体发生形变或速度发生改变,而速度的改变就意味着物体的运动状态发生了改变,因此,力的作用效果是改变了物体的运动状态,也可以说“力是使物体运动状态改变的原因”.(2)力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因,物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用.反之亦然.【通关练习】1.围绕“力与运动”的关系的认识与研究人类经历了漫长的历史时期,下列叙述不符合历史事实的是()A.亚里士多德根据“用力推车,车子前进,停止用力,车子就停下来”这一现象,提出了力是维持物体运动的原因B.亚里士多德在分析“推车问题”时,只强调了推力,而忽视了摩擦力的作用,因而得到了错误的结论C.伽利略用自己设计的理想实验,观察到了没有摩擦力的作用时小球就可以以恒定的速度运动下去,从而推翻了力是维持物体运动的原因的错误结论D.伽利略的理想实验虽然是假想实验,无法完成,但由此得到的结论是可靠的解析:选C.围绕“力与运动”的关系的认识,由物理学史可知A、B两选项是正确的;在伽利略的实验中不可能真正观察到无摩擦力时小球以恒定速度做直线运动这一现象,故C选项错误;“理想实验”是人们假想的实验,但是由此推理得到的结论是可靠的,故D选项正确.2.(2019·山西泰化高一期末)根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是()A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位置B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方解析:选C.起跳后,竖直方向向上加速,之后做竖直上抛运动,水平方向保持起跳前的速度做匀速直线运动;车速如果不变(静止或匀速),则人和车水平方向相对静止;车如果加速,人们相对滞后,掉在后面;车如果减速,人相对超前,掉在前面.对惯性的理解和应用1.惯性与质量(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.(2)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(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,始终具有且与外界条件无关;力只有在物体间相互作用时才有,离开了物体就无所谓力.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.对同一物体,力越大,运动状态越易改变;惯性越大,运动状态越难改变.(3)惯性与物体的受力情况无关.惯性与力的区别可由下表反映:惯性力物理意义物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质物体间的相互作用存在条件是物体本身的固有属性,始终具有,与外界条件无关力只有在物体间发生相互作用时才有量度有大小(无具体数值,也无单位),无方向有大小、方向、作用点及单位3.惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量,惯性是物体本身固有的属性.(2)一切物体都具有惯性,和物体是否有速度及速度的大小无关.命题视角1对惯性的理解(2019·湖南邵阳学业水平考试)关于惯性的大小,下面说法中正确的是()A.两个质量相同的物体,速度大的不容易停下来,所以速度大的物体惯性大B.在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C.推动地面上静止的物体,要比维持这个物体做匀速运动所需的力大,所以物体静止时惯性大D.两个质量相同的物体,不论速度大小,它们的惯性的大小一定相同[思路点拨]惯性是物体本身的一种基本属性,其大小只与质量有关,质量越大、惯性越大;惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢没有任何关系。[解析]物体的惯性只与物体的质量有关,两个质量相同的运动物体,惯性大小相等,与速度和所处位置无关,故A、B、C错误,D正确.[答案]D命题视角2对惯性现象的分析如图所示,一个盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别用绳悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球.容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态.当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)()A.铁球向左,乒乓球向右B.铁球向右,乒乓球向左C.铁球和乒乓球都向左D.铁球和乒乓球都向右[解析]静止的小车突然向右运动,即向右加速运动,由于与同体积的“水球”相比,铁球质量大、惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的“水球”的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起向右加速运动,所以当小车突然向右运动时,铁球相对于小车向左运动.同理,由于乒乓球与同体积的“水球”相比,质量小、惯性小,故乒乓球相对于小车向右运动.[答案]A1.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.2.惯性的表现形式(1)在不受力的条件下,惯性表现为保持原来的运动状态,有“惰性”的意思.(2)在受力的条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度,质量越大,惯性越大,运动状态越难改变.3.惯性现象的分析方法(1)明确研究对象原来的运动状态.(2)明确当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时,这一部分的运动状态的变化情况.(3)该物体由于惯性将保持怎样的运动状态,判断最后会出现什么现象.【通关练习】1.(2019·西藏拉萨高一期中)关于物体的惯性,下列说法中正确的是()A.骑自行车的人,上坡前要紧蹬几下,是为了增大惯性冲上坡B.子弹从枪膛中射出后,在空中飞行速度逐渐减小,因此惯性也减小C.宇航员在绕地球飞行的宇宙飞船中,可以“飘来飘去”,是因为他的惯性消失了D.做自由落体运动的小球,速度越来越大,但惯性不变解析:选D.惯性的大小只与物体的质量有关,与其他因素无关,骑自行车的人质量没有改变,所以惯性不变,故A错误;子弹从枪膛中射出后质量不变,惯性不变,故B错误;宇航员在绕地球飞行的宇宙飞船中,可以“飘来飘去”,处于完全失重状态,有质量就有惯性,故C错误;做自由落体运动的小球,质量不变,惯性不变,故D正确.2.交通法规中规定,坐在小汽车前排的司机和乘客都应系上安全带,这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害()A.车速太快B.车速太慢C.紧急刹车D.突然启动解析:选C.小汽车车速太快或太慢时,只要速度不发生变化,人就不会向前冲或向后仰,所以人不会受伤,故选项A、B不符合题意;当紧急刹车时,车停止而人由于惯性向前冲,安全带可以防止人冲向前而受伤,故选项C符合题意;突然启动时,人会向后仰,此时有靠背支撑,安全带不起作用,故选项D不符合题意.
本文标题:2019-2020学年高中物理 第四章 第1节 牛顿第一定律课件 新人教版必修1
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