2019-2020学年高中物理 第5章 研究力和运动的关系 1 牛顿第一定律课件 沪科版必修1

5．1牛顿第一定律第5章研究力和运动的关系第5章研究力和运动的关系1.了解力是改变物体运动状态的原因．2.了解牛顿第一运动定律，并能用牛顿第一定律解释生活中的有关问题．(重点)3．了解惯性概念，知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度．(重点)一、重新习惯地球上的生活航天员回到地球上所谈的感受中蕴含着一个深刻的物理道理，那就是__________的关系．运动和力二、伽利略的实验和牛顿的总结1．伽利略的实验2．牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持______________状态或______状态，直到______迫使它______运动状态为止．(2)意义：揭示了力和运动的关系，力不是______物体运动的原因，而是______物体运动状态的原因．匀速直线运动静止外力改变维持改变1．伽利略斜面实验虽具有实验的特点但不是真实的实验，是理想实验，由此得到的结论可靠吗，为什么？提示：可靠．伽利略的斜面实验是建立在可靠的事实基础上的，以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．三、惯性有大小吗1．惯性是物体的______属性，与物体的受力情况及运动情况______．2．______是物体惯性大小的唯一量度．______越大，物体的惯性越大，物体的运动状态越难改变．固有无关质量质量2．如图所示，当用铅笔猛击纸条时，纸条离开桌面，而钢笔帽依然竖立在桌上未倒．为什么？提示：纸条对钢笔帽的摩擦力作用时间很短，钢笔帽因惯性而保持原有的静止状态．对牛顿第一定律的理解1．惯性的概念定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性．2．力的含义定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”，这句话指明了力的作用效果，即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，这一点明确了力与运动的关系．3．牛顿第一定律的得出牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，但是由它得出的一切结论都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的．4．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．(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发生改变．(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力时的状态，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．(多选)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的结果D．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[思路点拨]解此题的关键是正确理解力和运动的关系．[解析]牛顿第一定律描述的是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；牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于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运动状态，C错误，D正确．[答案]ABD关于牛顿第一定律的问题的注意事项(1)力是改变物体运动状态的原因是指合外力不为零时，物体运动状态发生改变．但力与速度的大小、方向之间没有必然的关系．(2)物体不受力或物体所受合外力为零时，物体运动状态不发生改变．1.(多选)关于牛顿第一定律的理解，正确的是()A．牛顿第一定律只是揭示了物体具有惯性，因此也叫惯性定律B．牛顿第一定律描述物体不受外力作用时的运动规律，故物体不受力时才有惯性C．牛顿第一定律既揭示了物体不受外力作用时的运动规律，又揭示了运动状态改变的原因D．在任何情况下，物体都有惯性解析：选CD.牛顿第一定律既揭示了力和运动的关系，也揭示了物体具有惯性，故不能认为牛顿第一定律只揭示了物体具有惯性，故A项错误；一切物体都有惯性，物体的运动不需要力来维持，惯性是物体固有的属性，物体不论处于什么状态，都有惯性，与是否受力无关，故B项错误，D项正确；牛顿第一定律既揭示了物体不受外力作用时的运动规律，又揭示了力是改变物体运动状态的原因，故C项正确．对惯性的理解要点理解“惯性”的本质惯性是物体的固有属性．一切物体在任何时刻、任何情况下都具有惯性．与物体的受力情况和运动情况无关“惯性”与“第一定律”的区别牛顿第一定律是研究物体在不受外力作用时如何运动的问题，是一条运动定律，它指出了“物体保持匀速直线运动状态或静止状态”的原因．而惯性是“物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态”的特性；两者完全不同要点理解“惯性”与“力”的区别(1)物理意义不同：惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质；而力是指物体对物体的作用．惯性是物体本身的属性，始终具有这种性质，与外界条件无关；力则只有物体与物体发生相互作用时才有，离开了物体就无所谓力(2)构成的要素不同：惯性只有大小，没有方向和作用点，而大小也没有具体数值，无单位；力是由大小、方向和作用点三要素构成，它的大小有具体的数值，单位是牛顿(3)惯性是保持物体运动状态不变的性质；力的作用则是改变物体的运动状态要点理解“惯性”与“外力作用”的关系物体原来具有某个速度，则惯性力图使其继续保持这一速度，但力图保持与能否保持则是不同的．当物体受到合外力为零时，物体可保持这个速度，当物体所受合外力不为零时，物体运动状态就发生了变化．物体的惯性和外力作用这一对矛盾的对立统一，形成了宏观物体的形形色色的各种复杂的运动．如果没有外力，物体也就没有复杂多样的运动形式；如果没有惯性，物体的运动状态改变不需要力的作用下列说法中正确的是()A．掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小，可以用手去接B．用力打出的乒乓球速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接C．相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大D．相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车运动状态变化大[思路点拨]物体具有总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质，即惯性．比较惯性大小，由质量确定．[解析]因为惯性的大小仅由质量来决定，铅球质量很大，其惯性大，尽管速度不大，但是运动状态很难改变，故不能用手接．乒乓球则与其相反，运动状态容易改变，尽管速度很大，也可以用手去接，所以选项A、B是错误的．由C选项知，两辆相同的车应具有相同的惯性，至于为什么初速度大的物体运动的时间会长一些，应该这样理解：由于两物体所受的摩擦力相同，物体做减速运动的加速度大小相同，相同时间内速度的变化相同，初速度大的运动时间就长，但其运动状态改变的难易程度是相同的．由此可见，C选项说法是错误的，两物体的惯性一样大．[答案]D惯性是物体的固有属性，其大小与质量有关，与是否运动或是否受力无关．2.下列关于惯性的说法中正确的是()A．静止的物体有惯性，外力使它运动起来以后，惯性就被克服了B．运动的物体有惯性，外力使它停止以后惯性就被克服了C．物体运动状态改变时才有惯性D．惯性是物体的固有属性，不随运动状态变化而变化解析：选D.惯性是物体的固有属性，不随运动状态变化而变化，故D正确，C错误，有外力作用，物体运动状态发生改变，但运动状态改变不等于惯性的改变，“克服惯性”“惯性消失”说法是错误的，故A、B错误．惯性在生活中的应用卡车或拖拉机的后面，常挂有拖车．当拖车装满了货物后，质量很大，惯性也很大．汽车紧急刹车时，如果刹车装置在车头，前面的机车停住了，而后面的拖车由于惯性却仍按原来的速度往前冲，在短时间内将产生巨大的破坏力，甚至造成翻车事故．在实践中，人们找到一个借助拖车惯性进行刹车的方法，如图所示，试解释其惯性刹车的原理．[思路点拨]解释其惯性刹车原理，关键要弄清楚惯性刹车的结构．[解析]如题图所示，在机车与拖车的连接处装上惯性刹车装置，也就是在连杆AB上套装一个弹簧，这个弹簧可以固定在拖车上的滑道C里滑动．当车头向前加速时，连杆利用顶在前面的挡圈把滑道向前拉，牵引拖车前进，当车辆紧急刹车时，AB杆突然停止牵引，可是拖车由于惯性还向前冲，滑道也随着向前运动，使弹簧迅速被压缩，这样一来，一起拉动后面的两个曲杆旋转，曲杆又带动装在后轮上的制动器，制动器动作，就会把拖车刹住．这种利用拖车惯性的制动不仅灵敏而且可靠．[答案]见解析“生活处处有物理”，只要用心就会发现更多的惯性在日常生活和生产中的应用．3.在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗．现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，请描述小车的运动情况并说明理由．解析：原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车向左运动，突然加速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出；②原来小车向右运动，突然减速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对碗向右洒出．答案：见解析