高中物理 第四章 牛顿运动定律 牛顿第一定律课件.pdf

第四章牛顿运动定律1.牛顿第一定律C 新课程标准学业质量目标1.理解牛顿第一定律。合格性1.形成惯性的概念,并会解释有关现象。2.能用牛顿第一定律解释考试2.领悟理想实验的魅力，激发学习和探索的兴趣。生产生活中的有关现象、选择性1.会区分惯性定律和惯性，理解力和运动的关系。解决有关问题。1考试2.探究力和运动的关系，并获得结论。_J必备知识自主学习一、亚里士多德的理论、伽利略的研究【情境思考】随着科技的不断发展，伽利略的“理想实验”能否变成真正的科学实验?1.对力与运动关系的认识过程比较漫长，把下列代表人物与其观点对应连线。伽利略(1564-1642)力不是维持物体运动 的原因必须有力作用在物体 上，物体才能运动；没有力的作用，物体 就要静止在一个地方笛卡儿(1596-1650)如果运动中的物体没 有受到力的作用，它 将继续以同一速度沿 同一直线运动，既不 停下来也不偏离原来 的方向2.(1)斜面实验:让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面,如果没有摩 擦，小球将上升到原高度。减小第二个斜面的倾角,小球滚动的距离增大，但所 达到的高度相同。当第二个斜面放平,小球将永远运动下去。(2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。二、牛顿第一定律、惯性及惯性大小的量度【情境思考】历史上有人提出过这种环游世界的方式:游客乘坐热气球悬浮在一定高度，由于 地球的自转，一昼夜就可以环游世界。这个设想可行吗？提示：不行,热气球相对地面上的物体仍然保持静止。1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力 迫使它改变这种状态为止。.2.惯性:一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。把物体 本身要保持运动状态不变的性.质,叫作惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。3.惯性的表现：物体运动状态改变的难易程度。.4.惯性的量度:对于任何物体,决定它们惯性大小的唯一因素就是它们的质量；（口诀:物体有惯性，不论动与静。惯性是属性，大小质量定。）【易错辨析】(1)必须有力作用在物体上，物体才会运动。(X(2)物体的运动状态改变指的是速度的改变。(V(3)任何物体只要运动状态不变,它一定不受外力作用。(4)物体运动的速度越大，惯性越大。(X)(5)力无法改变物体的惯性。()关范力合作学习知识点一伽利略的理想实验1.实验目的:研究力和运动的关系。2.实验方法:理想实验法。3.实验步骤：h(1)让小球从第一个斜面由静止滚下,冲上第二个斜面。(2)如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。(3)减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同。(4)当第二个斜面平放时，小球将永远运动下去。4.实验结论:力不是维持物体运动的原因。【典例示范】【典例】理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设计了一个如图所示 的理想实验,他的设想步骤如下：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；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；如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面，小球将沿水平面持续做匀 速运动。请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列（只要填写序号即 可）。在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下 列有关事实和推论的分类正确的是 OA.是事实,是推论 B.是事实,是推论 C.是事实,是推论 D.是事实,是推论【解析】本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理,将实验理想化,并符合物 理规律，得到正确的结论。是可靠事实，因此放在第一步,是在斜面上无 摩擦的设想,最后推导出水平面上的理想实验。因此正确顺序是。是事实，是推论,故选项B正确。答案：B【素养训练】（多选）关于伽利略的斜面实验,下列描述正确的是A.伽利略的斜面实验对于任意斜面都适用，都可以使小球在另一个斜面上升到 同样的高度B.只有斜面光滑时，才有可能重复伽利略斜面实验C.在伽利略斜面实验中，只有右侧斜面“坡度”较缓才有可能使小球上升到同 样高度D,设想在伽利略斜面实验中，若斜面光滑,并且使右侧斜面变成水平,则可以使 小球沿水平面运动到无穷远处【解析】选B、Do在伽利略斜面实验中，必须是阻力不计（斜面光滑）时，小球才 能在另一个斜面上升到相同高度,而不用管另一个斜面的倾角多大,所以A、C项 错,B项正确；当右侧斜面的倾角减小到0。时，小球仍欲在右侧斜（水平）面上升 到同样高度,所以D项中的设想是合理的。【加固训练】1.伽利略理想实验揭示了(A.若物体运动,那么它一定受力B.力不是维持物体运动的原因C.只有受力才能使物体处于静止状态D.只有受力才能使物体运动解析【解析】选B。伽利略理想实验指出：如果水平面没有摩擦，那么在水平面上的 物体一旦获得某一速度,物体将保持这一速度一直运动下去，而不需要外力来维 持,运动和静止都不需力来维持，故B正确，A、C、D错误。2.在物理学史上,正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是（）A.亚里士多德、伽利略B.伽利略、牛顿C.伽利略、笛卡儿D.亚里士多德、笛卡儿 二【解析】选B。伽利略通过“理想斜面”实验推翻了“力是维持物体运动的原 因”的观点，而牛顿在大量实验的基础上，通过逻辑推理，归纳总结出了牛顿第 一定律，即惯性定律,故B正确。一_一 知识点二牛顿第一定律1.牛顿第一定律内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状 态为止。2.牛顿第一定律的内涵：(1)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态的性质-惯性。.运动的物体会保持原速度匀速直线运动，静止的物体会保持静止。(2)力是改变物体运动状态的原因,只有受到力的作用,物体的运动状态才会改 变。3.运动状态：(1)描述物体运动状态的唯一因素速度。(2)速度是一个矢量,既有大小又有方向,所以运动状态改变有如下三种情况:速度的大小变化,方向不变。速度的方向变化,大小不变。速度的大小和方向同时改变。【典例示范】【典例】如果正在空中自由下落的物体的重力突然消失,那么它的运动状态应该是（）A.悬浮在空中不动B.运动速度逐渐减小C.做竖直向下的匀速直线运动.D.以上三种情况都有可能 一【解析】选C。空中自由下落的物体仅受重力作用，如果重力突然消失，它就不 受外力作用，撤去外力作用的物体应该保持它撤去外力时的运动状态，所以该物 体应该做竖直向下的匀速直线运动,C正确。.解析【素养训练】（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的作用时的运动规律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 原来的运动状态解析；【解析】选A、B、D。牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用时将保持匀速 直线运动状态或静止状态,故A正确；不受外力作用叱由于惯性的作用，物体的 运动状态保持不变,故B正确；水平地面上滑动的木块最终要停下来,是因为木块 受到了摩擦力的作用，故C错误;力是改变物体运动状态的原因，故物体运动状态 发生改变时,一定受到了外力的作用，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，故D正确。【加固训练】,关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（）A.牛顿第一定律可以用实验直接验证B.由于不受力的物体不存在，因此牛顿第一定律没有实际意义C.牛顿第一定律就是惯性D.当物体受到的外力为零时，物体可能做匀速直线运动.【解析】选D。牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括出来的科学理论，而不 是直接通过实验得出的，但它符合物理规律,故有一定的物理意义,A、B错误;牛 顿第一定律是描述运动和力的关系的定律，惯性是物体的性质,C错误；由一定律的内容可知D正确。正出而孥知识点三惯性与质量1.惯性的“三性”：普遍性一切物体都有惯性,惯性是物体的固有属 性相关性惯性仅与质量有关唯一性质量是物体惯性大小的唯一量度提醒:惯性大小的唯一影响因素是质量，与速度、力、运动状态、所处位置等其 他一切因素均无关系。2.惯性与惯性定律:惯性惯性定律基本 含义物体本身固有的一种属 性物体运动的规律（牛顿第一定律）理解要点j与是否运动无关，与 速度大小无关与是否受力无关与所在位置无关只与质量有关无法用实验直接验证,它所描述的是 一种理想状态，即不受力的状态 当物体所受合力为0时,其效果跟不 受力作用相同，但“所受合力为0”不 能说成“不受力作用”与力 匕A无关/X曰_工由佳杜强调了力的作用效果一一改变运动状提醒:物体具有惯性是没有附加限制条件的,而惯性定律是一种规律。【典例示范】典例如图所示,在匀速行驶的火车车厢内，有一人从B点正上方相对车厢静止释放一 个小球,不计空气阻力,则小球（）A.可能落在A处B.一定落在B处C.可能落在C处D.以上都有可能【解析】选B。由于惯性,时间内，两者水平位移相一【素养训练】漫画中的情景在公交车急刹车时常会出现。为提醒乘客注意,公交公司征集到 几条友情提示语,其中对惯性的理解正确的是（）A.站稳扶好,克服惯性B.稳步慢行,避免惯性C.当心急刹，失去惯性D.谨防意外，惯性恒在【解析】选D。惯性是具有的保持原来运动状态的性质，是物体固有的属性，不 能被克服或避免，也不会失去，故A、B、C错误；当公交车突然刹车叱公交车和 乘客的脚同时受到阻力的作用而停止运动，而乘客的上半身由于惯性,继续保持 向前的运动状态而向前倾倒，所以谨防意外，惯性恒在是对惯性的正确理解。故 D正确。【加固训练】打水漂是人类最古老的游戏之一（如图），仅需要一块小瓦片,在手上呈水平放置后,用力水平飞出，瓦片擦着水面飞行,瓦片不 断地在水面上向前弹跳,直至下沉。下列判断正确的是（）A.飞出时的初速度越大,瓦片的惯性一定越大B.飞行时所用时间越长,瓦片的惯性一定越大C.飞出去的距离越长,瓦片的惯性一定越大D.瓦片的质量越大,惯性一定越大【解析】选D。惯性是物体本身具有的一种性质，惯性的大小只与物体的质量有 关，所以瓦片的质量越大,惯性一定越大，与初速度、时间、飞行距离无关，故A、B、C错误,D正确。【拓展例题】考查内容:惯性的应用实例【典例】如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀 速直线运动状态时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉 动。当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安 全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车可能的运动方向 和运动状态是（）A.向左行驶,突然刹车B.向右行驶,突然刹车C.向左行驶,匀速直线运动 D.向右行驶,匀速直线运动【解析】选B。当汽车匀速行驶叱摆锤与汽车无相对运动，所以不会向右摆动,故C、D错误；当汽车向右行驶,突然刹车时，车速减小，而摆锤由于惯性仍保持原 有的速度向右运动,故A错误,B正确。力与运动的关系的探索亚里士多德 _ _ 伽利略(前 384-前 322J(1564-1642)笛卡尔(1596-1650)牛顿(1643-1727)必须有力的作用在物体 上，物体才能运动；没 有力的作用，物体就要 静止在一个地方由理想斜面实验得出如果运动中的物体没有 结论：力不是维持物受到力的作用，它将继 体运动的原因 续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也 不偏离原来的方向物体总保持匀速直线运 动状态或静止状态，除 非作用在它上面的力迫 使它改变这种状态情境模型素养【生活情境】情境：在杂技表演中有一个节目叫“胸口碎大石”，让一个人躺在两个凳子上,找一块大石头压在 人身上,然后另一个人用大锤砸石头，把石头砸成几块。探究:这个节目所选石头，在人能承受的范围内，是越大越好还是越小越好?为什么?替案【解析】因为石头质量越大，其惯性就越大。石头的运动状态就越难改变，所以 人受到的附加冲击力越小。故节目所选石头越大越好。答案:见解析【生活情境】情境:热爱劳动的同学应该都接触过这样一个现象:锤头松了，锤柄在板凳撞几下，锤头就紧紧套在锤柄上。一 探究：(1)解释一下为什么会这样？(2)是锤头在下效果好,还是锤柄在下效果好?【解析】锤柄撞击板凳后停止运动,锤头由于惯性会继续向下运动。(2)锤柄在下效果好。锤头的质量大，惯性大,能够相对运动得更远。答案:见解析课堂检测素养达标1.（多选）科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重 说法符合历史事实的是（）A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变B.伽利略通过“理想实验”得出结论:一旦物体具有一定速度,如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同 一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向D.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质解析【解析】选B、C、Do亚里士多德认为物体的运动需要力来维持,A错误;伽利略 通过“理想实验”得出：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速 度永远运动下去,B正确；笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它 将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，c正确；由 牛顿第一定律知,D正确。2.就一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以解释,其中正确的是A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式 螺旋桨飞机的速度。这表明,可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性变小了C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,这会改变它的惯性D.摩托车转弯时,车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍潸岛田福斜,通过调控人和车的惯性达到转弯的目的【解析】选c。D错误,C正确o，质量越大，惯性越大，故A、B、3.我国道路交通安全法规定:各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须 系好安全带，这是因为（）A.系好安全带可以减小惯性B.系好安全带可以增大惯性C.系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害D.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害【解析】选D。安全带对人和车的惯性无影响,A、B错误；系好安全带主要是防 止刹车时，人因为惯性仍向前运动而造成的伤害，故C错误,D正确。一解析4.如图所示（俯视看）以速度v匀速运动的列车车厢里有一水平桌面,桌上有一静 止小球,突然沿图中虚线所示路线从A运动到B,这时列车正在（）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【解析】选A。小球与水平面间的摩擦可以不计，所以小球在水平面内不受力作 用，始终与列车一起向前做匀速直线运动，发现小球沿如图（俯视图）中的虚线从 A点运动到B点。则列车和桌子的速度慢下来，小球要保持以前的速度继续运行,所以会向前运动。出现如图的曲线,是因为桌子跟着列车向南拐弯，而小球要保 持匀速直线运动。故A正确，B、C、D错误。5.（多选）如图所示,物体B在气球A的带动下匀速上升,运动到某一时刻,连接A和B的绳子断开，关于A、B后来的运动情况正确的是（不考虑空气阻力）（：A.A仍做匀速上升运动B.A以初速度v变速上升C.B做自由落体运动D.B做竖直上抛运动【解析】选B、Do物体B与气球A整体匀速上升，说明气球的浮力与A、B的总重 力等大反向，绳子断后，由于惯性B仍有向上的速度，在重力作用下,B将做竖直上 抛运动，故C错误,D正确；对气球A,因绳子断后，浮力大于A的重力，合力向上,所 以A的运动状态发生改变，故A错误,B正确。