新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系1牛頓第一定律課件新人教版必修第一冊(cè)

1、第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.結(jié)合歷史上對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的研究過程,了解各個(gè)代表人物的觀點(diǎn).知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過程,知道依據(jù)邏輯推理把實(shí)際實(shí)驗(yàn)理想化的思想也是研究物理問題的重要方法之一.2.結(jié)合生活實(shí)例,認(rèn)識(shí)牛頓第一定律和慣性,會(huì)闡述牛頓第一定律的內(nèi)容,知道質(zhì)量是慣性大小的量度.進(jìn)一步理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,會(huì)解釋和慣性有關(guān)的現(xiàn)象,體會(huì)物理學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.1牛頓第一定律知識(shí)點(diǎn)一 理想實(shí)驗(yàn)的魅力1.日常生活中,我們有這樣的經(jīng)驗(yàn):馬拉車,車就前進(jìn),停止用力,車就停下來.是否有力作用在物體上物體就運(yùn)動(dòng),沒有力的作用物體就停止運(yùn)動(dòng)呢?馬不拉車時(shí),車為什么會(huì)停下來呢?答案:不是.馬不拉車時(shí)

2、,車會(huì)停下來是因?yàn)檐囀艿阶枇Φ淖饔?2.對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)歷程.代表人物主要觀點(diǎn)亞里士多德必須有力作用在物體上,物體才能 ;沒有力的作用,物體就要 在某個(gè)地方伽利略力不是 物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因笛卡兒如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以 .沿 運(yùn)動(dòng),既不會(huì)停下來,也不會(huì)偏離原來的方向運(yùn)動(dòng)靜止維持改變同一速度同一直線知識(shí)點(diǎn)二牛頓第一定律1.如圖所示,用力踢球,球向上運(yùn)動(dòng)起來.這個(gè)例子能否說明有力才有運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)需要力來維持的觀點(diǎn)是正確的?為什么?答案:不能.正是由于腳對(duì)球的力,改變了足球原來的靜止?fàn)顟B(tài),故力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.腳離開球后,球仍然向上運(yùn)動(dòng),故不是有

3、力才有運(yùn)動(dòng),力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.2.內(nèi)容:一切物體總保持 狀態(tài)或 狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它 這種狀態(tài).3.意義:牛頓第一定律揭示了 的關(guān)系,即力不是 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而是 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止改變運(yùn)動(dòng)和力維持改變知識(shí)點(diǎn)三慣性與質(zhì)量1.我們知道,地球在自西向東自轉(zhuǎn),當(dāng)你向上跳起來以后,為什么還落到原地,而不落到原地的西邊?答案:人在地球上,隨地球的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng),人豎直向上跳起后,仍具有隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)的速度,人總在原地的正上方,故人向上跳起后再落下時(shí)仍會(huì)落在原地.2.如圖所示,要求不直接用手接觸塑料板和雞蛋,把雞蛋放入水中,手中只有一根木棒.試用慣性知識(shí)解決把雞蛋放入水

4、中的難題.答案:用木棒猛擊塑料板,使塑料板飛出,而雞蛋由于慣性仍保持原來的靜止?fàn)顟B(tài),在重力作用下就會(huì)下落入杯中.3.慣性:物體保持原來 狀態(tài)或 狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性.4.慣性的量度: 是慣性大小的唯一量度.勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止質(zhì)量小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的在括號(hào)內(nèi)打“”,錯(cuò)誤的打“”).1.亞里士多德認(rèn)為物體的自然狀態(tài)是靜止,只有當(dāng)它受到力的作用時(shí)才會(huì)運(yùn)動(dòng).( )2.伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)推出,如果沒有摩擦,在水平面上的物體,一旦具有某一個(gè)速度,將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去.( )3.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),物體必定受到了力的作用.( )4.牛頓第一定律是一條實(shí)驗(yàn)定律,它是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)

5、的基礎(chǔ)上得出的.( )5.乒乓球可以快速抽殺,是因?yàn)槠古仪驊T性小.( )6.運(yùn)動(dòng)速度大的物體,不能很快停下來,是因?yàn)樗俣却髸r(shí),慣性也大.( ) 探究一理想實(shí)驗(yàn)的魅力問題情境為了駁斥力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因的觀點(diǎn),伽利略設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn):讓一個(gè)小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動(dòng),小球?qū)ⅰ皼_”上另一個(gè)斜面.如果沒有摩擦,小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度.1.如果另一個(gè)斜面的傾角減小,小球到達(dá)的高度和運(yùn)動(dòng)的距離如何?答案:小球仍將到達(dá)原來的高度,但是運(yùn)動(dòng)的距離更長.2.當(dāng)另一個(gè)斜面的傾角繼續(xù)減小,斜面最終變?yōu)樗矫鏁r(shí),小球的運(yùn)動(dòng)將會(huì)怎樣?答案:小球的速度不增大也不減小,小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng).3.以上現(xiàn)象說明什么?答

6、案:如果沒有摩擦,沿水平面運(yùn)動(dòng)的小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,并不需要力來維持.以上現(xiàn)象說明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.4.有人認(rèn)為伽利略斜面實(shí)驗(yàn)為理想實(shí)驗(yàn),無法驗(yàn)證,故不能揭示自然規(guī)律,該說法是否正確?為什么?答案:該說法錯(cuò)誤.伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想,它建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上,想象著把實(shí)際中存在、影響物體運(yùn)動(dòng)的摩擦力去掉,抓住事物的主要因素,忽略次要因素,從而揭示自然規(guī)律.這種依據(jù)邏輯推理把實(shí)際實(shí)驗(yàn)理想化的思想也是研究物理問題的重要方法之一.過程建構(gòu)伽利略的理想實(shí)驗(yàn).(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:水平面上的物體,一旦具有某一速度,假設(shè)沒有摩擦,物體將保持這個(gè)速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,即物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維

7、持.(2)思想方法與意義.伽利略用“實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn).第一次確立了物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位.初步揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而恰恰是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.【典例1】理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律.伽利略設(shè)想了一個(gè)理想斜面實(shí)驗(yàn),如圖所示.實(shí)驗(yàn)步驟如下.減小右側(cè)斜面的傾角,小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來的高度.兩個(gè)對(duì)接的斜面,讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下,小球?qū)L上另一個(gè)斜面.如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r(shí)的高度.繼續(xù)減小右側(cè)斜面的傾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng).(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的步驟按照正確的順序排列

8、.(只寫序號(hào)即可).(2)在上述步驟中,有的屬于可靠的事實(shí),有的則是理想化的推論.下列關(guān)于事實(shí)和推論的分類正確的是.A.是事實(shí),是推論B.是事實(shí),是推論C.是事實(shí),是推論D.是事實(shí),是推論解析: (1)伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的步驟按照正確的順序排列是.(2)由于現(xiàn)實(shí)生活中,小球在斜面上滾動(dòng)時(shí)不可能不受摩擦力的作用,所以實(shí)驗(yàn)步驟都是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的合理推理,實(shí)驗(yàn)步驟是可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí),故選項(xiàng)B正確.答案:(1)(2)B探究二牛頓第一定律問題情境1687年,英國物理學(xué)家牛頓在笛卡兒、伽利略等人工作的基礎(chǔ)上,撰寫自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書,提出了動(dòng)力學(xué)的一條基本定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非

9、作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài).這就是牛頓第一定律,它與牛頓第二定律、牛頓第三定律構(gòu)成了牛頓力學(xué)的完整體系.1.牛頓第一定律中的“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”說明力與運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系?“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”說明物體具有什么性質(zhì)?答案:“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”說明一切物體都具有一個(gè)固有屬性慣性.2.根據(jù)牛頓第一定律思考,如果物體不受力的作用,物體將處于什么狀態(tài)?答案:原來靜止的物體,不受力時(shí)永遠(yuǎn)靜止;原來運(yùn)動(dòng)的物體,不受力時(shí)將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng).即物體不受力的時(shí)候有兩

10、種狀態(tài):靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).過程建構(gòu)對(duì)牛頓第一定律的理解.(1)明確了慣性的概念.牛頓第一定律揭示了物體具有一個(gè)重要屬性慣性,即物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).牛頓第一定律指出,一切物體在任何情況下都具有慣性,正因?yàn)槿绱?牛頓第一定律又叫慣性定律.(2)明確了力的含義.力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.(3)定性地揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系.任何物體,只要其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變,它所受的合力必然為0;反之,如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化,那么該物體必受到不為0的合力作用.【典例2】(多選)關(guān)于牛頓第一定律的說法,正確的是( )A.由牛頓第一定律可知,物體在任何

11、情況下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B.牛頓第一定律是依靠實(shí)驗(yàn)事實(shí),直接歸納總結(jié)得出的C.牛頓第一定律揭示了物體不受力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律D.牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,又揭示了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因解析:物體不受力時(shí)表現(xiàn)為處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律,是牛頓在伽利略等人研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)邏輯推理得出的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;牛頓第一定律明確了慣性的概念,揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,選項(xiàng)D正確.答案:CD探究三慣性與質(zhì)量問題情境1.在生活中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象,在路上奔跑的人被絆倒時(shí)總是向前傾倒(圖甲),

12、而慢走的人在滑倒時(shí)多是向后傾倒(圖乙).試分析其原因.甲乙答案:在路上奔跑的人被絆倒時(shí),首先是人的腳由于受力而停止向前運(yùn)動(dòng),而人的上半身由于慣性仍要前進(jìn),所以人總是向前傾倒;慢走的人在滑倒時(shí),腳所受阻力突然減小,腳的速度增大,而人的上半身由于慣性仍將維持原來較小的速度,所以人將向后傾倒.2.找兩個(gè)相同的瓶子,瓶中盛滿清水,用細(xì)繩分別系一個(gè)小鐵球、一個(gè)泡沫塑料小球置于水中,如圖甲所示.使瓶子突然向右加速運(yùn)動(dòng),觀察比較兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).看到的現(xiàn)象也許會(huì)讓你驚訝,小鐵球的情況正如你所想的一樣,相對(duì)瓶子向左運(yùn)動(dòng),但泡沫塑料球卻相對(duì)瓶子向右運(yùn)動(dòng),如圖乙所示.為什么會(huì)這樣呢?甲乙答案:因?yàn)橄嗤w積的水球

13、與相同體積的鐵球、泡沫塑料球的質(zhì)量不同,m鐵m水m泡沫.質(zhì)量越大,慣性越大,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變,故鐵球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變比瓶子中的水慢,所以鐵球會(huì)相對(duì)瓶子向左偏,而泡沫塑料球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變比瓶子中的水快,所以泡沫塑料球會(huì)相對(duì)瓶子向右偏.3.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來探究慣性和質(zhì)量的關(guān)系:一光滑斜面左側(cè)連接一粗糙水平長木板,使一小車從斜面上無初速度滑下,然后滑上木板,最終停下,記錄小車在木板上滑動(dòng)的距離.再將10 g、50 g的砝碼分別放到小車上并使小車從斜面上同一高度無初速度滑下,記錄的數(shù)據(jù)如下表所示.實(shí)驗(yàn)示意圖質(zhì)量情況小車滑出的距離小車33.00 cm小車+10 g砝碼36.20 cm小車+50 g

14、砝碼38.55 cm通過以上數(shù)據(jù)可以得到什么結(jié)論?答案:質(zhì)量越大,小車滑出的距離越遠(yuǎn),說明抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的能力越大,即慣性越大.過程建構(gòu)1.對(duì)慣性的理解.(1)普遍性:一切物體都具有慣性,慣性是物體的固有屬性.(2)唯一性:質(zhì)量是慣性大小的唯一量度.慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與其他因素(如受力情況、運(yùn)動(dòng)情況等)無關(guān).2.慣性的兩種表現(xiàn)形式.(1)在物體不受力的條件下,慣性表現(xiàn)為保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),有“惰性”的意思.(2)物體受到力時(shí),慣性表現(xiàn)為抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變.慣性大,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難改變;慣性小,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變.3.慣性的利用.當(dāng)我們需要物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變時(shí),應(yīng)盡可能減小

15、物體的質(zhì)量;當(dāng)我們需要物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變時(shí),應(yīng)盡可能增大物體的質(zhì)量.【典例3】從慣性的角度對(duì)生活中的現(xiàn)象進(jìn)行分析,下列解釋正確的是( )A.賽車的速度可以超過直升機(jī)的速度,這表明質(zhì)量小的物體可以獲得大的慣性B.射出槍膛的子彈在運(yùn)動(dòng)一段距離后連一件棉衣也穿不透,這表明它的慣性變小了C.火車運(yùn)行到不同的車站時(shí),經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂,這會(huì)改變它的慣性D.摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)車手要控制適當(dāng)?shù)乃俣群徒嵌?也就是調(diào)控人和車的慣性解析:慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大.賽車的質(zhì)量小,慣性小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;子彈、摩托車的速度改變,它們的慣性大小不變,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤;火車運(yùn)行到不同的車站時(shí),摘下

16、或加掛一些車廂時(shí)質(zhì)量改變,這會(huì)改變它的慣性,選項(xiàng)C正確.答案:C【典例4】公交車會(huì)廣播提示語“車輛轉(zhuǎn)彎,請(qǐng)抓好扶手”,這是為了避免轉(zhuǎn)彎時(shí)乘客( )A.向前傾倒B.向后傾倒C.向彎道的內(nèi)側(cè)傾倒D.向彎道的外側(cè)傾倒解析:公交車轉(zhuǎn)彎前,乘客具有與汽車相同的速度,當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí),由于慣性,乘客仍要保持原來的速度大小和方向,這樣轉(zhuǎn)彎時(shí)乘客有向彎道外側(cè)傾倒的趨勢(shì).所以車內(nèi)廣播提示語主要是提醒站著的乘客抓好扶手,以免車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)向外側(cè)傾倒.選項(xiàng)D正確.答案:D慣性現(xiàn)象的分析思路(1)明確研究的物體原來處在怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).(2)明確當(dāng)力作用在該物體的某一部分(或作用在與該物體有關(guān)聯(lián)的其他物體上)時(shí),這一部分(或其

17、他物體)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況.(3)該物體由于慣性將保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),判斷最后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象.課堂評(píng)價(jià)1.(多選)關(guān)于牛頓第一定律,下列說法正確的是( )A.牛頓第一定律是利用邏輯思維進(jìn)行分析的產(chǎn)物,不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證B.根據(jù)牛頓第一定律可知,力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因C.慣性是物體的固有屬性,物體的質(zhì)量越大,慣性越大D.物體保持靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)有慣性,加速時(shí)沒有慣性答案:AC2.“終于到學(xué)校了,物理考試即將開始,我飛奔向教室,突然前方出現(xiàn)了一個(gè)同學(xué),我只能采取急停措施,但身體前傾與同學(xué)撞到了一起”.關(guān)于這段描述,下列說法正確的是( )A.由于“我”的身體受到推力,所以“撞到了一起”B

18、.身體向前傾是因?yàn)槟_沒有慣性,而身體有慣性C.由于慣性,“我”的身體還保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以“撞到了一起”D.當(dāng)“我”停下后,“我”的身體將不再有慣性答案:C3.下列關(guān)于慣性的說法,正確的是( )A.高速行駛的公共汽車緊急剎車時(shí),乘客都要向前傾倒,說明乘客都具有慣性B.短跑運(yùn)動(dòng)員最后沖刺時(shí),速度很大,很難停下來,說明速度越大,慣性越大C.道路交通安全法中規(guī)定機(jī)動(dòng)車行駛時(shí),駕駛乘坐人員應(yīng)當(dāng)按規(guī)定使用安全帶,這是因?yàn)橄岛冒踩珟Э梢苑乐挂蜍嚨膽T性而造成的傷害D.把手中的球由靜止釋放后,球能豎直下落,是由于球具有慣性的緣故答案:A4.(多選)在水平路面上有一輛勻速行駛的小車,車上固定一盛滿水的碗.現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)碗中的水灑出,水灑出的情況如圖所示,則關(guān)于小車在此種情況下的運(yùn)動(dòng)敘述正確的是( )A.小車可能突