新人教版高中物理必修第一冊(cè)2：4.1牛頓第一定律

第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系1.牛頓第一定律1．知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過(guò)程，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法．(難點(diǎn))2．理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義．(重點(diǎn)＋難點(diǎn))3．明確慣性的概念，會(huì)解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象．(重點(diǎn)＋難點(diǎn))學(xué)習(xí)目標(biāo)一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力1．亞里士多德認(rèn)為：必須有_______作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要_________在一個(gè)地方．力靜止知識(shí)梳理2．伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(1)斜面實(shí)驗(yàn)：讓靜止的小球從第一個(gè)斜面滾下，沖上第二個(gè)斜面，如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度．減小第二個(gè)斜面的傾角，小球滾動(dòng)的距離_____，但所達(dá)到的高度______.當(dāng)?shù)诙€(gè)斜面放平，小球?qū)________________.(2)推理結(jié)論：力_________(填“是”或“不是”)維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．3．笛卡爾的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將繼續(xù)以__________沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既_____________，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向．增大相同永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去不是同一速度不會(huì)停下來(lái)二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律：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)．2．慣性：物體具有保持原來(lái)_________________狀態(tài)或_________狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性．牛頓第一定律也叫作_________定律．三、慣性與質(zhì)量1．描述物體慣性的物理量是它的_______，_______是物體慣性大小的惟一量度．2．質(zhì)量是_______量(填“標(biāo)”或“矢”)，在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位是_________，符號(hào)為_(kāi)________.勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止改變勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止慣性質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)千克kg

1．判斷正誤(1)亞里士多德認(rèn)為物體只有受到力的作用才會(huì)運(yùn)動(dòng)．

(

)(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因． (

)(3)當(dāng)一個(gè)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體所受外力突然消失時(shí)，物體立刻靜止．(

)(4)速度越大，物體的慣性越大． (

)(5)乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪虻馁|(zhì)量?。?/p>

(

)×√××√基礎(chǔ)自測(cè)2．探究思考圖甲所示是冰壺在冰面上的運(yùn)動(dòng)情景．冰壺比賽過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員在冰球前面擦掃冰面，可以使表面冰層融化，形成一層薄薄的冰水混合物，而水的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行的更遠(yuǎn)；如果冰的阻力可以忽略，冰壺將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．圖乙所示是一足球沿比較光滑的水平面滾動(dòng)很遠(yuǎn)的距離停下．試結(jié)合上述情景，討論下列問(wèn)題．(1)圖甲中的冰壺和圖乙中的足球?yàn)槭裁磿?huì)停下來(lái)？它說(shuō)明了什么問(wèn)題？(2)試猜想如果冰壺、足球不受外力作用將處于什么狀態(tài)？(3)從(1)、(2)兩個(gè)問(wèn)題中，我們能得到什么結(jié)論？提示(1)冰壺和足球停下來(lái)都是因?yàn)槭艿搅说孛?或冰面)的摩擦力的作用．這些現(xiàn)象說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．(2)原來(lái)靜止的物體，不受外力作用時(shí)，仍然靜止，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體，不受外力作用時(shí)將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng).(3)物體不受外力作用或所受合力為零時(shí)，總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．探究點(diǎn)一對(duì)伽利略理想實(shí)驗(yàn)的理解伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)如圖，小球沿斜面由靜止?jié)L下，再滾上另一斜面．課堂探究(1)實(shí)際中小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？(2)設(shè)想斜面是光滑的，小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？(3)設(shè)想斜面是光滑的，若減小第二個(gè)斜面的傾角．小球還能滾到另一斜面高h(yuǎn)處嗎？與沒(méi)減小斜面傾角之前相比，小球滾到另一斜面高h(yuǎn)處通過(guò)的距離如何變化？(4)設(shè)想第二個(gè)斜面變成水平面，這時(shí)小球試圖滾上另一斜面的相同高度，但永遠(yuǎn)達(dá)不到．這時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)能停下來(lái)嗎？提示(1)小于h.(2)等于h.(3)能，通過(guò)的距離變大．

(4)不能，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．1．伽利略的理想實(shí)驗(yàn)推論：一切運(yùn)動(dòng)著的物體在沒(méi)有受到外力的時(shí)候，它的速度將保持不變，并且一直運(yùn)動(dòng)下去．2．理想實(shí)驗(yàn)的意義：(1)伽利略理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律．(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．知識(shí)剖析例2理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，如圖所示．下面是關(guān)于該實(shí)驗(yàn)被打亂的步驟：①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度．②圖為兩個(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．③如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度．④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)．(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列________(填寫序號(hào)即可)．(2)在上述的設(shè)想實(shí)驗(yàn)步驟中，有的屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，有的則是理想化的推論，請(qǐng)問(wèn)步驟②屬于________．解析理想實(shí)驗(yàn)的思想方法，即在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)合理的想象，獲取結(jié)論．針對(duì)題目所述的實(shí)驗(yàn)步驟，正確的排列順序是②③①④，步驟②屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)．答案(1)②③①④

(2)可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)[跟蹤訓(xùn)練1]伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了(

)A．要物體運(yùn)動(dòng)必須有力作用，沒(méi)有力作用的物體將靜止B．要物體靜止必須有力作用，沒(méi)有力作用的物體就運(yùn)動(dòng)C．物體不受外力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因解析伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了：如果物體不受外力作用，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)下去，所以只有D正確．D探究點(diǎn)二對(duì)牛頓第一定律的理解如圖所示，我們有這樣的日常經(jīng)驗(yàn)：一只木箱，不用力推時(shí)木箱不動(dòng)；用力推時(shí)木箱運(yùn)動(dòng)；停止用力，木箱就停下來(lái)．(1)是否有力作用在物體上物體才能運(yùn)動(dòng)呢？不用力推木箱時(shí)，木箱為什么會(huì)停下來(lái)呢？(2)如果沒(méi)有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，運(yùn)動(dòng)起來(lái)的木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)改變嗎？提示(1)不是．因?yàn)槭艿阶枇Φ淖饔茫?2)如果沒(méi)有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，木箱將保持這個(gè)速度沿直線永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．1．對(duì)牛頓第一定律的理解(1)揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：①力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因(或者說(shuō)力是使物體產(chǎn)生加速度的原因)，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．②物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)．(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性．因此牛頓第一定律也叫慣性定律．知識(shí)剖析2．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變(即速度改變)的三種情景：(1)速度的方向不變，大小改變．(2)速度的大小不變，方向改變．(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生改變．[特別提示]

牛頓第一定律是“經(jīng)驗(yàn)定律”，無(wú)法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．例2關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法正確的是(

)A．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒(méi)有力的物體將保持靜止，比如自行車B．物體的速度不斷增大，表示物體必受力的作用C．物體如果向正北方向運(yùn)動(dòng)，其所受外力方向必須指向正北D．不受力的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而受力的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變

B解析根據(jù)牛頓第一定律的內(nèi)容可以判斷力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，不受力的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A錯(cuò)誤，B正確；若物體向正北方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體不受力或所受合外力為零，C錯(cuò)誤；物體受到力的作用，若合外力為0，則物體也可以保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，故D錯(cuò)誤．[跟蹤訓(xùn)練2]

(多選)下列說(shuō)法正確的是(

)A．牛頓第一定律是一條實(shí)驗(yàn)定律B．牛頓第一定律說(shuō)明了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C．慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持BD解析牛頓第一定律反映了物體在不受力的理想條件下所遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并非實(shí)驗(yàn)定律，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；牛頓第一定律說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，但要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則必須有力的作用，選項(xiàng)B、D正確；慣性是物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律則反映了物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．探究點(diǎn)三對(duì)慣性的理解及應(yīng)用1．百米比賽中運(yùn)動(dòng)員沖過(guò)終點(diǎn)線后一般要再跑一段距離才停下來(lái)．為什么？提示由于慣性，運(yùn)動(dòng)員如果沖過(guò)終點(diǎn)線后立即停下來(lái)會(huì)向前摔倒而導(dǎo)致受傷，故而一般要再跑一段距離才停下來(lái)．2．(1)如圖甲所示，公交車突然快速啟動(dòng)時(shí)，車上站著的乘客身體為什么會(huì)向后傾？(2)如圖乙所示，公交車正在運(yùn)行時(shí)突然急剎車，車內(nèi)乘客身體為什么會(huì)向前傾？提示(1)當(dāng)公交車由靜止突然快速啟動(dòng)時(shí)，乘客的下半部分受到車的摩擦作用也隨車運(yùn)動(dòng)，而上半部分由于要保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，故向后傾倒．(2)乘客隨車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)急剎車時(shí)，車停止運(yùn)動(dòng)，乘客的下半部分受到車的摩擦作用也隨車停止運(yùn)動(dòng)，而上半部分由于要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故向前傾倒．1．慣性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性．2．慣性的大小：(1)質(zhì)量是慣性大小的唯一量度．質(zhì)量越大，慣性越大；反之則越小．(2)慣性大小與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度)、受力情況以及所處地理位置均無(wú)關(guān)．3．慣性的表現(xiàn)：(1)不受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，有“惰性”的意思．(2)受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度．質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變．知識(shí)剖析例3如圖所示是一種汽車安全帶控制裝置示意圖．當(dāng)汽車處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，剎車擺錘豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶能被拉動(dòng)．當(dāng)汽車突然剎車時(shí)，擺錘由于慣性繞軸擺動(dòng)，使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶不能被拉動(dòng)．若擺錘從圖中實(shí)線位置擺到虛線位置，汽車的可能運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是(

)A．向右行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)B．向左行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)C．向右行駛、突然剎車D．向左行駛、突然剎車[思路點(diǎn)撥]

答案C解析若汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則擺錘不會(huì)從實(shí)線位置擺到虛線位置，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；由圖可知擺錘向右擺動(dòng)，根據(jù)慣性知識(shí)可推知，汽車可能向左加速或向右減速，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．解答慣性現(xiàn)象的思路(1)明確研究的物體原來(lái)處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)當(dāng)外力作用在物體的某一部分時(shí)，這一部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況．(3)明確物體由于慣性要保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然后判斷物體會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象．歸納總結(jié)[跟蹤訓(xùn)練3]關(guān)于物體的慣性，以下說(shuō)法正確的是(

)A．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，物體越難停下來(lái)，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)速度大的物體慣性大B．汽車突然減速時(shí)，車上的人向前傾，拐彎時(shí)人會(huì)往外甩，而汽車勻速前進(jìn)時(shí)，車上的人感覺(jué)平穩(wěn)，說(shuō)明突然減速和拐彎時(shí)人有慣性，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有慣性C．在同樣大小的力的作用下，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變的物體，其慣性一定越大D．在長(zhǎng)直水平軌道上勻速運(yùn)動(dòng)的火車上，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起后，發(fā)現(xiàn)落回原處，這是因?yàn)槿颂鸷?，車?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，人落下后必定向后偏些，但因時(shí)間太短，偏后距離太小，不明顯而已C解析物體的慣性大小只由質(zhì)量決定，與物體的速度大小無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；一切物體均有慣性，不論物體處于加速、減速還是勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B錯(cuò)誤；同樣大小的力作用于物體上，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變，說(shuō)明物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的本領(lǐng)越大，慣性也越大，所以C正確；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于慣性，人在水平方向的速度不變，與車速相同，因此仍落在車廂內(nèi)原處，D錯(cuò)誤．模型構(gòu)建：“理想實(shí)驗(yàn)”，又叫作“假想實(shí)驗(yàn)”、“抽象的實(shí)驗(yàn)”，是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．伽利略的“理想斜面實(shí)驗(yàn)”即為“理想實(shí)驗(yàn)”模型．模型理解：“理想實(shí)驗(yàn)”雖然也叫作“實(shí)驗(yàn)”，但它與真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是有原則性區(qū)別的，真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐的活動(dòng)，而“理想實(shí)驗(yàn)”則是一種思維的活動(dòng)；前者是可以將設(shè)計(jì)通過(guò)物化過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，后者則是由人們?cè)诔橄笏季S中設(shè)想出來(lái)而實(shí)際上無(wú)法做到的“實(shí)驗(yàn)”．“理想實(shí)