新人教版高中物理必修第二冊學(xué)案：4.1牛頓第一定律

新人教版高中物理必修第一冊PAGEPAGE11牛頓第一定律[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]物理觀念：1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義.2.明確慣性的概念，知道慣性的量度．科學(xué)思維：1.知道伽利略理想實驗的推理過程，知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法.2.會用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象．一、理想實驗的魅力1．亞里士多德認(rèn)為：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在某個地方．2．伽利略的理想實驗(1)斜面實驗：如圖1所示，讓一個小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始運動，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度．減小第二個斜面的傾角，小球運動的距離更長，但所達(dá)到的高度相同．當(dāng)?shù)诙€斜面最終變?yōu)樗矫鏁r，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運動下去．圖1(2)推理結(jié)論：力不是(選填“是”或“不是”)維持物體運動的原因．3．笛卡兒的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向．二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律的內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．2．慣性(1)物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性．牛頓第一定律也被叫作慣性定律．(2)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．三、慣性與質(zhì)量1．不同物體維持其原有運動狀態(tài)的“能力”不同，質(zhì)量大的物體慣性大．描述物體慣性的物理量是它的質(zhì)量．2．對質(zhì)量概念的認(rèn)識(1)質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少．(2)從物體慣性的角度認(rèn)識質(zhì)量：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．(3)質(zhì)量是標(biāo)(選填“矢”或“標(biāo)”)量，在國際單位制中的單位是千克，符號為kg.1．判斷下列說法的正誤．(1)伽利略的理想實驗是永遠(yuǎn)無法做到的．(√)(2)伽利略的理想實驗說明了力是維持物體運動的原因．(×)(3)由牛頓第一定律可知，做加速直線運動的物體所受外力全部消失時，物體立刻靜止．(×)(4)物體從豎直向上運動的氣球上掉落后，立即向下運動．(×)(5)速度越大，物體的慣性越大．(×)(6)受力越大，物體的慣性越大．(×)2．前進中的大巴車突然剎車時，乘客向前傾倒；在勻速直線運動的火車上豎直上拋一小球，小球會落在(選填“原來位置”“原位置前”或“原位置后”)．答案原來位置一、伽利略理想實驗1．理想斜面實驗(1)事實：如圖2所示，AB、BC是兩個對接的斜面，讓小球從AB斜面上某高度處由靜止?jié)L下，小球?qū)L上BC斜面，所達(dá)到的高度略低于在AB上釋放時的高度．圖2(2)推理1：如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度．推理2：減小右側(cè)斜面的傾角(如BD、BE)，小球在這個斜面上仍將達(dá)到同一高度，但這時它要運動得遠(yuǎn)些．推理3：繼續(xù)減小右側(cè)斜面的傾角，最后變成水平面(如BF)，小球無法達(dá)到釋放時的高度，將以恒定的速度永遠(yuǎn)運動下去．(3)理想實驗推論：一切運動著的物體在沒有受到外力的時候，它的速度將保持不變，并且一直運動下去．2．理想實驗的意義：伽利略理想實驗是以可靠的實驗事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，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．伽利略的研究方法的核心是把實驗和邏輯推理相結(jié)合．(多選)理想實驗是科學(xué)研究中的一種重要方法，它把可靠的事實和合理的推論結(jié)合起來，可以深刻地揭示自然規(guī)律．關(guān)于伽利略的理想實驗，下列說法正確的是()A．只要接觸面足夠光滑，物體在水平面上就能勻速運動下去B．這個實驗實際上是永遠(yuǎn)無法做到的C．利用氣墊導(dǎo)軌，就能使實驗成功D．雖然是想象中的實驗，但它是建立在可靠的實驗基礎(chǔ)上的答案ABD解析只要接觸面有摩擦力，物體就不會永遠(yuǎn)勻速運動下去，而實際的接觸面不可能達(dá)到理想狀態(tài)的光滑；伽利略的理想實驗是在可靠的事實基礎(chǔ)上的合理推理，故C錯誤，A、B、D正確．二、牛頓第一定律導(dǎo)學(xué)探究(1)日常生活中，我們有這樣的經(jīng)驗：馬拉車，車就前進，停止用力，車就停下來，是否有力作用在物體上物體才能運動呢？馬不拉車時，車為什么會停下來呢？(2)如果沒有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上運動的物體的運動狀態(tài)會改變嗎？答案(1)不是．因為受到阻力的作用．(2)如果沒有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上運動的物體將保持原來的速度沿直線永遠(yuǎn)運動下去，即運動狀態(tài)不變．知識深化1．運動狀態(tài)改變即速度發(fā)生變化，有三種情況：(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改變．2．對牛頓第一定律的理解(1)定性揭示了力和運動的關(guān)系：①力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因．②物體不受外力時的運動狀態(tài)：勻速直線運動狀態(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．(3)牛頓第一定律是牛頓在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上得出的，是在理想實驗的基礎(chǔ)上加以科學(xué)推理和抽象得到的，但其得到的一切結(jié)論經(jīng)過實踐證明都是正確的．(4)牛頓第一定律無法用實驗直接驗證．它所描述的是一種理想狀態(tài)，即不受外力的狀態(tài)．(多選)關(guān)于牛頓第一定律，下列說法中正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．牛頓第一定律就是慣性C．不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性D．物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化時，物體必定受到外力的作用答案ACD解析牛頓第一定律的含義：不受外力時物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，這是由于一切物體都具有慣性；受到力的作用時物體的運動狀態(tài)就要發(fā)生變化，從而揭示出力是改變物體運動狀態(tài)的原因，反映了物體在不受外力時的運動規(guī)律，故選項A、C、D正確；牛頓第一定律并不是慣性，慣性是物體的一種固有屬性，而牛頓第一定律是物體的運動規(guī)律，兩者是不同的概念，不可混為一談，選項B錯誤．針對訓(xùn)練1關(guān)于牛頓第一定律的說法中正確的是()A．由牛頓第一定律可知，物體在任何情況下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)B．牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運動狀態(tài)的原因，又揭示了運動狀態(tài)改變的原因C．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律，因此物體在不受力時才有慣性D．牛頓第一定律只是反映慣性大小的，因此也叫慣性定律答案B三、慣性導(dǎo)學(xué)探究(1)在自行車比賽中，高速行駛的自行車受到障礙物阻礙，人會向哪倒地？這是什么原因造成的？(2)“同一物體在地球上的重力比在月球上大，所以物體在地球上的慣性比在月球上大”，這種說法對嗎？為什么？答案(1)向前．這是因為人具有慣性．(2)不對．慣性只與質(zhì)量大小有關(guān)，與位置無關(guān)．雖然物體在地球上的重力比在月球上大，但物體的質(zhì)量不變，即慣性不變．知識深化1．慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．2．物體慣性的大小由質(zhì)量決定，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，與是否受力無關(guān)，與物體的速度大小無關(guān)．3．慣性的表現(xiàn)(1)在不受力的條件下，慣性表現(xiàn)出維持其原來運動狀態(tài)的“能力”，有“惰性”的意思．(2)在受力的條件下，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度．質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難改變．關(guān)于物體的慣性，以下說法中正確的是()A．物體的運動速度越大，物體越難停下來，說明運動速度大的物體慣性大B．汽車突然減速時，車上的人向前傾，拐彎時人會往外甩，而汽車勻速前進時，車上的人感覺平穩(wěn)，說明突然減速和拐彎時人有慣性，勻速運動時人沒有慣性C．在同樣大小的力的作用下，運動狀態(tài)越難改變的物體，其慣性一定越大D．在沿長直水平軌道勻速運動的火車上，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，這是因為人跳起后，車?yán)^續(xù)向前運動，人落下后必定向后偏些，但因時間太短，偏后距離太小，不明顯而已答案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關(guān)，A錯誤；一切物體都具有慣性，不論物體處于加速、減速還是勻速運動狀態(tài)，B錯誤；同樣大小的力作用于物體上，運動狀態(tài)越難改變，說明物體保持原來運動狀態(tài)的本領(lǐng)越大，慣性也越大，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錯誤．針對訓(xùn)練2打水漂是人類最古老的游戲之一(如圖3)，僅需要一塊小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平拋出，瓦片擦著水面飛行，瓦片不斷地在水面上向前彈跳，直至下沉．下列判斷正確的是()圖3A．飛出時的初速度越大，瓦片的慣性一定越大B．飛行時所用時間越長，瓦片的慣性一定越大C．飛出去的距離越長，瓦片的慣性一定越大D．瓦片的質(zhì)量越大，慣性一定越大答案D解析慣性是物體本身的一種性質(zhì)，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，所以瓦片的質(zhì)量越大，慣性一定越大，與初速度、時間、飛行距離等因素?zé)o關(guān)，故A、B、C錯誤，D正確．(多選)(2019·大同鐵路一中高一上學(xué)期期末)在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，小車上固定著盛滿水的碗．若突然發(fā)現(xiàn)碗中的水向右灑出，如圖4所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運動，下列描述正確的是()圖4A．小車勻速向左運動B．小車可能突然向左加速運動C．小車可能突然向左減速運動D．小車可能突然向右減速運動答案BD解析若小車原來向左勻速運動，突然開始向左加速運動，碗隨小車開始向左加速，根據(jù)牛頓第一定律可知，碗中水由于慣性仍保持原來的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運動，水向右灑出，選項A錯誤，B正確；若小車突然向左減速運動，碗隨小車一起開始向左減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性，仍保持向左的勻速運動，水相對于碗向左運動，水向左灑出，選項C錯誤；若小車原來向右勻速運動，突然向右減速運動，碗隨小車開始向右減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性仍要保持向右的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運動，水將向右灑出，選項D正確．1.(伽利略的理想實驗)(多選)如圖5所示是伽利略的“理想實驗”，根據(jù)該實驗，下列說法正確的是()圖5A．該實驗為牛頓第一定律的提出提供了有力的實驗依據(jù)B．該實驗是理想實驗，是在思維中進行的，無真實的實驗基礎(chǔ)，故其結(jié)果并不可信C．該實驗充分證實了亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的結(jié)論D．該實驗說明物體的運動不需要力來維持答案AD解析該實驗為牛頓第一定律的提出提供了有力的實驗依據(jù)，故A正確；雖然是借助想象的實驗，但是它建立在可靠的實驗基礎(chǔ)上，其結(jié)果是可信的，故B錯誤；伽利略由此推翻了亞里士多德的觀點，認(rèn)為力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因，故C錯誤，D正確．2．(牛頓第一定律)(多選)下列對牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．不受外力作用時，物體一定靜止C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是不受任何外力的結(jié)果D．奔跑的運動員，由于遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)答案AD解析牛頓第一定律描述的是物體不受外力作用時的運動規(guī)律，選項A正確；不受外力作用時，物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，選項B錯誤；牛頓第一定律還揭示了力與運動的關(guān)系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于受到摩擦力的作用而改變了其運動狀態(tài)；奔跑的運動員，遇到障礙被絆倒，是因為他受到外力作用而改變了運動狀態(tài)，選項C錯誤，D正確．3．(對慣性的理解)(多選)關(guān)于慣性的大小，下列說法錯誤的是()A．兩個質(zhì)量相同的物體，在阻力相同的情況下，速度大的不容易停下來，所以速度大的物體慣性大B．兩個物體的質(zhì)量相同，慣性就一定相同C．推動地面上靜止的物體比維持這個物體做勻速運動所需的力大，所以靜止的物體慣性大D．在月球上舉重比在地球上容易，所以同一個物體在月球上比在地球上慣性小答案ACD解析慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，質(zhì)量相同的物體慣性相同，A錯誤，B正確；推動靜止的物體比維持這個物體做勻速運動所需的力大，是由于最大靜摩擦力大于滑動摩擦力，不是由于靜止的物體慣性大，靜止時與運動時物體的慣性相同，C錯誤；同一物體的質(zhì)量不變，在月球上和地球上慣性一樣大，D錯誤．4．(慣性的應(yīng)用)對于一些實際生活中的現(xiàn)象，某同學(xué)試圖從慣性角度加以解釋，其中正確的是()A．采用了大功率的發(fā)動機后，某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老