4.1 牛頓第一定律 課件-2023-2024學年高一上學期物理人教版

第四章運動和力的關系第1節(jié)牛頓第一定律運動學第三章研究的是物體的受力力學第一、二章研究的是物體的運動動力學運動和力之間有什么關系呢？車不推不走，球不踢不動，生活經(jīng)驗告訴我們物體運動似乎需要力來維持。探索歷程亞里士多德提出觀點：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。（即力是維持物體運動的原因）亞里士多德

（古希臘哲學家）這種觀點正確嗎？伽利略伽利略認為：將人們引入歧途的是摩擦。若沒有摩擦，球將永遠運動下去。由此可以證明力不是維持物體運動的原因。如何才能證明伽利略的猜想是正確的呢？一、理想實驗的魅力ABCDEvθ若沒有摩擦阻力影響，物體將在水平面上永遠運動下去該實驗就是著名的伽利略理想斜面實驗：它是一種科學研究的方法物體的運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。觀察猜想實驗推理結論伽利略1564-1642伽利略的觀點：笛卡兒(Descartes)1596-1650

伽利略同時代的法國科學家笛卡兒也研究了這個問題。他認為：

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。他還認為，這應該成為一個原理，是人類整個自然觀的基石。在伽利略和笛卡兒工作的基礎上，在隔了一代人之后，英國科學家牛頓提出了動力學的第一條基本定律：牛頓(Newton）1643-1727“我之所以看得比別人遠,是因為我站在巨人的肩上”1.內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非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。揭示了運動和力的關系二、牛頓第一定律2.運動狀態(tài)變化的三種情況：（1）速度的方向不變，只有大小改變。（2）速度的大小不變，只有方向改變。（3）速度的大小和方向同時發(fā)生改變。3.對牛頓第一定律的理解（1）明確了慣性的概念。牛頓第一定律的前半句話：“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”，表明了物體所具有的一個重要的屬性——慣性，即物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質，牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性。因此牛頓第一定律又叫慣性定律。（2）揭示了力和運動的關系牛頓第一定律的后半句話：“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”，實質是揭示了力和運動的關系，即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。（3）反映了物體不受外力時的運動狀態(tài)。勻速直線運動或靜止（即原來運動的保持其速度不變，原來靜止的保持靜止）。不受外力作用的物體是不存在的，但物體所受外力的合力為零與不受外力在效果上是等效的。（4）牛頓第一定律不是實驗定律，它是在理想實驗的基礎上總結得出的。（5）牛頓第一定律只適用于慣性參考系中的運動，在非慣性參考系中不適用。2.一切物體都具有慣性。

慣性是物體的固有性質,牛頓第一定律又叫慣性定律。1.慣性:物體有保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,這種性質叫慣性。3．慣性的大?。嘿|量是物體慣性大小的唯一量度。質量越大，慣性越大；慣性越大，物體保持原來狀態(tài)“本領”越大，運動狀態(tài)越難改變；反之，運動狀態(tài)就越容易改變。三、慣性與質量(1)慣性不是力，慣性與物體的受力情況無關。(2)慣性與物體是否有速度及速度的大小均無關。(3)慣性的“兩個表現(xiàn)”①不受外力的條件下，慣性表現(xiàn)出“保持”“原來的”運動狀態(tài)。②在受力條件下，慣性表現(xiàn)出運動狀態(tài)改變的難易程度，慣性越大，物體運動狀態(tài)越難改變。(4)慣性不是慣性定律。4．對慣性的理解想一想：為什么讓擺動的大沙袋停下來就比讓擺動的小球停下來費力得多。生活中“慣性”體現(xiàn)在哪里？不受力：表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)受力：表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度想一想：開車為什么要系安全帶找到規(guī)律：歸納法

物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。F∝ma1.內容：2.表達式:F＝kma3.力的單位思考怎樣使k=1呢？

1N=1kg·m/s2

當k=1時，質量為1kg的物體在某力的作用下獲得1

m/s2的加速度，該力

F＝ma＝1kg·m/s2，人們規(guī)定該力為“一個單位”力。力的單位就為“kg·m/s2”，后人稱作“牛頓”（國際單位）內容:物體的加速度跟它受到的合外力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。F合=maF、m、a均取國際單位例.從知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度?？墒牵覀冇昧μ嵋粋€很重的箱子，卻提不動它。這跟

有沒有矛盾？應該怎樣解釋這個現(xiàn)象？不矛盾，提不動是箱子的實際加速度為0，應該對應物體受到的合力，該過程箱子受的合力等于0。4.

的意義物體運動情況運動學公式牛頓第二定律物體受力情況加速度

a橋梁1.矢量性

2.瞬時性

a與F合是瞬時對應關系：a與F合同時產(chǎn)生,同時消失,同時變化理解加速度a的方向與合外力F合方向相同。合力方向加速度方向FA光滑水平面GFN物體受到拉力F之前靜止a=?物體受到拉力F之后，a有了嗎?撤去拉力F后，a還存在嗎?F增大、減小時，a怎樣?思考aa鉛球拋出后瞬間，加速度的方向如何？思考3.同體性

公式中F、m、a必須是同一研究對象總結：作用在物體上的每個力都將獨立產(chǎn)生各自的加速度，與物體是否受其他力無關。合力的加速度即是這些加速度的矢量和。4.獨立性

G與FN分別產(chǎn)生加速度嗎?思考FA光滑水平面GFN例1.在平直路面上，質量為1100kg的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100km/h時取消動力，經(jīng)過70s停了下來。汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變。解析：求汽車受到的阻力，已知信息是汽車的運動情況，由，運動量a和F關聯(lián)，故求阻力先求a，再分析合力和阻力的關系進而求阻力；重新起步，已知力的信息求a，同樣由，受力分析求合力，再求a。汽車重新加速時的受力情況汽車減速時受力情況GFNF阻F阻FFNG的簡單應用解：沿汽車運動方向建立坐標軸GFNF阻第一階段，汽車受到的阻力做勻變速運動v0=100km/h=27.8m/s，t=70s，

v=0由得：F合=F－F阻

=2000N-437N=1563N第二階段，汽車重新起步加速F阻FNGF例2.某同學在列車車廂的頂部用細線懸掛一個小球，在列車以某一加速度漸漸啟動的過程中，細線就會偏過一定角度并相對車廂保持靜止，通過測定偏角的大小就能確定列車的加速度(如圖)。

在某次測定中，懸線與豎直方向的夾角為θ，求列車的加速度。解析：審題找思路：細線偏角θ與加速度有何關聯(lián)？偏角決定繩上拉力的方向，有小球受力的信息，可由求加速度，球的加速度與車的加速度相同，車的信息未知，不能以車為研究對象。amgTθF合解：方法1：矢量合成法以小球為研究對象，其受力如圖.則F合=mgtanθ由得：則F合=mayxOTmg(1)(2)

對小球受力分析，建立如圖所示坐標系，由：故列車的加速度大小為gtanθ，方向水平向右。解(1)(2)得小球的加速度為：a=gtanθθTyTx建立直角坐標系原則？

盡可能少分解矢量（解題方便）思考方法二：正交分解法a思考1.這種情況下，若a↑，則θ如何變化？根據(jù)分析設計一個加速度計。2.如果僅知道細線相對列車車廂靜止，此時細線與豎直方向偏角為θ，分析列車可能的運動狀況。兩個加速度公式——a到底由什么決定？是加速度的決定式，它揭示了產(chǎn)生加速度的原因及決定因素：加速度由其受到的合外力和質量決定。是加速度的定義式，是比值法定義的物理量，a與v、Δv、Δt均無關。思考1.明確研究對象（隔離或整體）2.進行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫出示意圖3.規(guī)定正方向或建立直角坐標系，求合力F合①物體受兩個力：合成法②物體受多個力：正交分解法沿加速度方向垂直于加速度方向4.列方程求解用解題的方法和步驟D1．如圖，沿東西方向（以水平向右為東）直線行駛的列車頂部用細線懸掛一小球a，質量為m的物塊B始終相對列車靜止在桌面上。某時刻觀察到細線偏離豎直方向θ角，且a相對列車靜止，重力加速度為g，則此刻

（??）

A．列車可能向東減速運動

B．列車可能向西加速運動

C．B受摩擦力大小為mgtanθ，方向向西

D．B受摩擦力大小為mgtanθ，方向向東2.地面上放一木箱，質量為10kg，用100N的力與水平成37°角推木箱，如圖所示，恰好使木箱勻速前進．若用此力與水平成37°角向斜上方拉木箱，木箱的加速度多大？（取g=10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8）37oGFNFF1F2Ff37o解：（1）當F為推力時，受力分析如圖水平方向：豎直方向：又：聯(lián)立三式可得：Fcos370-Ff=0FN-Fsin370-G=0Ff=μFNF?NF?fGFF1F237°⑵當F為拉力時，受力分析如圖水平方向：豎直方向：又：得：Fcos3