沪科版高中物理必修一第5章5.1牛顿第一定律

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）5.1 牛顿第一定律 学习 目标知 识 脉 络 1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法.2.理解牛顿第一定律的内容及意义.3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持.(难点)4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度.(难点)运动和力的关系[先填空]1.亚里士多德的观点(1)认识基础：用力推车，车子才前进；停止用力，车子就要停下来.(2)观点：力是维持物体运动的原因.2.伽利略的理想实验及其推论(1)认识基础：伽利略的斜面对接的理想实验，如图5-1-1所示.图5-1-1(2)观点：力不是维持运动的原因，它只是使物体加速或减速的原因.3.牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止.(2)理解①一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态：力不是维持物体运动的原因，运动、静止是物体的属性(惯性).所以牛顿第一定律又称作惯性定律.②直到外力迫使它改变运动状态为止：力是改变物体运动状态的原因.[再判断](1)必须有力作用在物体上，物体才会运动.(×)(2)力不是使物体运动的原因，而是使物体运动状态改变的原因.(√)(3)物体的运动状态改变指的是速度的改变.(√)[后思考]某同学看到竖直向上抛出的篮球，他认为篮球在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动.他的观点对吗？为什么？【提示】该同学的观点是错误的.竖直向上抛出的篮球在空中继续向上运动，是因为篮球具有惯性，篮球的惯性要保持其原来的运动.篮球受到的重力和空气阻力的方向都竖直向下，不受向上的力的作用.[合作探讨]如图5-1-2所示，让一小车从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象.图5-1-2探讨1：实验观察到的现象是什么，说明了什么问题？【提示】当斜面末端的接触面越光滑，小车滑动的距离越远，说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化.探讨2：如果没有摩擦力的作用，小车又将会怎样运动呢？【提示】如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去.[核心点击]1.运动状态变化的三种情况：(1)速度的方向不变，只有大小改变.(物体做直线运动)(2)速度的大小不变，只有方向改变.(物体做匀速圆周运动)(3)速度的大小和方向同时发生改变.(物体做曲线运动)2.对牛顿第一定律的理解(1)明确了惯性的概念牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，提示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性.因此牛顿第一定律又叫惯性定律.(2)揭示了力和运动的关系牛顿第一定律的后半句话“直到外力迫使它改变这种状态为止”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因.(3)反映了物体不受外力时的运动状态匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止).不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义.1.下列关于对运动的认识不正确的是()【导学号：43212087】A.亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用时才会运动B.伽利略认为力不是维持物体运动的原因C.牛顿认为力的真正效果是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动D.伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦力，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度持续运动下去【解析】亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，有力作用在物体上它就运动，没有力作用时它就静止，A正确；伽利略认为力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，他认为水面上的物体若不受摩擦力，物体会保持原速度做匀速直线运动，B、D正确.牛顿第一定律揭示了力与物体运动的关系，即物体的运动不需要力来维持，力的作用效果是改变物体的运动状态(速度)，C错误.【答案】 C2.下列说法正确的是()A.牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B.牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C.理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法D.由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用【解析】牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学推理、合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，故D错误.【答案】 C3.(多选)关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是()【导学号：43212088】A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B.牛顿第一定律就是惯性C.不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性D.运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用【解析】牛顿第一定律又叫惯性定律，但不能说惯性定律就是惯性.惯性是指一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，它是物体的固有性质，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关.而惯性定律指物体在不受外力作用(合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是产生或维持物体运动的原因.总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性.故选A、C、D.【答案】ACD牛顿第一定律巧应用(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因.(2)由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力的作用，所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况.(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象.惯性[先填空]1.惯性：物体保持匀速直线运动或静止状态的性质，叫做惯性.2.理解(1)惯性是一切物体的固有属性.(2)质量越大的物体，它保持原来运动状态的本领越大.物体的质量就是物体惯性大小的量度.(3)惯性系：符合牛顿定律的参考系称为惯性系.地面和相对地面静止或匀速直线运动的参考系是惯性系.[再判断](1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性.(√)(2)物体运动的速度越大，惯性越大.(×)(3)质量是物体惯性大小的唯一量度.(√)[后思考]沪杭高铁的列车最高时速可以达到400多千米，是世界上最快的火车.有的同学认为：火车变快了，其惯性变大了，所以难刹车.他的认识正确吗？【提示】他的认识是错误的.惯性是物体的固有属性，火车提速后，其质量不变，惯性也不变.[合作探讨]探讨：坐在公共汽车里的人，当汽车突然启动时，有什么感觉？当运动的汽车突然停止时，又有什么感觉？解释上述现象.【提示】当汽车突然启动时，人身体后倾.当汽车突然停止时，人身体前倾.这是因为人具有惯性，原来人和车一起保持静止状态，当车突然启动时，人的身体下部随车运动了，但上部由于惯性保持原来的静止状态，所以会向后倾；原来人和车一起运动，当车突然停止时，人的身体下部随车停止了，但上部由于惯性保持原来的运动状态，故向前倾.[核心点击]1.惯性与质量(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性.(2)质量是物体惯性大小的惟一量度，质量越大，惯性越大.2.惯性与力(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的.(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因.惯性越小，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变.(3)惯性与物体的受力情况无关.3.惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质.(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关.4.惯性与惯性定律(1)惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性.(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律.4.以下物体中，惯性最大的是()【导学号：43212089】A.质量为400千克，以30米/秒行驶的摩托车B.质量为0.8吨，以2.0米/秒行驶的渡船C.质量为0.8吨，静止在码头边的渡船D.在200牛外力作用下以0.2米/秒2加速度运动的汽车【解析】根据牛顿第二定律得出在200牛外力作用下以0.2米/秒2加速度运动的汽车质量m＝2000.2＝1000 kg，因为质量越大，惯性越大，比较四个选项，可以看出在200牛外力作用下以0.2米/秒2加速度运动的汽车惯性最大，故选D.【答案】 D5.关于物体的惯性，下述说法中正确的是()【导学号：43212090】A.运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大B.静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大C.乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性【解析】惯性大小只与物体质量有关，与物体的速度无关，故A错误；质量是物体惯性大小的唯一量度，火车速度变化慢，表明它的惯性大，是因为它的质量大，与是否静止无关，故B错误；乒乓球能被快速抽杀，表明它的运动状态容易发生改变，是因为它的惯性小，故C正确；一切物体在任何情况下都有惯性，故D错误.【答案】 C6.如图5-1-3所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1＞m2)，两小球原来随车一起运动.当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球()图5-1-3A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.无法确定【解析】因小车表面光滑，因此球在水平方向上没有受到外力作用.原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰.【答案】 B惯性与力的三点区别1.性质方面惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，是物体本身的属性，而力是物体对物体的作用.2.大小方面惯性的大小取决于物体本身质量的大小，力的大小取决于物体之间相互作用的强弱.3.效果方面力是改变物体运动状态的原因，而惯性却要物体保持原来的运动状态不变.。