新教材高中物理 4.1 牛顿第一定律教案 新人教版必修第一册

1．牛顿第一定律

知识纲要导引,

核心素养目标,

物理观念惯性的概念、运动状态的改变

科学思维(1)牛顿第一定律；(2)理想实验的方法

科学探究伽利略理想实验及推理方法

科学态度与责任了解生活中的惯性现象，并解释常见的惯性现象基础导学

一、理想实验的魅力(自学教材第84页“理想实验的魅力”部分)

1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要停止运动．

2．伽利略的斜面实验：

(1)理想实验过程

①让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．

②如果没有摩擦，小球将到达原来的高度．

③如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长．

④当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去．

(2)实验结论：力不是维持物体运动的原因．

3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向．

二、牛顿第一定律(自学教材第84、85页“牛顿第一定律”部分)

1．牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．这就是牛顿第一定律(Newton's first law)．

2．惯性：物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性(inertia)．3．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因．

三、惯性与质量(自学教材第85页“惯性与质量”部分)

1．惯性：不同质量的物体，惯性的大小是不一样的，也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大．描述物体惯性的物理量是它的质量(mass)．2．质量：质量只有大小，没有方向，是标量．在国际单位制中质量的单位是千克，符号为kg.

【思考】

(1)亚里士多德认为物体的自然状态是静止，只有当它受到力的作用才会运动．( )

(2)伽利略认为力不是维持物体运动的原因．( )

(3)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．( )

(4)速度大的物体不能很快停下来，是因为速度大时惯性也大．( )

(5)物体的运动状态的改变指的是速度的改变．( )

答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)√

【教材解疑】(第85页)

[思考与讨论]

从牛顿第一定律得知，物体都要保持它们原有的匀速直线运动状态或静止状态．也可以说，它们都具有抵抗运动状态变化的“能力”，即都具有惯性．那么，怎样描述惯性的大小呢？

问题解答：物体抵抗运动状态变化的“能力”与物体的质量有关，如小轿车比大货车启动时更容易提速；工厂的车床等一些机械，它们的质量很大，目的是增大惯性，使运动状态不易改变；又如战斗机在投入战斗前，为了提高其灵活性而抛掉副油箱．所以质量是惯性大小的量度．

A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度

B．如果没有摩擦，物体运动时速度不变

C．维持物体做匀速直线运动并不需要力

D．如果物体不受到力，就不会运动

解析：伽利略的斜面实验证明了：运动不需力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，选项A、B、D错误，C正确．

答案：C,

(1)运动不需要力来维持，光滑水平面上的物体，可以一直做匀速直线运动．

(2)要使物体的速度改变，就必须有力的作用．区分“维持”与“改变”．

训练1 (多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用．下列说法符合历史事实的是( )

A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变

B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去

C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向

D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

解析：亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，A错；由伽利略理想斜面实验知，B对；由笛卡儿观点知，C对；由惯性定律知，D对．

答案：BCD

主题二牛顿第一定律

【问题探究】

探究点2018年世界青年冰壶锦标赛B组比赛在芬兰洛赫亚落幕，中国男女队凭借出色发挥在决赛中战胜各自对手双双夺冠，如图甲所示是冰壶在冰面上的运动情景，如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来．如图乙所示，一足球沿水平面滚动很远的距离停下．

(1)图甲中的冰壶和图乙中的足球为什么会停下来？它说明了什么问题？

(2)在问题(1)中，试猜想如果冰壶、足球不受外力作用将处于什么状态．

(3)从(1)、(2)两个问题中，我们能得到什么结论？

提示：(1)冰壶和足球停下来都是因为受到了地面的摩擦力的作用．这些现象说明力是改变物体运动状态的原因．

(2)原来静止的物体，不受外力作用时，仍然静止；原来运动的物体，不受外力作用时将永远做匀速直线运动．

(3)物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态．

牛顿第一定律关键词的理解

,【探究总结】

1．对牛顿第一定律的理解

(1)明确了惯性的概念：

①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”，揭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．

②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：定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，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：

①匀速直线运动或静止(原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)．

②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．

2．物体的运动状态变化有以下三种情况

(1)速度的大小不变，只有方向改变．

(2)速度的方向不变，只有大小改变．

(3)速度的大小和方向都发生改变．

(1)力是改变物体运动状态的原因；

(2)惯性有维持物体原来运动状态的性质．

【典例示范】

例2 (多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是没有外力维持木块运动的结果

D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

解析：A、B对：牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，总保持匀速直线运动状态或静止状态不变．C错、D对：牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用而改变了运动状态；奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态．

答案：ABD

训练2 (多选)如图所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止，关于小球与列车的运动，下列说法正确的是( )

A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进

B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进