2021届教科版物理必修第一册教案+学案：4.1 牛顿第一定律-学案(有答案)

牛顿第一定律

【学习目标】

【学习重难点】

了解生活中的惯性现象，并解释常见的惯性现象

【学习过程】

一、知识纲要导引

二、基础导学

（一）理想实验的魅力（自学教材“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：如果运动中的物体不受其他物体作用时，原来运动的物体将会做匀速直线运动。

（二）牛顿第一定律（自学教材“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，直到有外力迫使它改变这种状态为止，这就是牛顿第一定律。

2．惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。我们把物体的这种性质，叫作惯性。

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

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。

三、思考判断

（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。（）

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。

四、启迪思维，突破重点

主题一：理想斜面实验及力与运动的关系

问题探究

探究点1：请阅读教材“理想实验的魅力”的内容，说说在研究力和运动的关系过程中三位代表人物的主要观点。

提示：亚里士多德：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。

伽利略：力不是维持物体运动状态的原因。在水平面上运动的物体之所以会停下来，是受到摩擦阻力的缘故。

笛卡儿：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

探究点2：请同学们讨论回答：为什么说伽利略理想实验方法是科学的，结论是可靠的？

提示：伽利略的理想斜面实验虽然是理想的实验，但它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，从而揭示了正确的自然规律。,知识链接：运动的物体不一定受力，但物体的运动状态发生变化时一定受到了力的作用。

探究总结

2．伽利略的理想实验推论：

力不是维持物体运动的原因，如果没有摩擦阻力，物体将一直运动下去。

知识链接：伽利略理想实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特的方法，在

实验的基础上，进行理想化推理（也叫合理外推）。它标志着物理学的真正开端。

典例示范

例1：伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示．伽利略设计这个实验的目的是说明（）

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

知识链接：

（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

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。

知识链接：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：