新教材高中物理第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律学案新人教版必修11115

新教材高中物理第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律学案

新人教版必修11115

[学习目标] 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．(重点) 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)

一、牛顿第一定律

1．人类对运动与力的关系的认识历程

代表人物主要观点

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，物体就要静止在某个地方

伽利略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

笛卡儿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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向

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．它又叫惯性定律．

3．运动状态：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做匀速直线运动或静止，它的运动状态就没发生改变．

二、惯性与质量

1．惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质．

2．惯性的表现：改变物体运动状态的难易程度．

3．惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度．

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因．(√)

(2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动．(×)

(3)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变．

(√)

(4)速度越大的物体，惯性越大．(×)

(5)静止的物体没有惯性．(×)

2．关于物体的惯性，下列说法中正确的是( )

A．物体保持匀速直线运动状态或静止时才有惯性

B．物体在不受力或所受外力的合力为零时才有惯性

C．改变一个物体的惯性，必须要有力的作用

D．一切物体都有惯性，物体的运动并不需要力来维持

D[惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性，惯性与受力情况无关．]

伽利略科学方法的意义

1.

验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．

2．第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位．

3．揭示了力不是维持物体运动的原因．

【例1】理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动．

(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：____________(填写序号即可)．

(2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类．

属于可靠事实的步骤是________；

属于理想化推论的步骤是________．

思路点拨：整个实验是在一定的实验事实的基础上，通过推理形成结论，因此要会按逻辑关系排顺序．在现实生活中，摩擦是不可避免的，因此，凡是不考虑摩擦影响的都是理想化．

[解析]伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论．②是可靠事实，因此放在第一步，①③④是在无摩擦情况下的理想化推论．

[答案](1)②③①④(2)②①③④

理解理想实验应注意如下几点

(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验．

(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验．

(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的．

1．(多选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验，装置为两个对接的斜面，让小球沿左边的斜面滑下，并滚上右边的斜面，然后改变右边斜面的倾角，重复操作，利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片，则( )

A．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，因此牛顿第一定律是实验定律

B．由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小，因此证实了“物体的运动需要力维持”

C．当右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，说明“如果没有外力的作用，小球将在水平面上永远运动下去”

D．如果没有摩擦，小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度

CD[该实验为牛顿第一定律的提出，提供了有力的依据，但没有摩擦力，只是一种假设，所以该实验是一种理想化实验，牛顿第一定律不是实验定律，所以A错误；小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小是因为受力的作用，说明力是改变物体运动状态的原因，B错误；根据实验，右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，如果没有外力作用，小球将在水平面上永远运动下去，故C正确；如果没有摩擦，小球一定会上升到相同的高度，D正确．]

牛顿第一定律的理解及应用

1.

(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”，表明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“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

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．

【例2】如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，若不考虑其他阻力，则两个小球( )

A．一定相碰B．一定不相碰

C．不一定相碰D．无法确定

思路点拨：①小车表面光滑且不考虑其他阻力说明小球在水平方向上不受力的作用．②两小球随车一起运动说明两小球速度相同．

B[小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用．原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰．]

巧用牛顿第一定律

(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．

上例中，将车突然停止运动改为车突然加速运动时，两小球是否相碰，两小球相对小车