人教版高一物理必修1学案4.1 牛顿第一定律

第四章牛顿运动定律

第1节牛顿第一定律

【学习目标】

1．阅读课本P68理想实验的魅力，能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述。

2．能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论。

3. 通过阅读课本P69，能说出惯性定义、性质及表现形式,能说出惯性与质量的关系。

4. 能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度。

【自主梳理】

一、理想实验的魅力

1．亚里士多德认为：必须，物体才能运动；没有力的作用，物体就要．2．伽利略的理想实验

(1)斜面实验：如图所示，让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到

．减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度．当第二个斜面放平，小球将．

(2)推理结论：力(填“是”或“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，它将继续以沿运动，既不停下来也不偏离原来的方向．

二、牛顿物理学的基石——惯性定律

1．牛顿第一定律：

内容：一切物体总保持状态或状态，除非作用在它上面的力．2．惯性：物体具有保持原来状态或状态的性质叫惯性．牛顿第一定律也叫做定律．三、惯性与质量

描述物体惯性的物理量是它们的，是物体惯性大小的唯一量度．

【课堂探究】

一、伽利略理想斜面实验

理想实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律．伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合．

1．(多选)理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律．关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是()

A．只要接触面足够光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去

B．这个实验实际上是永远无法做到的

C．利用气垫导轨，就能使实验成功

D．虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的

二、牛顿第一定律

2．日常生活中，我们有这样的经验：人推箱子，箱子就前进，停止用力，箱子就停下来，是否有力作用在物体上物体才能运动呢？人不推箱子时，箱子为什么会停下来呢？

3．默写牛顿第一定律内容：

(1)物体运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：

①速度的方向不变，大小改变．

②速度的大小不变，方向改变．

③速度的大小和方向同时发生改变．

(2)对牛顿第一定律的理解

①定性说明了力和运动的关系：

力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因．

物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态．

②揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性．因此牛顿第一定律也叫惯性定律．

③牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到

的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的．

③牛顿第一定律无法用实验直接验证．它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态．

4．关于牛顿第一定律，下列说法中错误的是()

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律

B．牛顿第一定律就是惯性

C．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性

D．物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用

三、惯性的理解和应用

5．汽车启动加速时乘客会往后仰，汽车刹车时乘客会往前倾，请从惯性角度解释这种现象。

6．飞过来的乒乓球可以一拍子打过去，若飞过来的是铅球还能打过去吗？为什么？

总结对惯性的理解：

(1)物体惯性的大小由质量决定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大小无关．

(2)惯性的表现：

①在不受力的条件下，惯性表现出“保持”原来的运动状态，有“惰性”的意思．

②在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度．质量越大，惯性越大，运动状态越难改变．

7．关于物体的惯性，以下说法中正确的是()

A．物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大

B．汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会往外甩，而汽车匀速前进时，车上的人感觉平稳，说明突然减速和拐弯时人有惯性，匀速运动时没有惯性

C．在同样大小的力的作用下，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大

D．在长直水平轨道上匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回原处，这是因为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后距离太小，不明显而已

8．(多选)(2019·大同铁路一中高一上学期期末)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗．若突然发现碗中的水向右洒出，如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是()

A．小车匀速向左运动

B．小车可能突然向左加速运动

C．小车可能突然向左减速运动

D．小车可能突然向右减速运动

9．（单选）对下列现象解释正确的是()

A．在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所以力是维持物体运动的原因B．向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小

C．急刹车时，车上的乘客由于惯性一样大，所以都会向前倾倒

D．质量大的物体运动状态不容易改变是由于物体的质量大，惯性也就大

【练习题】

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：一旦物体具有一定的速度，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

2.（单选）如图所示，为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图．实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等．对于这个实验，以下叙述正确的是()

A．小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结

论是正确的

B．小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”

的结论是正确的

C．因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的

D．上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的

3．（多选）下面是摘自20世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有发动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法正确的是() A．汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”

B．宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”

C．宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”

D．宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行

4．（单选）如图所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面以较小的速率和在月面以较

大的速率行驶时，下列判断正确的是()

A．在地面运动时的惯性较大B．在月面运动时的惯性较大

C．在地面和月面惯性一样大D．在地面运动时的质量较大

5.（单选）如图所示,在匀速行驶的火车车厢内,有一人从B点正上方相对车厢静止释放一个

小球,不计空气阻力,则小球()

A.可能落在A处

B.一定落在B处

C.可能落在C处

D.以上都有可能

3．(单选)如果正在做自由落体运动的物体的重力忽然消失，那么它的运动状态应该是()

A．悬浮在空中不动B．运动速度逐渐减小

C．做竖直向下的匀速直线运动D．以上三种情况都有可能

6．(多选)一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下列关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是()

A.车速越大,它的惯性越大

B.质量越大,它的惯性越大

C.车速越大,刹车后滑行的路程越长

D.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大7．（单选）某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球,一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽

毛球筒的上端,则()

A.此同学无法取出羽毛球

B.该同学是在利用羽毛球的惯性

C.羽毛球筒向下运动过程中,羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来

D.羽毛球会从筒的下端出来

8．(单选)一碗水放置于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀加速运动时，水面形状接近于图()

9．（单选）从水平匀速向右飞行的飞机上按相等的时间间隔依次放出a、b、c三个球，不考虑空气阻力，站在地面上的人看到它们在空中的排列情况是()

10. （单选）如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑的小球B，劈形物体A从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()

A．沿斜面向下的直线

B．竖直向下的直线

C．无规则曲线

D．抛物线

11．（多选）小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机，在旅途中拍下了火车内桌面上塑料杯瞬间的不同状态，如图中的甲、乙、丙所示．则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是()

A．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向左减速

B．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右加速，丙图中火车突然向左加速

C．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右减速，丙图中火车突然向右加速

D．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向右减速