第四章 牛顿运动定律牛顿第一定律

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1. 牛顿第一定律
三维目标
【知识与技能】 (1)理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持. (2)理解牛顿第一定律,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的. (3)理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度. 【过程与方法】 (1)培养学生分析问题的能力,要能透过现象了解事物的本质,不能不加研究、分析 而只凭经验,对物理问题绝不能主观臆断.正确认识力和运动的关系. (2)帮助学生养成要从不同的角度对比研究问题的习惯.
不是力的作用结果,选项 D 错误.
学习互动
考点三 惯性的理解 [想一想] 为什么质量越大的物体的 运动状态越难改变?
[答案] 因为质量越大的物体惯性越大,其 运动状态越难改变.
学习互动
[要点总结] 1.惯性:物体具有保持__匀__速__直__线__运__动____状态或_静__止_____状态的性质,惯性是 物体固有的基本属性. 2.惯性的量度:质量是物体__惯__性____大小的量度,物体的_惯__性_____只与物体的 质量有关,质量越大,___惯__性___越大. 3.惯性的体现:在不受力(或合外力为零)的条件下,惯性体现为__保__持____原来 的运动状态;在受力条件下,惯性体现为运动状态__改__变____的难易程度.
知识必备
3.伽利略和笛卡儿对力和运动关系的研究表明,物体的运动 不需要 (填“需要”或“ 不需要”)力来维持,运动的物体不受力作用时,它将以不变的 速度 沿直线运动.
知识必备
知识点二 牛顿第一定律(惯性定律) 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.
学习互动
4.惯性与力: (1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种__性__质____,因此诸如“物体受到了惯 性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的. (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 性越大则物体的运动状态越__难______改变. [特别提醒] 物体的惯性只与质量有关,与物体的受力情况、运动情况均无关.
[答案] B [解析] 牛顿第一定律是牛顿在总结伽利略的斜 面实验、笛卡儿的研究经验和结论的基础上得出 的,不是由实验得出的定律,也不是科学家凭空 想象出来的,选项 A、D 正确;由牛顿第一定律 知,物体不受外力作用时,保持匀速直线运动状 态或静止状态,所受合力不为零时,物体的运动
状态将改变,选项 B 错误,选项 C 正确.
新课导入
【导入一】 力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因?人们正确认识 这个问题,经历了漫长的历史过程,同样,学生要正确认识它,也要克服日 常经验带来的错误认识,所以一开始就用了两个实验,让他们通过观察、思 考,来澄清错误的认识. 教师:通过前一章的学习,我们知道了物体的运动形式是多种多样的,那么 物体为什么会有各种不同的运动形式呢?要讨论这个问题,必须进一步思考 运动和力的关系,在力学中研究运动和力的关系这一学科叫做动力学.
[答案] 该说法错误.伽利略的理想斜面实 验反映了一种物理思想,它建立在可靠的事 实基础之上,抓住主要因素,忽略次要因素, 从而深刻地揭示了自然规律.
学习互动
[要点总结] 1. 伽利略的理想实验推论:一切运动着的物体在没有受到外力的时候,它的 速度将保持__不__变____,并且一直运动下去. 2.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
新课导入
用力推动小车后放手,小车继续运动一段距离后停了下来. 提问:小车停下来的原因又是什么? 现在我们又可以得出:力也能使物体停止运动.那么力和运动之间关系如何呢? 本节课我们就来探究这个问题.前面我们已经学过了描述运动的方法,也学过 了力的基本知识,现在,请同学们讨论一下,力和运动有什么样的关系呢?请 结合日常生活中的例子来说明.
新课导入
【导入二】 尽可能多地呈现现实生活中与“没有持续外力作用,运动物体停止”相一致的 事例,尽量让学生展示他们生活中已形成的观念,或者说引导学生尽量呈现出 与亚里士多德观点一致的生活经验,然后提出亚里士多德的观点,让他们觉得 所持观点有理论上的支持. 在讲台上放一辆小车,使它处于静止状态. 问题:怎样才能让小车运动起来呢? 从这个例子很容易得到:物体要运动,需要对它施加力的作用.
[答案] A [解析] 由惯性的定义可得选项 A 正 确;惯性是使物体保持匀速直线运动 或静止状态,而不是匀速圆周运动, 选项 B 错误;惯性与速度无关,选项 C 错误;力的施加,立即产生状态变 化,选项 D 错误.
备用习题
2. 关于惯性和牛顿第一定律,下列说法中正确的是( ) A.静止的物体可能没有惯性 B.速度越大的物体惯性越大 C.同一物体在地球上和月球上惯性不同 D.伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和 逻辑推理和谐地结合在一起
学习互动
例 3 关于力和运动的关系,下列说法正确的 是( ) A.物体受力才会运动 B.力使物体的运动状态发生改变 C.停止用力,运动的物体就会停止 D.力是使物体保持静止或匀速直线运动状态 的原因
[答案] B [解析] 由牛顿第一定律可知,力的作用结果不是 使物体产生运动,而是使物体的运动状态发生改 变,选项 B 正确;如果物体原来是运动的,不受 力作用时将永远运动下去,即物体的运动不需要 力来维持,选项 A、C 错误;物体保持静止或匀 速直线运动状态是物体不受力时的运动规律,并
知识必备
知识点三 惯性与质量 1.惯性: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.物体惯性大小的唯一量度是__质__量____.
学习互动
考点一 对理想实验的理解
[想一想] 有人认为伽利略斜面实验为理 想实验,无法在实验中验证,故不能揭 示自然规律.该说法是否正确?
[答案] D
[解析] 惯性是物体的固有属性,与运 动状态无关,选项 A 错误;质量是惯 性大小的唯一量度,与速度、环境等 因素无关,选项 B、C 错误;伽利略 的斜槽实验以可靠的事实为基础,把 实验探究和逻辑推理和谐地结合在 一起,选项 D 正确.
三维目标
(3)培养学生的逻辑推理能力,知道物体的运动是不需要力来维持的. 【情感、态度与价值观】 (1)利用一些简单的器材,如小球、木块、毛巾、玻璃板等,来对比研究 力与物体运动的关系,现象明显,而且更容易推理. (2)培养科学研究问题的态度. (3)利用动画演示伽利略的理想实验,帮助学生理解问题. (4)利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系.鼓励学生大胆发言,并 学以致用.
重点难点
【重点】 (1)理解力和运动的关系. (2)理解牛顿第一定律,知道惯性与质量的关系.
【难点】 惯性与质量的关系.
教学建议
本节要求学生了解亚里士多德关于力与运动的主要观点,了解伽利略的实验研 究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法;认识惯性的内涵,在知识的 应用中体现“加强课程内容与生产、生活联系”的理念. 学生已初步了解牛顿第一定律和惯性的基本内容.以初中知识为生长点,以教 材内容为线索,借助演示实验,引导启发学生展开讨论,总结规律并得出结论, 学习科学家把经验事实和抽象思维结合起来的科学思维方式.教与学的全过程 应渗透科学方法的教育和思维能力的培养,体现新课程的三维教育目标.
新课导入
有了动力学知识,我们就可以解决两大类问题:可以根据物体的运动情况 确定物体的受力情况,也可以根据物体的受力情况确定物体的运动情 况.这就使得人类创造条件控制运动的梦想成为现实.例如,马路上的汽 车可按人的意愿往任何方向以一定的速度行驶,人造地球卫星可以发射到 预定的轨道上运转等. 动力学的奠基人是牛顿,牛顿的三大运动定律是动力学的核心内容,也是 学好整个力学知识的关键.从本节课开始,我们将先学习牛顿第一定律.
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(3)揭示了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——惯 性. [特别提醒] 牛顿第一定律不是实验定律,它是在理想实验的基础上总结推理得 出的.
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例 2 下列说法不正确的是( ) A.伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验 基础 B.物体不受外力作用时,一定处于静止状态 C.力是改变物体运动状态的原因 D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行 分析的产物,不可能用实验直接验证
图 4-1-1
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(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)在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.下列关于事实和
推论的分类正确的是( )
A.①是事实,②③④是推论
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B.②是事实,①③④是推论
C.③是事实,①②④是推论
D.④是事实,①②③是推论
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例 1 理想实验有时更能深刻地反映自然规律.如图 4-1-1 所示,伽利略设想了一个理想 实验,其中有一个是经验事实,其余是推论. ①减小第二个斜面的倾角,小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个斜面对接,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,最后使它成为水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动
的性质
C.物体不受外力作用时保持速度不变则有惯性,
受外力作用时不能保持速度不变则没有惯性
D.惯性与物体如何运动、是否受力无关
备用习题
1. 下列关于惯性说法正确的是( ) A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B.行星在圆周轨道上保持匀速率运动是因为行星具有惯性 C.同一物体运动越快,越难停止运动,说明物体的速度也大, 惯性越大 D.由于巨轮惯性很大,施力于巨轮后,没有效果
知识必备
知识点一 力和运动的关系
1.阅读教材第68页,说出亚里士多德对 力和运动关系的错误结论.
[答案] 亚里士多德认为:必须有力 作用在物体上,物体才能运动;没有 力的作用,物体就要静止在一个地 方.
知识必备
2.阅读第68页和69页,总结得出伽利略 和笛卡儿对力和运动关系的结论.
[答案] 伽利略认为:力不是维持物 体运动的原因;笛卡儿认为: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.
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[答案] (1)②③①④ (2)B [解析] 步骤②是理想实验的实验基础,属于可靠的事实,在此基础上利用推理,先得 到小球不受阻力作用将上升到原来释放时的高度的推论,再设想减小第二个斜面的倾角 直至第二个斜面成为水平面时,得到小球将匀速运动的推论.所以正确的排列顺序是 ②③①④,正确的分类是选项 B.
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例 4 [2018·南昌检测] 关于惯性,下列说法正确 [答案] D
的是 ( ) A.高速运动的物体不容易停下来,所以物体运动 的速度越大,惯性越大
[解析] 惯性是物体的固有属性,与物体的受力 情况、运动情况无关,其大小只与质量有关,选项 D 正确.
B.惯性是物体在匀速运动或静止时才表现出来
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考点二 牛顿第一定律的理解 [想一想] 高速行驶的动车组关闭发 动机后为什么会停下来?
[答案] 由于动车组运动过程中受到阻力作 用,因此会慢慢停下来.
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[要点总结] 牛顿第一定律的意义 (1)揭示了物体在__不__受__力__(填“受力”或“不受力”)作用时的运动规律. ①物体不受外力作用包括物体没有受到任何外力的作用、物体在某一方向上没 有受到任何力的作用及物体所受__合__外__力__为零(等效于不受力)等情况. ②不受力作用时物体保持“静止状态或匀速直线运动状态”不变,实质就是物 体的运动__速__度____不变,也就是保持原来的_运__动__状__态____不变. (2)揭示了力和运动的关系,纠正了力是维持__物__体__运__动___的原因的错误观点,明 确指出了力是__改__变__物__体__运__动__状__态____的原因.
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