2017-2018学年高一物理新版人教版必修一教案：第4章 1 牛顿第一定律（含解析）

1牛顿第一定律学 习 目 标知 识 脉 络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)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，物体就要停止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，既不停下来也不偏离原来的方向2.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1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()2物体的运动状态改变指的是速度的改变()3任何物体只要运动状态不变，它一定不受外力作用(×)4如果物体的运动状态发生了改变，物体必受到了不为零的合外力()1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？【提示】该说法是错误的伽利略的理想斜面实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础上的，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只要有力作用在物体上，物体的运动状态就会改变吗？【提示】只有当做用在物体上的合力不为零时，物体的运动状态才会发生改变如图4­1­1所示，让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象图4­1­1探讨1：实验观察到的现象是什么，说明了什么问题？【提示】当斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远，说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化探讨2：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢？【提示】如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去1运动状态变化的三种情况(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”，提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，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1下列关于对运动的认识不正确的是 ()A亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用时才会运动B伽利略认为力不是维持物体运动的原因C牛顿认为力的真正效果是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动D伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦力，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度持续运动下去【解析】亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，有力作用在物体上它就运动，没有力作用时它就静止，A正确；伽利略认为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，他认为水平面上的物体若不受摩擦力，物体会保持原速度做匀速直线运动，B、D正确牛顿第一定律揭示了力与物体运动的关系，即物体的运动不需要力来维持，力的作用效果是改变物体的运动状态(速度)，C错误【答案】C2下列说法正确的是() A牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法D由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用【解析】牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，故D错误【答案】C 3(多选)关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是()A牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B牛顿第一定律就是惯性C不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性D运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用【解析】牛顿第一定律又叫惯性定律，但不能说惯性定律就是惯性惯性是指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，它是物体的固有性质，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关而惯性定律指物体在不受外力作用(合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是产生或维持物体运动的原因总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性故选A、C、D.【答案】ACD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物体的质量1惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性()2物体运动的速度越大，惯性越大(×)3力无法改变物体的惯性()1球A质量为2 kg，以10 m/s的速度做匀速直线运动，球B质量为5 kg，以2 m/s的速度做匀速直线运动球A和球B中哪个球的惯性大？为什么？【提示】B球的惯性大物体惯性的大小是由物体的质量大小决定的，质量越大，惯性越大；而物体惯性的大小与速度的大小无关2试从惯性的角度分析国家交通管理部门严禁客车超员的原因【提示】客车超员时，质量增大，当遇到意外情况时，由于惯性大，很难较快地停下来，易造成交通事故探讨1：坐在公共汽车里的人，当汽车突然启动时，有什么感觉？当运动的汽车突然停止时，又有什么感觉？解释上述现象【提示】当汽车突然启动时，人身体后倾当汽车突然停止时，人身体前倾这是因为人具有惯性，原来人和车一起保持静止状态，当车突然启动时，人的身体下部随车运动了，但上部由于惯性保持原来的静止状态，所以会向后倾；原来人和车一起运动，当车突然停止时，人的身体下部随车停止了，但上部由于惯性保持原来的运动状态，故向前倾探讨2：沪杭高铁的列车最高速度可以达到400多千米每小时，是世界上跑得最快的火车，火车速度快了，惯性大了，刹车也困难了，你认为这种说法正确吗？【提示】这种说法是错误的，惯性是物体的固有属性，火车提速后，其质量不变，惯性也不变1惯性与质量(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性(2)质量是物体惯性大小的惟一量度，质量越大，惯性越大2惯性与力(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的(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小，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变(3)惯性与物体的受力情况无关3惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关4惯性与惯性定律(1)惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律4“严禁超载，严禁超速，严禁疲劳驾驶”是预防车祸的有效方法，下列说法正确的是()A汽车超速会增大汽车的惯性B汽车超速会减小汽车的刹车距离C疲劳驾驶会缩短司机的反应时间D汽车超载会增大汽车的惯性【解析】“严禁超速”是为了在紧急情况下减小制动时间，由于汽车的质量不变，所以汽车的惯性仍不变，故A错误；“严禁超载”是禁止质量变大，是为了减小汽车的惯牲，故B错误；疲劳驾驶会增加司机的反应时间，故C错误；汽车超载，质量变大，从而使汽车的惯性增加，故D正确【答案】D5如图4­1­2所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1m2)，两小球原来随车一起运动当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球()图4­1­2A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰D无法确定【解析】因小车表面光滑，因此球在水平方向上没有受到外力作用原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰【答案】B6如图4­1­3所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力，则运动员() 图4­1­3A起跳时脚对滑板的作用力斜向后B在空中水平方向先加速后减速C越过杆后落在滑板的后方D越过杆后仍落在滑板上起跳的位置【解析】运动员相对于滑板竖直向上起跳，所以脚对滑板的作用力竖直向下，A错；人在空中时，水平方向不受力的作用，水平方向速度不变，B错；由于人和滑板的水平速度始终相同，所以人落在滑板上起跳的位置，C错，D对【答案】D惯性与力的三点区别1性质方面惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，是物体本身的属性，而力是物体对物体的作用2大小方面惯性的大小取决于物体本身质量的大小，力的大小取决于物体之间相互作用的强弱3效果方面力是改变物体运动状态的原因，而惯性却要物体保持原来的运动状态不变