2019年秋高中物理人教版必修1（系列一）第四章第1节 牛顿第一定律

1、一、理想实验的魅力 1.亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上,物体_; 没有力的作用,物体就要_。,才能运动,静止在一个地方,2.伽利略的斜面实验： (1)理想实验：让小球沿一个斜面从静止 状态开始向下运动,再让小球冲上第二个 斜面,如果没有摩擦,无论第二个斜面的 倾角如何,小球所达到的_,若将 第二个斜面放平,小球将_。 (2)实验结论：_。,高度相同,永远运动下去,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。,同一速度,同一直线,【自我思悟】 1.关于力与运动的关系,亚里士多德和伽利略的观点分别是什么? 提示：亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因;伽利略认为,力不是维持物体运动的原因。,2.伽利略在自己设计的理想斜面实验中,当第二个斜面放平时,真正观察到了在没有摩擦力作用时小球以恒定的速度运动下去了吗? 提示：在当时伽利略的实验中不可能真正观察到“无摩擦力作用时小球以恒定的速度运动下去”,因为摩擦力不可能完全消除,水平面也不可能造得无限长。,二、牛顿物理学的基石惯性定律 牛顿第一定律：一切

2、物体总保持_状态或_状 态,除非作用在它上面的力_这种状态。牛顿第一定 律又叫_。,匀速直线运动,静止,迫使它改变,惯性定律,【自我思悟】 1.只要有力作用在物体上,物体的运动状态就会改变吗? 提示：只有当作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。 2.当物体的运动状态发生改变时,一定是由于物体受到了力的作用吗? 提示：力是改变物体运动状态的原因,当物体的运动状态发生改变时,一定是由于物体受到了力的作用。,三、惯性与质量 1.惯性：物体保持原来_或_的性 质。 2.惯性的量度：_是物体惯性大小的唯一量度。,匀速直线运动状态,静止状态,质量,【自我思悟】 1.下列两个物体中哪个物体的惯性大,为什么? A.以10m/s的速度运动的质量为2kg的铁球 B.以1m/s的速度运动的质量为5kg的铁球 提示：B中铁球的惯性大。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.物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性吗? 提示：不是。一切物体在任何状态下都具有惯性。,【盲区扫描】 1.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的

3、原因。 2.牛顿第一定律不是实验定律。 3.物体在任何情况下都具有惯性,与运动状态无关。 4.力能改变物体的运动状态,但不能改变物体的惯性。 5.物体惯性的大小是由质量决定的,而不是由速度决定的。 6.物体的质量越大,惯性越大。,一、对牛顿第一定律的理解 深化理解 1.牛顿第一定律的得出：牛顿第一定律不是从实验中直接得出的,它是在大量实验基础上通过进一步的科学推理得到的。由于这个进一步科学推理得出的科学推论经受住了实践的检验,虽然无法直接验证,但仍具有科学意义。,2.牛顿第一定律的意义： (1)牛顿第一定律揭示了惯性的概念。定律中“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态”揭示了物体所具有的一种重要属性惯性,即物体具有的保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。 (2)牛顿第一定律揭示了力与运动的关系。定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,这句话揭示了力与运动的关系的本质,即力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。,3.物体运动状态改变的三种情况： (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。,【

4、微思考】 (1)在现实环境中,能找到不受外力作用的物体吗?牛顿第一定律能够通过实际实验验证吗? 提示：在自然界中,不受外力作用的物体是不存在的,但是当物体所受的合力为零时相当于不受力。由于自然界中不受外力作用的物体是不存在的,所以牛顿第一定律无法通过实际实验验证。,(2)牛顿第一定律并非实验定律,但它具有重要的意义,它的意义体现在哪些方面? 提示：牛顿第一定律揭示了惯性的概念,指出一切物体在任何情况下都具有惯性;牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,指出力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。,【题组通关】 【示范题】(多选)关于牛顿第一定律的理解正确的是( ) A.牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律 B.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变 C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果 D.飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态,【解题探究】(1)力对物体(质点)的作用效果： 合外力不为零时,物体的运动状态_; 合外力为零时,物体的运动状态_。 (2)物体运动状态的改变就是物体速度大小的改变

5、吗? 提示：运动状态的改变包括物体速度大小的改变,如由运动到静止或由静止到运动,也包括物体速度方向的改变或大小和方向的同时改变。,发生改变,不改变,【规范解答】选A、B、D。牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,A、B正确;牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了木块的运动状态,飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而改变了运动状态,C错误,D正确。,【通关1+1】 1.(多选)关于牛顿第一定律,以下说法正确的是( ) A.牛顿第一定律是依靠实验事实,直接归纳总结得出的 B.牛顿第一定律是以可靠实验为基础,通过抽象出理想化实验而得出的结论 C.根据牛顿第一定律可知,力是维持物体运动的原因 D.根据牛顿第一定律可知,力是改变物体速度的原因,【解析】选B、D。牛顿第一定律不是实验定律,但它是以可靠实验为基础,通过抽象出理想化实验而得出的结论,A错,B对;牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,指出力是改变物体运动状态的原因

6、,而不是维持物体运动状态的原因,C错,D对。,2.(多选)由牛顿第一定律可知( ) A.物体的运动是依靠惯性来维持的 B.力停止作用后,物体的运动就不能维持 C.物体做变速运动时,一定有外力作用 D.力是改变物体惯性的原因,【解析】选A、C。物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性,由于惯性的存在物体才保持原来的运动状态,A对;力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因,B错;当物体做变速运动时,运动状态发生了改变,一定有外力作用,C对;惯性是物体的固有属性,不因为力而发生改变,D错。,3.在物理学史上,正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是( ) A.亚里士多德、伽利略 B.伽利略、牛顿 C.伽利略、笛卡儿 D.亚里士多德、笛卡儿,【解析】选B。由物理学史可知,伽利略通过“理想斜面”实验推翻了“力是维持物体运动的原因”,而牛顿在大量实验的基础上,通过逻辑推理,归纳总结出了牛顿第一定律,即惯性定律。故选项B对,A、C、D错。,【变式训练】(多选)下列物理现象中,可以用牛顿第一定律解释的是( )

7、 A.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 B.物体如果向正北方向运动,其受外力方向必须指向正北 C.如果没有外力作用,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 D.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,【解析】选C、D。一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,直到有外力迫使它改变这种状态为止。没有外力作用时,物体可以做匀速直线运动,不一定静止,故A错误;物体向正北方向做匀速直线运动时,可以不受外力,当有向正北方向力的作用时,它向北运动的速度会变大,当有向正南方向力的作用时,它向北的速度会减小,但仍可以向正北方向运动,B错误;C、D两种说法均符合牛顿第一定律,C、D正确。,【素养升华】 牛顿第一定律巧应用 (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状态的原因。 (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

8、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。,二、惯性的四种关系 深化理解 1.惯性与质量的关系： (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唯一量度,质量越大,惯性越大。,2.惯性与力的关系： (1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此“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。力越大,物体的运动状态改变越快;惯性越大,物体的运动状态越难改变。 (3)惯性与物体的受力情况无关。,3.惯性与速度的关系： (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,并且惯性的大小由物体本身决定,与物体是否有速度及速度的大小无关。,4.惯性与惯性定律的关系： (1)惯性是物体具有的一种固有属性。惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律,属性不同于规律。 (2)惯性使物体保持原来运动状态,但能否保持取决于其受力

9、情况。当物体不受外力(或所受合外力为零)时,物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。惯性定律揭示了物体的惯性,正因为物体有惯性,故物体的运动不需要力来维持。这是它们的联系。,【微思考】 (1)沪杭高铁的列车最高时速可以达到400 多千米,是世界上最快的火车。有的同学 认为：火车变快了,其惯性变大了,所以难 刹车。他的认识正确吗? 提示：他的认识是错误的,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。,(2)某同学看到竖直向上抛出的篮球,他认为在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力,否则它不可能向上运动。他的观点对吗?为什么? 提示：该同学的观点是错误的。竖直向上抛出的篮球在空中继续向上运动,是因为篮球具有惯性,篮球的惯性要保持其原来的运动。篮球受到的重力和空气阻力的方向都竖直向下,不受向上的力的作用。,【题组通关】 【示范题】关于惯性的大小,下列叙述正确的是( ) A.两个质量相同的物体,在阻力相同的情况下,速度大的不容易停下来,所以速度大的物体惯性大 B.两个质量相同的物体,不管速度大小,它们的惯性的大小一定相同,C.推动地面上静止的物体,要比维持这个物体做匀速运动所需的力大,所以物体静止时惯性大 D.在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小,【解题探究】(1)物体的惯性由什么因素决定? 提示：质量是物体惯性大小的唯一量度。 (2)物体所处的位置、物体的运动状态和受力情况对物体的惯性是否有影响? 提示：物体所处的位置、速度的大小和方向以及物体的受力情况对物体的惯性均无影响。,【规范解答】选B。物体的惯性的大小是由物体的质量决定的,质量相同则惯性大小相同,惯性的大小与物体的位置、是否受力和如何运动均无关。故B正确,A、C、D错误。,【通关1+1】 1.下列关于惯性的说法中,正确的是( ) A.物体只有在突然运动或突然停止时才有惯性 B.物体的质量越大或速度越大,其惯

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