新人教版高中物理必修第二冊學(xué)案1：4.1牛頓第一定律

新人教版高中物理必修第一冊PAGEPAGE14.1牛頓第一定律學(xué)習(xí)目標1．知道伽利略的理想實驗及其推理過程，知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法．(難點)2．理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義．(重點＋難點)3．明確慣性的概念，會解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象．(重點＋難點)課前預(yù)習(xí)一、理想實驗的魅力1．亞里士多德認為：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要在一個地方．2．伽利略的理想實驗(1)斜面實驗：讓靜止的小球從第一個斜面滾下，沖上第二個斜面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度．減小第二個斜面的傾角，小球滾動的距離，但所達到的高度.當?shù)诙€斜面放平，小球?qū)?(2)推理結(jié)論：力(填“是”或“不是”)維持物體運動的原因．3．笛卡爾的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以沿同一直線運動，既，也不會偏離原來的方向．二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律：內(nèi)容：一切物體總保持狀態(tài)或狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它這種狀態(tài)．2．慣性：物體具有保持原來狀態(tài)或狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性．牛頓第一定律也叫作定律．三、慣性與質(zhì)量1．描述物體慣性的物理量是它的，是物體慣性大小的惟一量度．2．質(zhì)量是(填“標”或“矢”)量，在國際單位制中，質(zhì)量的單位是，符號為.[基礎(chǔ)自測]1．判斷正誤(1)亞里士多德認為物體只有受到力的作用才會運動．()(2)伽利略的理想實驗說明了力是維持物體運動的原因．()(3)當一個做勻加速直線運動的物體所受外力突然消失時，物體立刻靜止．()(4)速度越大，物體的慣性越大．()(5)乒乓球可以快速抽殺，是因為乒乓球的質(zhì)量?。?)2．探究思考圖甲所示是冰壺在冰面上的運動情景．冰壺比賽過程中，運動員在冰球前面擦掃冰面，可以使表面冰層融化，形成一層薄薄的冰水混合物，而水的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行的更遠；如果冰的阻力可以忽略，冰壺將永遠運動下去．圖乙所示是一足球沿比較光滑的水平面滾動很遠的距離停下．試結(jié)合上述情景，討論下列問題．(1)圖甲中的冰壺和圖乙中的足球為什么會停下來？它說明了什么問題？(2)試猜想如果冰壺、足球不受外力作用將處于什么狀態(tài)？(3)從(1)、(2)兩個問題中，我們能得到什么結(jié)論？課堂探究探究點一對伽利略理想實驗的理解伽利略理想斜面實驗如圖，小球沿斜面由靜止?jié)L下，再滾上另一斜面．(1)實際中小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？(2)設(shè)想斜面是光滑的，小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？(3)設(shè)想斜面是光滑的，若減小第二個斜面的傾角．小球還能滾到另一斜面高h處嗎？與沒減小斜面傾角之前相比，小球滾到另一斜面高h處通過的距離如何變化？(4)設(shè)想第二個斜面變成水平面，這時小球試圖滾上另一斜面的相同高度，但永遠達不到．這時小球的運動能停下來嗎？[知識剖析]1．伽利略的理想實驗推論：一切運動著的物體在沒有受到外力的時候，它的速度將保持不變，并且一直運動下去．2．理想實驗的意義：(1)伽利略理想實驗是以可靠的實驗事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律．(2)伽利略的理想實驗是把實驗和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．例1理想實驗有時能更深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設(shè)想了一個理想實驗，如圖所示．下面是關(guān)于該實驗被打亂的步驟：①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度．②圖為兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面．③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度．④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運動．(1)請將上述理想實驗的設(shè)想步驟按照正確的順序排列________(填寫序號即可)．(2)在上述的設(shè)想實驗步驟中，有的屬于可靠的實驗事實，有的則是理想化的推論，請問步驟②屬于________．跟蹤練習(xí)1伽利略的斜面實驗證明了()A．要物體運動必須有力作用，沒有力作用的物體將靜止B．要物體靜止必須有力作用，沒有力作用的物體就運動C．物體不受外力作用時，一定處于靜止狀態(tài)D．力不是維持物體運動的原因探究點二對牛頓第一定律的理解如圖所示，我們有這樣的日常經(jīng)驗：一只木箱，不用力推時木箱不動；用力推時木箱運動；停止用力，木箱就停下來．(1)是否有力作用在物體上物體才能運動呢？不用力推木箱時，木箱為什么會停下來呢？(2)如果沒有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，運動起來的木箱的運動狀態(tài)會改變嗎？[知識剖析]1．對牛頓第一定律的理解(1)揭示了力和運動的關(guān)系：①力是改變物體運動狀態(tài)的原因(或者說力是使物體產(chǎn)生加速度的原因)，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因．②物體不受外力時的運動狀態(tài)：勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)．(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性．因此牛頓第一定律也叫慣性定律．2．運動狀態(tài)改變(即速度改變)的三種情景：(1)速度的方向不變，大小改變．(2)速度的大小不變，方向改變．(3)速度的大小和方向同時發(fā)生改變．注意牛頓第一定律是“經(jīng)驗定律”，無法用實驗驗證．例2關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是()A．力是維持物體運動的原因，沒有力的物體將保持靜止，比如自行車B．物體的速度不斷增大，表示物體必受力的作用C．物體如果向正北方向運動，其所受外力方向必須指向正北D．不受力的物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，而受力的物體運動狀態(tài)一定改變跟蹤練習(xí)2(多選)下列說法正確的是()A．牛頓第一定律是一條實驗定律B．牛頓第一定律說明了力是改變物體運動狀態(tài)的原因C．慣性定律與慣性的實質(zhì)是相同的D．物體的運動不需要力來維持探究點三對慣性的理解及應(yīng)用1．百米比賽中運動員沖過終點線后一般要再跑一段距離才停下來．為什么？2．(1)如圖甲所示，公交車突然快速啟動時，車上站著的乘客身體為什么會向后傾？(2)如圖乙所示，公交車正在運行時突然急剎車，車內(nèi)乘客身體為什么會向前傾？[知識剖析]1．慣性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性．2．慣性的大小：(1)質(zhì)量是慣性大小的唯一量度．質(zhì)量越大，慣性越大；反之則越?。?2)慣性大小與物體運動狀態(tài)(速度)、受力情況以及所處地理位置均無關(guān)．3．慣性的表現(xiàn)：(1)不受力時，慣性表現(xiàn)為保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，有“惰性”的意思．(2)受力時，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度．質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難以改變．例3如圖所示是一種汽車安全帶控制裝置示意圖．當汽車處于靜止或勻速直線運動時，剎車擺錘豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉(zhuǎn)動，安全帶能被拉動．當汽車突然剎車時，擺錘由于慣性繞軸擺動，使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動，安全帶不能被拉動．若擺錘從圖中實線位置擺到虛線位置，汽車的可能運動方向和運動狀態(tài)是()A．向右行駛、勻速直線運動 B．向左行駛、勻速直線運動C．向右行駛、突然剎車 D．向左行駛、突然剎車[歸納總結(jié)]解答慣性現(xiàn)象的思路(1)明確研究的物體原來處于怎樣的運動狀態(tài)．(2)當外力作用在物體的某一部分時，這一部分運動狀態(tài)的變化情況．(3)明確物體由于慣性要保持怎樣的運動狀態(tài)，然后判斷物體會出現(xiàn)什么現(xiàn)象．跟蹤練習(xí)3關(guān)于物體的慣性，以下說法正確的是()A．物體的運動速度越大，物體越難停下來，說明運動速度大的物體慣性大B．汽車突然減速時，車上的人向前傾，拐彎時人會往外甩，而汽車勻速前進時，車上的人感覺平穩(wěn)，說明突然減速和拐彎時人有慣性，勻速運動時沒有慣性C．在同樣大小的力的作用下，運動狀態(tài)越難改變的物體，其慣性一定越大D．在長直水平軌道上勻速運動的火車上，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起后，發(fā)現(xiàn)落回原處，這是因為人跳起后，車繼續(xù)向前運動，人落下后必定向后偏些，但因時間太短，偏后距離太小，不明顯而已素養(yǎng)提升“理想實驗”模型模型構(gòu)建：“理想實驗”，又叫作“假想實驗”、“抽象的實驗”，是把實驗和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．伽利略的“理想斜面實驗”即為“理想實驗”模型．模型理解：“理想實驗”雖然也叫作“實驗”，但它與真實的科學(xué)實驗是有原則性區(qū)別的，真實的科學(xué)實驗是一種實踐的活動，而“理想實驗”則是一種思維的活動；前者是可以將設(shè)計通過物化過程而實現(xiàn)的實驗，后者則是由人們在抽象思維中設(shè)想出來而實際上無法做到的“實驗”．“理想實驗”并不是脫離實際的主觀臆想．(1)“理想實驗”是以實踐為基礎(chǔ)的．所謂的“理想實驗”就是在真實的科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，對實際過程作出更深層次的抽象分析．(2)“理想實驗”的推理過程，是以一定的邏輯法則為根據(jù)的，而這些邏輯法則，都是從長期的社會實踐中總結(jié)出來的，并為實踐所證實了的．“理想實驗”模型的作用：作為一種抽象思維的方法，“理想實驗”可以使人們對實際的科學(xué)實驗有更深刻的理解，可以進一步揭示出客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論．例如，作為經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的慣性定律，就是“理想實驗”的一個重要結(jié)論．“理想實驗”模型的局限性：“理想實驗”只是一種邏輯推理的思維過程，它的作用只限于邏輯上的證明與反駁，而不能用來作為檢驗正確與否的標準．相反，由“理想實驗”所得出的任何推論，都必須由觀察或?qū)嶒灥慕Y(jié)果來檢驗．練習(xí)關(guān)于伽利略理想實驗，下列說法正確的是()A．完全是理想的，沒有事實為基礎(chǔ)B．是以可靠事實為基礎(chǔ)，經(jīng)科學(xué)抽象，深刻反映了自然規(guī)律C．沒有事實為基礎(chǔ)，只是理想推理D．以上說法都不對課堂達標1．(對伽利略理想實驗的理解)(多選)關(guān)于伽利略的理想實驗的敘述正確的是()A．這個實驗是憑空想象的B．這個實驗雖然是想象的，但它得出的結(jié)論是可靠的C．理想實驗是一種科學(xué)方法D．理想實驗是一個純思維實驗，其正確性應(yīng)接受實踐的檢驗2．(牛頓第一定律的理解)(多選)關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．牛頓第一定律就是慣性C．不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性D．物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化時，物體必定受到外力的作用3．(對慣性的理解)關(guān)于物體的慣性，下列說法正確的是()A．物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性B．已知月球上的重力加速度是地球上的eq\f(1,6)，故一個物體從地球移到月球慣性減小為原來的eq\f(1,6)C．同一物體運動越快越難停止運動，說明物體的速度越大，其慣性越大D．由于巨輪慣性很大，施力于巨輪，經(jīng)過很長一段時間后慣性變小4．(慣性的應(yīng)用)我國《道路交通安全法》中規(guī)定：各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機)必須系好安全帶，這是因為()A．系好安全帶可以減小人的慣性B．系好安全帶可以減小車的慣性C．系好安全帶是為了增大人與座椅間的摩擦力D．系好安全帶可以防止因人的慣性而造成的傷害

--☆參考答案☆--課前預(yù)習(xí)靜止增大相同永遠運動下去不是同一速度不會停下來勻速直線運動靜止改變勻速直線運動靜止慣性質(zhì)量質(zhì)量標千克kg1．判斷正誤√×××√2．探究思考[答案](1)冰壺和足球停下來都是因為受到了地面(或冰面)的摩擦力的作用．這些現(xiàn)象說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因．(2)原來靜止的物體，不受外力作用時，仍然靜止，原來運動的物體，不受外力作用時將永遠做勻速直線運動.(3)物體不受外力作用或所受合力為零時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)．探究點一對伽利略理想實驗的理解[答案](1)小于h.(2)等于h.(3)能，通過的距離變大．(4)不能，永遠運動下去．例1[答案](1)②③①④(2)可靠的實驗事實[解析]理想實驗的思想方法，即在實驗事實的基礎(chǔ)上，經(jīng)過合理的想象，獲取結(jié)論．針對題目所述的實驗步驟，正確的排列順序是②③①④，步驟②屬于可靠的實驗事實．跟蹤練習(xí)1[答案]D[解析]伽利略的斜面實驗證明了：如果物體不受外力作用，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動下去，所以只有D正確．探究點二對牛頓第一定律的理解[答案](1)不是．因為受到阻力的作用．(2)如果沒有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，木箱將保持這個速度沿直線永遠運動下去．例2[答案]B[解析]根據(jù)牛頓第一定律的內(nèi)容可以判斷力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不受力的物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，故A錯誤，B正確；若物體向正北方向做勻速直線運動，則物體不受力或所受合外力為零，C錯誤；物體受到力的作用，若合外力為0，則物體也可以保持運動狀態(tài)不變，故D錯誤．跟蹤練習(xí)2[答案]BD[解析]牛頓第一定律反映了物體在不受力的理想條件下所遵循的運動規(guī)律，不能通過實驗驗證，并非實驗定律，選項A錯誤；牛頓第一定律說明物體的運動不需要力來維持，但要改變物體的運動狀態(tài)則必須有力的作用，選項B、D正確；慣性是物體保持原來運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律則反映了物體在一定條件下的運動規(guī)律，選項C錯誤．探究點三對慣性的理解及應(yīng)用1.[答案]由于慣性，運動員如果沖過終點線后立即停下來會向前摔倒而導(dǎo)致受傷，故而一般要再跑一段距離才停下來．2.[答案](1)當公交車由靜止突然快速啟動時，乘客的下半部分受到車的摩擦作用也隨車運動，而上半部分由于要保持原來的靜止狀態(tài)，故向后傾倒．(2)乘客隨車一起運動，當急剎車時，車停止運動，乘客的下半部分受到車的摩擦作用也隨車停止運動，而上半部分由于要保持原來的運動狀態(tài)，故向前傾倒．例3[答案]C[解析]若汽車做勻速直線運動，則擺錘不會從實線位置擺到虛線位置，故選項A、B均錯誤；由圖可知擺錘向右擺動，根據(jù)慣性知識可推知，汽車可能向左加速或向右減速，故選項C正確，選項D錯誤．跟蹤練習(xí)3[答案]C[解析]物體的慣性大小只由質(zhì)量決定，與物體的速度大小無關(guān)，A錯誤；一切物體均有慣性，不論物體處于加速、減速還是勻速運動