4.1牛顿第一定律学历案2023-2024学年高中物理新人教版必修第一册师说

1．牛顿第一定律核心素养定位物理观念(1)了解伽利略关于运动和力的关系的认识．(2)能准确叙述牛顿第一定律的内容．(3)知道质量是物体惯性大小的量度．科学思维(1)能领悟理想实验的科学推理方法及其意义．(2)能对牛顿第一定律所揭示的运动和力的关系有较深刻理解．(3)能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度，会解释有关的惯性现象．科学态度与责任(1)了解牛顿第一定律的发现过程，体会人类认识事物本质的曲折过程，培养学生严谨的科学态度．(2)通过具体实例，体会生活中惯性的应用与防止，乐于将所学知识应用于日常生活实际．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：如下图所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．①如果没有________，小球将到达原来的高度．这是一种理想化的物理模型②减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，但所达到的高度________．③当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去．合理的外推(2)推理结论：力________(选填“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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．二、牛顿第一定律无法用实验直接验证1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持____________状态或________状态，除非作用在它上面的力________________．2．惯性体现了抵抗运动状态改变的“能力”(1)物体保持原来________状态或________状态的性质叫作惯性，牛顿第一定律也被叫作惯性定律．(2)惯性是物体的________属性，一切物体都具有惯性．三、惯性与质量物体惯性大小仅与________有关，________是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素均________关．【情境思考】如图所示，为冰壶比赛的场景．请对以下结论作出判断：(1)静止在地面上的冰壶，当用力推它时，冰壶开始运动，说明力是使冰壶运动的原因．()(2)当冰壶脱离运动员的作用时，冰壶没有立即停下，而是继续向前运动，说明冰壶具有惯性．()(3)撤去推力后，冰壶最终能停下来，是冰壶受摩擦力作用的结果．()(4)如果没有摩擦力，冰壶会一直运动下去．()1理想实验的魅力(1)谈“理想”：①接触面不可能绝对光滑；②水平面不可能做得无限长．(2)谈“实验”：理论实验，非真实的科学实验．(3)谈“魅力”：伽利略“理想实验”的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法，在实验事实的基础上进行合理外推．1“理想实验”与“真实实验”(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的．(2)理想实验体现了逻辑思维活动，但思维过程的基础是真实、可靠的．2运动状态改变的三种情形(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体重与体育运动在许多体育项目中通过改变质量来增加或减小惯性，以利于提高运动成绩．如体操运动员希望有灵活的身体，而相扑运动员则不希望被别人推倒，所以相扑运动员的质量要比体操运动员的质量大得多．目标一伽利略理想斜面实验【导思】在伽利略的斜面实验的各个过程中(如图所示)，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？【归纳】1．理想实验的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(1)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．(2)伽利略理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法．【典例】例1[2023·河北邢台高一月考]在研究运动和力的关系时，伽利略设计了著名的理想斜面实验(如图所示)，将可靠的事实和缜密的逻辑推理结合起来，能更深刻地反映自然规律．下面给出了伽利略斜面实验的五个事件，请对事件的性质进行判断并正确排序：由A点静止释放的小球，①若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点；②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点；③若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点；④若没有摩擦且当另一斜面水平放置时，小球将沿水平面一直运动下去；⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点．以下排序正确的是()A．事实⑤→事实②→推论①→推论③→推论④B．事实⑤→事实②→推论③→事实①→推论④C．事实⑤→事实②→事实①→推论③→推论④D．事实⑤→事实②→推论①→事实③→推论④目标二牛顿第一定律的理解【导思】如图所示，将一小车从斜面的同一高度由静止释放，最后小车停在了不同水平面上的不同距离处．(1)小车在斜面上时的合力方向向哪？此时小车做什么运动？小车在水平面上时的合力方向向哪？此时小车做什么运动？表明物体的运动与力存在什么关系？(2)三图中，由上到下小车沿水平面运动的距离逐渐变远，原因是小车受到的阻力逐渐减小，可以猜想，如果水平面光滑，小车将做什么运动？【归纳】1．提出了惯性概念定律的前半部分内容“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”，揭示了所有物体普遍具有的一种属性——惯性，即物体保持匀速直线运动或静止状态，是本质属性，不需要条件．一切物体在任何情况下都具有保持匀速直线运动或静止状态的性质．因此，牛顿第一定律又叫惯性定律．2．明确了力的作用效果定律的后半部分内容“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，说明了力的作用效果可以改变物体的运动状态．3．揭示了力和运动的关系牛顿第一定律指出物体不受外力时的运动规律，定律描述的只是一种理想状态，而实际中物体不受外力的作用的情况是不存在的，当物体所受到的合外力为零时，其效果跟不受外力的作用效果相同．力与运动的关系：运动不需要力维持，但运动状态的改变离不开力的作用．【典例】例2(多选)关于牛顿第一定律有下列说法，其中正确的是()A．牛顿第一定律可用实验来验证B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C．惯性定律与惯性的实质是相同的D．牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持例3[2023·江西南昌高一期末]如图所示，在一足够长的木板C上有两个物体A和B，两个物体随木板一起以速度v向右运动．若两物体与木板间的摩擦不计，且mA>mB，则当用外力使木板突然停止后()A．A物体的惯性大，速度变化快，A、B两物体间的距离将减小B．A物体的惯性大，速度变化慢，A、B两物体间的距离将增大C．A、B两物体均做匀速直线运动，它们间的距离不变D．A、B两物体均做减速直线运动，它们间的距离减小目标三惯性的理解和应用【导思】(1)如图所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？(2)“同一物体在地球上的重力比在月球上大，所以物体在地球上的惯性比在月球上大”，这种说法对吗？为什么？【归纳】1．惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．2．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．3．惯性的表现(1)在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思．(2)在受力的条件下，惯性的大小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．【典例】例4[2023·重庆八中高一上月考]如图所示，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”．这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则惯性的大小取决于()A．冰壶的速度B．冰壶的质量C．冰壶受到的推力D．冰壶受到的阻力例5(多选)下列各图所示现象中，利用了惯性的是()A．自行车滑行B．使锤子套紧C．系好安全带D．跳远助跑例6如图所示，某同学面向车行驶方向坐在沿平直轨道匀速行驶的列车车厢里．这位同学发现面前的水平桌面上一个原来静止的小球突然向他滚来，则可判断()A．列车正在刹车B．列车突然加速C．列车突然减速D．列车仍在匀速直线运动1.漫画中的情景在公交车急刹时常会出现．为提醒乘客注意，公交公司征集到几条友情提示语，其中对惯性的理解正确的是()A.站稳扶好，克服惯性B．稳步慢行，避免惯性C．当心急刹，失去惯性D．谨防意外，惯性恒在2．关于物体的惯性，下列说法中正确的是()A．战斗机在作战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性B．用力推一个静止在地面上的物体，没有推动，原因是物体的惯性太大了C．高速公路上要限速，是因为车速越大惯性越大D．由于子弹的速度越大，其杀伤力就越大，所以子弹的惯性大小与其速度大小有关3．关于运动和力的关系，以下叙述正确的是()A．力是维持物体运动的原因B．物体受多个力作用时，其运动状态一定不断变化C.在多个力作用下做匀速运动的物体，若去掉其中的一个力，其运动速度一定减小D．物体不受力的作用时也能运动4．下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是()A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B．处于静止状态或匀速直线运动状态的物体，一定不受任何外力作用C．伽利略理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因D．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了物体运动状态改变的原因5．如图所示是小芸与同学们在“阳光体育活动”中训练排球时的情景，下列有关说法中正确的是()A．垫球时，手感觉疼，说明球与手之间的作用力是相互的B．球垫起后，能继续向上运动，是因为球始终受到向上的力的作用C．球垫起后，上升到最高点时，处于平衡状态D．球下落过程速度越来越大，说明球的惯性越来越大6.[2023·重庆月考]小云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，另一手用一个较大的力F击打羽毛球筒的上端，则()A．该同学无法取出羽毛球B．该同学是在利用羽毛球的惯性C．该同学击打筒的上端是为了改变羽毛球筒的惯性D．羽毛球筒向下运动的过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来1．牛顿第一定律导学掌握必备知识一、1．有力作用在物体上静止在某个地方2．(1)摩擦相同(2)不是3．同一速度同一直线二、1．匀速直线运动静止迫使它改变这种状态2．(1)匀速直线运动静止(2)固有三、质量质量无情境思考答案：(1)×(2)√(3)√(4)√共研突破关键能力目标一提示：小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成．[例1]解析：由实验事实⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点，实验事实②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点，从而可推理出①若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点，接着推理出③若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点，最后推理出④若没有摩擦且当另一斜面水平放置时，小球将沿水平面一直运动下去，故选A．答案：A目标二提示：(1)沿斜面向下；加速运动；沿水平方向向左；减速运动；力是改变物体运动状态的原因．(2)匀速直线运动．[例2]解析：不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不是实验定律，故不能用实验来验证，A错误；牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因，B正确；牛顿第一定律又叫惯性定律，牛顿第一定律是物体遵循的规律，而惯性是物体的性质，实质是不相同的，C错误；牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持，D正确．答案：BD[例3]解析：当用外力使木板突然停止后，A、B两物体受力不变，仍然受力平衡，原来运动状态不变，即A、B两物体均做匀速直线运动，它们间的距离不变，故选C.答案：C目标三提示：(1)乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒．(2)不对．惯性大小只与质量有关，与位置无关．虽然物体在地球上的重力比在月球上大，但物体的质量不变，即惯性不变．[例4]解析：惯性是物体的固有属性，而质量是惯性大小的唯一量度，故惯性的大小取决于冰壶的质量，故选B.答案：B[例5]解析：自行车原来处于运动状态，当不再蹬自行车时，由于惯性，自行车仍然能滑行一段距离，该现象是利用惯性，A正确；锤头和锤柄一起向下运动，当锤柄撞在地上静止时，锤头由于惯性继续向下运动，可以紧套在锤柄上，该现象利用了锤头的惯性，B正确；汽车高速行驶时，如果遇到紧急情况刹车，人由于惯性还要保持原来的高速运动，会撞到前面物体造成损伤，所以驾驶员要使用安全带，这是防止惯性带来的伤害，C错误；跳远运动员助跑是为了起跳前使自己处于运动状态，起跳后，人由于惯性会跳的更远，该现象是利用惯性，D正确．答案：ABD[例6]解析：当列车加速时，小球由于惯性要保持原来的运动状态，相对于列车向后运动，即这位同学发现面前的水平桌面上一个原来静止的小球突然向他滚来的现象，故列车突然加速．答案：B精练落实学科素养1．解析：惯性是物体具有的保持原来运动状态的性质，是物体固有的属性，不能被克服或避免，也不会失去，故A、B、C错误，D正确．答案：D2．解析：C、D错：惯性是物体本身的一种属性，它不随物体速度大小的变化而变化，所以子弹杀伤力大和高速公路上限速等都不是因为物体的惯性发生了变化．B错：用力推一个静止在地面上的物体，没有推动，说明地面对物体有摩擦力的作用，而不是因为物体的惯性太大