牛顿第一定律 学案

1 / 13 牛顿第一定律 学案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 m 第一节牛顿第一定律学案 一 .教学内容： 牛顿第一定律 二 .本周教学目标 1.知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识。 2.知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论 3.知道什么是惯性，会正确理解有关现象 4.理解牛顿第一定律的内容和意义 教学过程 1.理想实验的魅力 （ 1）伽利略的理想斜面实验 理想实验： 如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面如果没有摩 擦，小球将上升到原来的高度 如果第二个斜面倾斜角度小，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾斜角度，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就2 / 13 再也达不到原来的高度，而是沿水平面以恒定的速度持续运动下去 伽利略的思想方法 伽利略的 “ 实验 +科学推理 ” 的方法推翻了亚里士多德的观点。 伽利略的理想斜面实验虽然是想像中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的以事实为依据，以抽象为指导，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）伽利略的观点：在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去 . （ 3）笛卡尔的观点：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动笛卡尔补充和完善了伽利略的观点 2.牛顿物理学的基石 惯性定律 牛顿总结了伽利略等人的工作，并提出了三条运动定律，先看牛顿第一定律： 牛顿第一定律： （ 1）内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止 （ 2）如何正 确理解牛顿第一定律？ 对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解： 3 / 13 明确了惯性的概念 : 定律的前半句话 “ 一切物体总保持匀速直线运动或静止状态 ” ，揭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 确定了力的含义： 定律的后半句话 “ 直到有外力迫使它改变这种运动状态为止 ” ，实际上是对力的定义，即力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因，这一点要切实理解 定性揭示了力和运动的 关系： 牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力的作用相同但是，我们不能把 “ 不受外力作用 ” 理解为 “ 合外力为零 ” 3.理解惯性和惯性定律 （ 1）对惯性定律的理解 牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，即一切物体都具有惯性同时，牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义：力是改变物体运动状态的原因，即改变速度的原因物体在速度发生改变时，就有加速4 / 13 度因此也可以说：力是使 物体产生加速度的原因不能认为力是维持物体运动（匀速直线运动）的原因，也不能认为有力就有运动，没有力就没有运动，更不能认为物体向哪个方向运动就一定受到那个方向的力的作用 （ 2）对惯性的理解 惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性 惯性与运动状态无关：不论物体是处于怎样的运动状态，惯性总是存在的，当物体原来静止时，它一直 “ 想 ” 保持这种静止状态；当物体运动时，它一直 “ 想 ” 以那一时刻的速度做匀速直线运动 惯性与物体是否受力无关，与物体速度大小无关，仅由物体的质量决定 4.惯性与力的比较 （ 1）从概念比较 “ 惯性 ” 是物体保持匀速直线运动或静止状态的性质，而“ 力 ” 是物体与物体之间的相互作用，力是迫使物体改变运动状态的原因 （ 2）从意义比较 任何物体都具有惯性，而物质无处不在，惯性也就无处不有，一切物体均具有惯性，我们所处的世界是惯性的世界，也叫惯性系。 惯性不是力，惯性与力毫无关系，二者有着本质的区别。 5 / 13 力是物体与物体之间的相互作用，是迫使物体改变运动状态的原因，也是使物体产生加速度的原因 5.决定物体运动状态发生变化的内因与外因 决定物体运动状态发生变化的因素有两个：一个是 物体受到的外力；另一个是物体本身的质量外力是物体运动状态发生变化的外部因素，质量是决定物体运动状态发生变化难易程度的内部因素。 在物体的质量一定时，物体受到的力越大，其运动状态的变化就越迅速；反之，物体受到的力越小，其运动状态的变化就越缓慢。 在物体所受外力一定时，物体质量越大，其运动状态的变化就越困难；反之，物体的质量越小，其运动状态的变化就越容易物体质量的大小决定了运动状态发生变化的难易程度。 6.明确区分 “ 运动状态改变的难易 ” 与 “ 让运动物体停止运动的难易 ” 的不同 有同学认为：汽车的速度越大 ，让它停下来即刹车所用的时间越长，即让汽车停止运动就越困难，因此认为汽车的速度越大其惯性就越大其实这是错误的 比较物体惯性大小的方法是：在相同外力作用下，加速度大的其惯性小；加速度小的其惯性大；加速度相等时其惯性等大同辆汽车，刹车时所受阻力相同，加速度相同，即单位6 / 13 时间内速度改变量相同，惯性大小就相同行驶速度大的汽车，停下来的速度改变量越大所用时间就越长，而单位时间内的速度改变量仍然相同，即加速度相同，惯性大小相同所以惯性的大小与速度大小无关。 【典型例题】 例 1.关于牛顿第一定律，下面说 法正确的是（） 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.物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用 解析：对 A，由牛顿第一定律可知，该定律反映的就是不受外力作用时物体静止或匀速直线运动的规律故 A 选项正确 对 B，惯性与惯性定律二者的物理意义截然不同惯性是一切物体都具有维持匀速直线运动或静止状态的性质，无论物体处于什么状态，物体的惯性都会以不同的形式表现出来而惯性定律则是说：一切物 体在不受外力作用时总是保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使物体改变这种状态为止它是物体不受外力作用的条件下所遵守的规律惯性与惯性定律这二者极易混淆，只有从概念的物理意7 / 13 义上分析、对比，从而作出正确判断故 B 选项错误。 对 c，由牛顿第一定律可知，物体保持原来运动状态不变的原因，就是由于物体不受外力和具有惯性故 c 选项正确 对 D，由牛顿第一定律的含义可知，力就是迫使物体运动状态发生改变的原因，故 D 选项正确 答案： A、 c、 D 点评：要辨析选择这一类的题目，必须明确基本概念及其物理意义；必须明确、区分、对比此题中的 “ 力 ” 、 “ 惯性 ” 、“ 惯性定律 ” 、 “ 运动状态 ” 等概念的异同，以避免出现概念混淆，难辨是非的低级错误 惯性与质量关系的定性分析 例 2.在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外谷粒中也有瘪粒为了将它们分离，可用扬场机分选，如图所示。它的分选原理是（） A.小石子质量最大，空气阻力最小，飞得最远 B.空气阻力对质量不同的物体影响不同 c.瘪谷粒和草屑质量最小，在空气阻力作用下， 反向加速度最大，飞得最远 D.空气阻力使它们的速度变化不同 解析：各种杂物以相同的速度从机器中抛出，由于所受空气8 / 13 阻力不同，产生的加速度也不一样，使它们的速度变化不同，故 D 选项正确或者这样理解：小石子质量大，惯性大，运动状态较杂质要难改变得多，故飞得最远，而实谷粒质量和惯性介于小石子和瘪粒之间，故最后实谷粒位置居中 答案： D 例 3.如图（ 1）所示，重球 m 系于细线 Dc 的下端，重球 m的下方又系一条同样的细线 BA，下列说法正确的是（） （ 1） A.在线的 A 端缓慢加大拉力时，线 Dc 先断 B.在线的 A 端缓慢加大拉力时，线 BA 先断 c.在线的 A 端猛力一拉，线 BA 先断 D.在线的 A 端猛力一拉，线 Dc 先断 解析：重球 m 的受力如图（ 2）所示 （ 2） 对 A，当在线的 A 端缓慢加大拉力时，使得重球 m 能够发生向下的微小位移，从而使得上部细线 cD 的拉力逐渐增大，又由于这个过程是极其缓慢地进行的，故可以认为重球 m 始终处于受力平衡状态，重球 m 的受力是。当 AB 线下端的力增大时，也随之增大，并且总是会有上部的 cD 绳先到达受9 / 13 力极限的程度，因而 cD 绳先被拉断故 A 选项正确 对 B，由上面的分析可知， B 选项错 误 对 c，当在 A 端猛力一拉时，由于重球 m 的质量较大，其惯性也就较大，并且力的作用时间又极短，故重球 m 向下发生的位移也极小，以至于上部的线 cD 还没来得及发生伸长的形变，下端线中的拉力已经达到了极限强度，因而下部的线AB 必然会先断故 c 选项正确。 对 D，由上面的分析可知， D 选项错误 答案： A、 c 点评：本题具有一定的难度，综合性较强 例 4.（ XX 年广东）下列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速 度的原因 c.牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，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，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去 解析：亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故 A 项错，其他三项与史实吻合。 10 / 13 答案： A 例 5.（ XX 年上海市综合试题）科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法理想实验有时更能深刻地反映自然规律咖利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余 是推论 减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度； 两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； 如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度； 继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 _（只要填写序号即可）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。下列有关事实和推论的分类正确的是（） A. 是事实， 是推论 B. 是事实， 是推论 c. 是事实， 是推论 11 / 13 D. 是事实， 是推论 解析：本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论，而 是可靠事实，因此放在第一步， 是在高度上作无摩擦的设想，最后推导出水平面 上的理想实验，因此正确顺序是 。 答案： B 【模拟试题】（答题时间： 20 分钟） 1.人从行驶的汽车上跳下来后容易（） A.向汽车行驶的方向跌倒 B.向汽车行驶的反方向跌倒 c.向车右侧方向跌倒 D.向车左侧方向跌倒 2.有道是 “ 坐地 日行八万里 ” ，可见地球自转的线速度是相当大的，然而当你在原地向上跳起后会发现仍落在原处，这是因为（） A.你跳起后，会得到一向前的冲力，使你随地球一同转动 B.你跳起的瞬间，地面给你一个力，使你随地球一同转动 c.你跳起后，地球也在转，但由于你留在空中时间太短，以至于落地后的距离太小，看不出来 D.你跳起到落地，水平方向速度同地球一样 12 / 13 3.歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了（） A.减小重力，使运动状态保持稳定 B.增大速度，使运动状态易于改变 c.增大加速度，使状态不易变化 D.减小惯性，有利于运动状态的改变 4.下列事例中，利用了物体的惯性的是（） A.跳远运动员在起跳前的助跑运动 B.跳伞运动员在落地前打开降落伞 c.自行车轮胎做成凹凸不平的形状 D.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转 5.关于惯性，以下说法正确的是（） A.人在走路时没有惯性，被绊倒时才有惯性 B.百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于有惯性，停下来后也就没有惯性了 c.物体在不受外力作用时有惯性，受到外力作用后惯性就被克服了 D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关 6.你试着 自己学做蛋炒饭，你两手分别握住一只鸡蛋，现用右手的鸡蛋去碰停在你左手中的鸡蛋，结果如何？大部分情况是只破了一只鸡蛋，则先破的蛋是（） A.右手的 B.左手的 c.同时破 D.无法判定 7.当人们的衣服上沾了一些灰尘时，都习惯地用手在沾有灰13 / 13 尘的地方拍打几下，这样灰尘