高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.1 牛顿第一定律课件1 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律 1 力与运动的关系 1 亚里士多德的观点 力是 物体运动状态的原因 2 伽利略的观点 力不是 物体运动状态的原因 3 笛卡儿的观点 如果没有其他原因 运动的物体将继续以 沿着同一条直线运动 既不会停下来 也不会 原来的方向 维持 维持 同一速度 偏离 2 牛顿第一定律 1 内容 一切物体总保持 状态或 状态 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2 意义 牛顿第一定律明确了 和 的关系 牛顿第一定律揭示了力是 物体运动状态的原因 而不是 物体运动状态的原因 匀速直线运动 静止 力 运动 改变 维持 3 惯性与质量 1 惯性 物体具有保持 状态或 状态的性质 2 惯性的量度 是物体惯性大小的量度 匀速直线运动 静止 质量 预习自测 1 伽利略理想实验揭示了 a 若物体运动 那么它一定受力b 力不是维持物体运动的原因c 只有受力才能使物体处于静止状态d 只有受力才能使物体运动 解析 选b 伽利略理想实验指出 如果水平面没有摩擦 那么在水平面上的物体一旦获得某一速度 物体将保持这一速度一直运动下去 而不需要外力来维持 故a d错误 运动和静止都不需力来维持 故b正确 c错误 2 多选 下列关于牛顿第一定律的说法中 正确的是 a 牛顿第一定律是实验定律b 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因c 实际上不存在不受外力作用的物体 所以牛顿第一定律没有意义d 物体的运动不需要力来维持 解析 选b d 牛顿第一定律是指物体在理想条件下的运动规律 反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律 而自然界中不受力的物体是不存在的 该定律是在科学的抽象思维下 运用理想化实验推理得到的 因此该定律不属于实验定律 故a错误 由于不受外力和合外力为零的效果相同 所以牛顿第一定律仍有实际意义 故c错误 牛顿第一定律揭示了力和运动的关系 物体的运动不需要力来维持 但要改变物体的运动状态则必须有力的作用 故b d正确 3 关于惯性的大小 下列说法正确的是 a 质量大的物体惯性大 质量小的物体惯性小b 质量大的物体惯性小 质量小的物体惯性大c 质量大的物体惯性大 其速度大时惯性更大d 质量大的物体惯性大 但不受力时惯性小 解析 选a 质量是惯性大小的量度 惯性跟物体的速度无关 主题一理想斜面实验 问题探究 如图是伽利略的斜面实验原理图 1 图甲中小球在对称斜面上无摩擦滚下 能否到达对应的等高处 提示 因无摩擦 没有能量损失 小球能到达对应的等高处 2 图乙中减小另一侧斜面倾角 小球从同一位置自由释放能否滚到等高处 滚动的水平距离怎样变化 提示 小球从同一位置自由释放能滚到对应的等高处 滚动的水平距离增大 3 图丙中把另一侧斜面放平 小球能否在平面上一直滚下去 提示 运动的小球在水平方向不受摩擦阻力 小球将匀速运动下去 探究总结 1 物体的运动不需要力来维持 1 运动的物体若不受力 物体将匀速运动下去 2 静止的物体若不受力 物体将保持静止 2 力是改变物体运动状态的原因 3 运动状态改变的三种情况 物体的运动状态就是指物体的运动速度 运动状态改变就是指运动速度的改变 而速度是矢量 既有大小 又有方向 故运动状态改变有以下三种情况 1 速度的方向不变 大小改变 如匀加速直线运动 2 速度的方向改变 大小不变 如汽车拐弯时保持速率不变的曲线运动 3 速度的方向改变 大小改变 如摆球的自由摆动 拓展延伸 伽利略的理想实验的意义 1 伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来 即采用 实验 科学推论 的方法推翻了亚里士多德的观点 初步揭示了运动和力的正确关系 2 第一次确立了物理实验在物理学中的地位 典例示范 多选 理想实验是科学研究中的一种重要方法 它把可靠的事实和合理的推论结合起来 可以深刻地揭示自然规律 关于伽利略的理想实验 下列说法正确的是 a 只要接触面相当光滑 物体在水平面上就能一直匀速运动下去b 这个实验实际上是永远无法做到的c 利用气垫导轨 就能使实验成功d 虽然是想象中的实验 但它是建立在可靠的实验基础上的 解析 选b d 相当光滑不等于光滑 现实中没有绝对的光滑 即任何运动的物体都要受到力的作用 故a c错 b正确 理想实验是一种以可靠的事实为依据 忽略次要因素 并把实验情况合理外推的一种理想状态 d正确 探究训练 1 多选 伽利略的理想实验说明了 a 亚里士德多关于运动和力的观点是正确的b 亚里士多德关于运动和力的观点是错误的c 力是维持物体运动的原因d 物体的运动不需要力来维持 解析 选b d 伽利略的理想实验中斜面放平后 小球将永远运动下去 说明物体的运动不是由力来维持的 故而推翻了亚里士多德的观点 b d正确 2 多选 科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用 下列说法符合历史事实的是 a 亚里士多德认为 必须有力作用在物体上 物体的运动状态才会改变b 伽利略通过 理想实验 得出结论 一旦物体具有某一速度 如果它不受力 它将以这一速度永远运动下去 c 笛卡儿指出 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d 牛顿认为 物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 解析 选b c d 亚里士多德认为物体的运动需要力来维持 a错误 牛顿根据选项b中伽利略的正确观点和选项c中笛卡儿的正确观点 得出了物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 选项b c d正确 补偿训练 1 关于伽利略的理想实验 下列说法正确的是 a 完全是理想的 没有事实为基础b 是以可靠事实为基础 经科学抽象 深刻反映自然规律c 没有事实为基础 只有理想推理d 以上说法都不对 解析 选b 真实的实验是一种实践的活动 是可以通过一定的实验器材和实验方法而实现的 理想实验 是一种思维活动 是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的 实验 理想实验 并不是脱离实际的主观臆想 它是以实践为基础的 是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾 忽略次要矛盾 是以一定的逻辑法则为依据的 而这些逻辑法则 都是从长期的社会实践中总结出来 并为实践所证实了的 理想实验可以深刻地揭示自然规律 2 伽利略的理想实验证明了 a 要让物体运动必须有力的作用 没有力的作用物体将会静止b 要让物体静止必须有力的作用 没有力的作用物体就运动c 物体不受力作用时 一定处于静止状态d 物体不受力作用时 总保持原来的运动状态不变 解析 选d 伽利略的理想实验 通过推理得到物体不受力作用时 总保持原来的运动状态不变 则a b c错误 d正确 3 多选 下列物体的运动状态发生了变化的有 a 匀速下落的羽毛b 匀速拐弯的自行车c 启动的火车d 绕地球匀速运行的航天飞机 解析 选b c d 物体运动状态的变化即速度的变化 速度的大小和方向有一个因素或两个因素变化 则速度一定发生变化 故b c d对 主题二牛顿第一定律 问题探究 如图甲所示是冰壶在冰面上的运动情景 如果摩擦阻力比较大 冰壶很快停下来 如图乙所示 一足球沿水平面滚动很远的距离停下 1 图甲中的冰壶和图乙中的足球为什么会停下来 它说明了什么问题 提示 冰壶和足球停下来都是因为受到了地面的摩擦力的作用 这些现象说明力是改变物体运动状态的原因 2 在问题 1 中 试猜想如果冰壶 足球不受外力作用将处于什么状态 提示 原来静止的物体 不受外力作用时 仍然静止 原来运动的物体 不受外力作用时将永远做匀速直线运动 3 从 1 2 两个问题中 我们能得到什么结论 提示 物体不受外力作用或所受合力为零时 总保持静止或匀速直线运动状态 探究总结 对牛顿第一定律的理解 1 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状态或静止状态 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 2 揭示了力和运动的关系 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 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 典例示范 关于牛顿第一定律 下面说法中错误的是 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 解题指南 解答本题时应注意以下三点 1 牛顿第一定律和惯性的区别 2 力和运动的关系 3 力和运动状态变化的关系 解析 选b 牛顿第一定律有三层含义 不受力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态 是由于一切物体均具有惯性 故c说法正确 受到力的作用物体的运动状态就要发生变化 从而揭示出力是改变物体运动状态的原因 故d说法正确 指出了物体在不受力时的运动状态 故a说法正确 牛顿第一定律并不是惯性 惯性是物体的一种性质 而牛顿第一定律是物体的运动规律 是两个不同的概念 不可混为一谈 故b说法错误 误区警示 应用牛顿第一定律分析问题应注意的两点 1 物体不受力 或某个方向不受力 时物体的运动状态 或某方向的速度 保持不变 2 物体受到力的作用时运动状态要发生改变 速度增大 减小或方向改变 探究训练 1 关于牛顿第一定律的理解不正确的是 a 牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律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d 飞跑的运动员 由于遇到障碍而被绊倒 这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态 解析 选c 牛顿第一定律描述的是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 a b正确 牛顿第一定律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 2 如图所示 在一辆表面光滑的足够长的小车上 有质量为m1和m2的两个小球 m1 m2 两个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 a 一定相碰b 一定不相碰c 不一定相碰d 无法确定 解题指南 解答本题时可把握以下两点 1 牛顿第一定律的内容 2 物体某一方向不受外力时 仍保持原来的运动状态 解析 选b 当小车停止时 两小球在水平方向上不受力的作用 由牛顿第一定律知均保持原来的速度做匀速直线运动 故两小球一定不相碰 则a c d错误 b正确 3 根据牛顿第一定律判断 以下说法正确的是 a 人只有在静止的车厢内 竖直向上高高跳起后 才会落在起跳时的位置b 人在沿直线匀速前进的车厢内 竖直向上高高跳起后 将落在起跳点的后方c 人在沿直线加速前进的车厢内 竖直向上高高跳起后 将落在起跳点的后方d 人在沿直线减速前进的车厢内 竖直向上高高跳起后 将落在起跳点的后方 解析 选c 人竖直跳起离开车厢瞬间 人与车在水平方向上的速度相同 由牛顿第一定律知如果车静止或做匀速直线运动 人都将落回原地 故a b项错误 如果车加速前进 则在相同时间内人的水平位移比车的水平位移小 故落在起跳点后方 c项正确 反之若车减速前进 则在相同时间内人的水平位移比车的水平位移大 故落在起跳点的前方 d项错误 补偿训练 1 多选 下列说法中正确的是 a 在水平路面上用力推车 车才前进 人停止推车 车就会逐渐停下来b 力作用在物体上 物体才能动 没有力的作用 物体就不能运动 c 地面上滑行的物体会停下来 是由于受摩擦力作用的结果d 物体以一定的初速度在不同的地面上滑行 摩擦力越小 滑行的距离越大 解析 选a c d 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 用力推车 车才前进 力改变了车的运动状态 即从静止到运动 人若停止推车 则车在摩擦力作用下逐渐停止 所以a正确 同理c正确 在光滑水平面上匀速运动的物体所受合外力为零 在不受外力的情况下 它将永远运动下去 b错误 摩擦力越小 越难改变物体的运动状态 所以d正确 2 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 选c 牛顿第一定律所描述的是一种理想状态 即物体不受外力时的状态 牛顿第一定律虽然无法由实验直接证实 但可由经过科学推理的理想实验推出 则a b错误 c正确 静止的物体受的合力为零 d错误 主题三惯性 问题探究 1 公交车快速启动时 乘客为什么会向后倾倒 提示 当公交车由静止突然快速启动时 乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车运动 而上半部分由于要保持原来的静止状态 故向后倾倒 2 公交车急刹车时 乘客为什么会向前倾倒 提示 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 3 运动的乒乓球很容易被抽杀 而运动的重型汽车却很难停下来 这是为什么 提示 乒乓球的质量小 运动状态容易改变 而重型汽车的质量大 运动状态不容易改变 4 从 3 中你能得出什么结论 提示 质量小的物体惯性小 质量大的物体惯性大 质量是物体惯性大小的唯一量度 探究总结 1 对惯性的理解 1 惯性是物体的固有属性 任何物体在任何状态下都有惯性 物体的惯性与物体的地理位置 运动状态 受力情况无关 因此物体的惯性是不能被克服的 2 惯性不是力 惯性是物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 力是物体对物体的作用 惯性和力是两个不同的概念 3 表现形式 在不受力的条件下 惯性表现出 保持 原来的 运动状态的性质 有 惰性 的意思 在受力条件下 惯性表现为运动状态改变的难易程度 质量越大 惯性越大 运动状态越难以改变 2 惯性的量度 质量是物体惯性大小的唯一量度 质量越大 惯性越大 质量越小 惯性越小 质量不变 惯性不变 拓展延伸 惯性和惯性定律的区别 1 惯性与惯性定律是不同的 不能混淆 惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性 惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律 当有力作用时 物体运动状态必定改变 2 惯性与物体是否受力及物体的运动状态无关 物体不受外力时 惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态 受外力时 惯性表现为物体运动状态改变的难易程度 惯性定律则是有条件的 其成立的条件是物体不受外力作用 3 惯性的大小取决于物体的质量 惯性定律所描述的物体的匀速直线运动状态或静止状态 则取决于物体是否受力 取决于是否有外力迫使它改变这种状态 典例示范 如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图 当汽车处于静止或匀速直线运动时 刹车摆锤竖直悬挂 锁棒水平 棘轮可以自由转动 安全带能被拉动 当汽车突然刹车时 摆锤由于惯性绕转轴摆动 使得锁棒锁定棘轮的转动 安全带不能被拉动 若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置 汽车的可能运动方向和运动状态是 a 向右行驶 匀速直线运动b 向左行驶 匀速直线运动c 向右行驶 突然刹车d 向左行驶 突然刹车 解题指南 解答本题可以按以下思路分析 解析 选c 若汽车做匀速直线运动 则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置 故a b均错误 由图可知摆锤向右摆动 由于惯性可知汽车可能向左加速或向右减速 故c正确 d错误 规律方法 解释惯性现象的方法 1 明确研究的物体原来处于怎样的运动状态 2 当外力作用在该物体的某一部分 或外力作用在与该物体有关联的其他物体上 时 这一部分的运动状态的变化情况 3 该物体由于惯性保持怎样的运动状态 判断最后会出现什么现象 探究训练 1 2017 金华高一检测 关于惯性 下列说法中正确的是 a 同一汽车 速度越快 越难刹车 说明物体速度越大 惯性越大b 物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性c 乒乓球可以快速抽杀 是因为乒乓球的惯性小d 已知月球上的重力加速度是地球上的 故一个物体从地球移到月球惯性减小为 解析 选c 物体的惯性大小与物体的运动状态无关 只与物体的质量有关 所以惯性与速度的大小无关 故a b错误 乒乓球可以快速抽杀 是因为乒乓球的质量小 所以它的惯性小 故c正确 在月球上和在地球上 重力加速度的大小不一样 所以受到的重力的大小也就不一样 但质量不变 惯性也不变 所以d错误 2 多选 在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车 车上固定一盛满水的碗 现突然发现碗中的水洒出 水洒出的情况如图所示 则关于小车在此种情况下的运动 下列叙述正确的是 a 小车匀速向左运动b 小车可能突然向左加速运动c 小车可能突然向左减速运动d 小车可能突然向右减速运动 解析 选b d 水突然从碗的右侧洒出 说明由于惯性水相对于碗具有了向右的速度 因此 可能出现的情况是小车突然向左加速运动或突然向右