高中物理 第4章 牛顿运动定律 第1节 牛顿第一定律课件 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律 教师参考 一 课程标准1 内容标准 1 知道共点力的平衡条件 2 通过实验 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 理解牛顿运动定律 用牛顿运动定律解释生活中的有关问题 通过实验认识超重和失重现象 3 认识单位制在物理学中的重要意义 知道国际单位制中的力学单位 2 活动建议 1 通过各种活动 例如乘坐电梯 到游乐场乘坐过山车等 了解和体验失重与超重 2 根据牛顿第二定律 设计一种能显示加速度大小的装置 3 通过听讲座 看录像等活动 了解宇航员的生活 了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验 尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下实验的方案 二 高考内容及要求1 共点力的平衡 2 牛顿运动定律 牛顿运动定律的应用 3 超重和失重 4 单位制 5 实验 验证牛顿运动定律 第1节牛顿第一定律 教师参考 一 教学目标知识与技能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 推理过程和结论3 知道什么是惯性 会解释有关现象过程与方法1 观察生活中的惯性现象 了解力和运动的关系2 通过实验加深对牛顿第一定律的理解3 理解理想实验是科学研究的重要方法 情感态度与价值观1 通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识 了解人类认识事物的曲折性2 感悟科学是人类进步的不竭动力二 教学重点难点教学重点理想实验 牛顿第一定律 惯性教学难点对惯性的理解 三 重难点突破方略惯性与质量的关系的突破方略 演示与探究 在小车上竖放一个细高的木块 让小车在光滑玻璃板上运动 前面固定一个物体 学生观察现象 回答问题 1 当车被物体挡住停下时 车上的木块是怎样运动的 学生 车上的木块向前倾倒 2 你能用惯性的知识解释车上的木块为什么会向前倾倒吗 引导学生分析木块的下半部分 木块的上半部分保持惯性的情况 学生 车停止时 木块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 现代汽车中 通常都有安全带 从惯性的角度说明安全带在紧急刹车时有什么优点 学生 当紧急刹车时 车虽然停下了 人却因惯性仍然向前运动 会碰到前面的玻璃 而安全带会给人阻力 保护人的安全 思考与讨论1 人站在匀速行驶的火车车厢内竖直向上跳起 落回地板时是在起跳点的后方吗 学生1 是 起跳点随车前进了 落回地板时是在起跳点的后方 学生2 不是 仍落回原地 教师总结 人在竖直向上起跳的瞬间也有向前的速度 落回地板时还是在原地 一切物体都有惯性 在任何状态下都有惯性 惯性是物体的固有属性 思考与讨论2 1 载重货车启动时 由静止到高速得需要较长一段时间 百米冲刺到终点后 体重大的运动员较难停下来 运动状态变化的难易程度与什么因素有关呢 学生 运动状态变化的难易程度与质量有关 教师 从牛顿第一定律得知 一切物体都有保持它们原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质 当力迫使它改变这种状态时 它就会有抵抗运动状态改变的 本领 这个 本领 与质量有关 2 运动的火车停下来需要几分钟的时间 而相同速度运动的汽车几秒钟就能停下来 由此可以看出 物体的惯性即保持匀速直线运动状态或静止状态的本领与物体的质量大小有什么关系呢 学生 质量大的物体惯性大 质量小的物体惯性小 教师总结 质量越大 惯性越大 运动状态越难改变 质量越小 惯性越小 运动状态越容易改变 惯性的大小只与质量有关 与其他因素无关 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 情境链接两个瓶子内盛水 用细绳分别将一个小铁球 一个小泡沫塑料球系好 小铁球在水中下沉 泡沫塑料球在水中上浮 当瓶突然向前运动时 看到的现象也许会令你惊讶 小铁球相对瓶来说是向后运动的 而泡沫塑料球相对瓶来说是向前运动的 你知道这是为什么吗 信息铁球比相同体积的水的质量大 而小泡沫塑料球比相同体积的水的质量小 由于质量大的物体惯性大 保持原有的静止状态的能力强 所以小铁球相对瓶来说是向后运动的 而泡沫塑料球相对瓶来说是向前运动的 教材梳理 一 历史回顾 运动 静止 维持 同一速度 二 理想实验的魅力1 伽利略理想实验 让小球沿斜面从静止状态开始向下运动 小球将 冲 上另一斜面 如果没有摩擦 小球将上升到的高度 减小第二个斜面的倾角 小球在这个斜面上仍将达到高度 但它要运动得远些 继续减小第二个斜面的倾角 球达到同一高度时就会离得 若将第二个斜面放平 球将永远运动下去 2 结论 力不是物体运动的原因 想一想有人认为伽利略的斜面实验为理想实验 无法在实验中验证 故不能揭示自然规律 该说法是否正确 答案 该说法是错误的 伽利略的理想斜面实验反映了一种物理思想 它建立在可靠的事实基础上 抓住主要因素 忽略次要因素 从而深刻揭示了自然规律 原来 同一 更远 维持 三 牛顿第一定律和惯性1 牛顿第一定律 一切物体总保持状态或静止状态 除非作用在它上面的迫使它改变这种状态 2 惯性 物体具有保持原来状态或静止状态的性质 3 惯性的量度 是惯性大小的唯一量度 议一议教材第69页 思考与讨论 中 物体抵抗运动状态变化的 本领 与什么因素有关 请大家通过实例进行分析 答案 惯性是物体的属性 不管物体处于什么状态 也不管物体是否受力以及受什么样的力 一个物体的惯性是不变的 任何物体都具有这样的 本领 不同物体的这种 本领 也不完全相同 这种 本领 的大小仅由物体的质量决定 比如 车床等一些机械 它们的质量很大 目的是增大惯性 使运动状态不易改变 又如战斗机在投入战斗前 为了提高其灵活性 即减小惯性 而抛掉副油箱 匀速直线运动 力 匀速直线运动 质量 1 必须有力作用在物体上 物体才会运动 2 力不是使物体运动的原因 而是使物体运动状态改变的原因 3 物体的运动状态改变指的是速度的改变 4 任何物体只要运动状态不变 它一定不受外力作用 5 如果物体的运动状态发生了改变 物体必受到了不为零的合外力 6 牛顿第一定律是理论推导出来的 思考判断 答案 1 2 3 4 5 6 要点一 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 对牛顿第一定律的理解 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 说明力与物体的运动存在什么关系 答案 1 沿斜面向下 小车做加速运动 水平面上时合力方向向左 做减速运动 说明力改变物体的运动状态 2 三图中 由上到下小车沿水平面运动距离逐渐变远 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 答案 2 一直运动下去 要点归纳 1 明确了惯性的概念牛顿第一定律的前半句 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 提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牛顿第一定律的后半句 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 实质上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 即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 4 意义牛顿第一定律揭示了力与运动的关系 物体的运动状态改变 即速度发生变化 是由于物体受到了力的作用 例1 2017 广州高一检测 关于牛顿第一定律 下列说法中正确的是 a 牛顿第一定律是依靠实验事实 直接归纳总结得出的b 根据牛顿第一定律可知 力是改变物体运动状态的原因c 根据牛顿第一定律可知 力是维持物体运动的原因d 牛顿第一定律反映了物体受到外力时的运动规律 b 核心点拨 牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括得出的规律 物体的运动状态是否变化决定于速度 无论速度大小变化 还是方向变化 运动状态一定变化 解析 牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人研究的基础上提出的 是以理想实验为基础 归纳总结得出的 选项a错误 牛顿第一定律说明力改变物体的运动状态 不是维持物体运动 选项b正确 c错误 牛顿第一定律反映物体不受外力时的运动规律 选项d错误 规律方法 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 教师备用 例1 1 多选 关于牛顿第一定律 下面说法中正确的是 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 运动物体速率不变时可能不受力c 不受外力作用的物体一定做匀速直线运动d 运动的物体状态发生变化时 物体必定受到外力的作用 核心点拨 解答该题时应把握牛顿第一定律的三层含义 1 不受外力时物体的运动状态 2 受外力时物体的运动状态 3 速度与运动状态变化的关系 ad 解析 牛顿第一定律反映了物体不受力时的运动规律 以及力是改变运动状态的原因 选项a d正确 运动物体速率不变时 运动状态可能改变 运动状态不变保持匀速直线运动和静止两种情况 则选项b c错误 针对训练1 2017 无锡高一检测 下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇文章 阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中 宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话 宇航员 汤姆 我们现在已关闭了火箭上所有的发动机 正向月球飞去 汤姆 你们关闭了所有的发动机 那么靠什么力量推动火箭向前运动呢 宇航员犹豫了半天 说 我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧 若不计天体对火箭的引力 由上述材料可知下列说法错误的是 a 汤姆问话所体现的物理思想是 力是维持物体运动的原因 b 宇航员答话所体现的物理思想是 力是维持物体运动的原因 c 宇航员答话所体现的物理思想是 物体运动不需要力来维持 d 宇航员答话的意思是火箭的飞行无需外力 b 解析 汤姆的问话说明了汤姆认为 火箭的运动需要力来维持 选项a正确 宇航员说大概是伽利略在推动火箭向前运动的意思是 火箭的运动不需要力来维持 选项b错误 c d正确 要点二 问题导学 如图所示 一个玻璃杯内盛半杯水 上面盖一块塑料板 板上放一只鸡蛋 用小木棒猛击塑料板 塑料板离杯飞出 鸡蛋却稳稳地落入杯中 如何解释这一现象 答案 猛击塑料板 塑料板在水平方向快速离开杯子 由于惯性 鸡蛋仍要保持原来的静止状态 但去掉塑料板后 对鸡蛋的支持力消失 鸡蛋在重力作用下落入杯中 对惯性的理解及其应用 要点归纳 1 惯性与质量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 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 运动状态越易被改变 惯性越大 运动状态越难改变 3 惯性与物体的受力情况无关 3 惯性与速度一切物体都有惯性 和物体是否有速度及速度的大小均无关 4 惯性与惯性定律两者意义不同 前者指物体性质 后者指规律 例2 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 c 思维导图 解析 由题意知 汽车静止或做匀速直线运动 摆锤竖直悬挂 选项a b错误 摆锤向右摆动 说明汽车速度发生变化 而摆锤要保持原来状态 所以汽车可能的情况是向左速度变大或向右速度减小 即选项c正确 d错误 误区警示 正确理解惯性概念 1 物体的惯性与物体是否运动无关 与物体运动状态是否变化无关 2 物体的惯性与物体是否受力无关 与受力的大小和方向无关 3 物体的惯性与物体的速度大小无关 4 惯性不是一种力而是物体的属性 教师备用 例2 1 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 两小球原来随车一起运动 当车突然停止时 如不考虑阻力 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 解析 因小车表面光滑 球在水平方向上没有外力作用 原来两球与小车有相同速度 当车突然停止时 由于惯性 两小球保持原来速度不变 所以不会相碰 b 解析 因为小车突然向右运动时 由于惯性 铁球和乒乓球都有向左运动趋势 但由于与同体积的 水球 相比铁球的质量大 惯性大 铁球的运动状态难改变 即速度变化慢 而同体积的 水球 的运动状态容易改变 即速度变化快 而且水和车一起加速运动 所以小车加速运动时 铁球相对于小车向左运动 同理由于与同体积的 水球 相比乒乓球的质量小 惯性小 乒乓球向右运动 针对训练2 2017 铜仁高一检测 如图所示 一只盛水的容器固定在一个小车上 在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球 容器中水和铁球 乒乓球都处于静止状态 当容器随小车突然向右运动时 两球的运动状况是 以小车为参考系 a 铁球向左 乒乓球向右b 铁球向右 乒乓球向左c 铁球和乒乓球都向左d 铁球和乒乓球都向右 a 教师参考 教材探究 1 教材p68图4 1 1为伽利略的理想斜面实验 理想实验并不能成为现实 为什么还称之为实验 答案 理想实验是在实际物理实验的基础上 以逻辑推理和科学想象为依据 用思维方式展开实验过程 并由此得出合理的结论 理想实验与实际实验一样 都具有明确的实验目的 科学的实验原理 合适的仪器设备 正确的操作方法 合理的结果分析 只是在理想实验中的仪器设备和操作方法都是想象的 伽利略的理想斜面实验是以实际的斜面实验为经验基础的 如果没有对实际斜面实验的深刻理解和准确把握 就不可能进一步抽象出理想斜面实验 2 教材p69图4 1 2中运动员推出的冰壶为什么会运动很远 答案 由于冰壶与冰面间的摩擦力很小 冰壶具有保持匀速直线运动的性质 假如摩擦力为零 冰壶会一直运动下去 达标测评随堂演练 检测效果 1 2017 泰州高一检测 某时刻 质量为2kg的物体甲受到的合力是6n 速度是10m s 质量为3kg的物体乙受到的合力是5n 速度是10m s 则 a 甲比乙的惯性小b 甲比乙的惯性大c 甲和乙的惯性一样大d 无法判定哪个物体惯性大 a 解析 质量是物体惯性大小的唯一