高中物理必修一 《1牛顿第一定律》课堂教学教案教学设计统编doc

1、1牛顿第一定律1了解人们对运动和力的关系的认识历程，知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。2理解牛顿第一定律的内容及意义。3知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象，知道惯性大小只与质量有关。一、理想实验的魅力1人类对运动和力的关系的认识历程2伽利略的理想实验(1)斜面实验：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，如果没有摩擦，小球将到达eq o(,sup4(8)原来的高度。如果第二个斜面的倾角减小，小球在这个斜面上仍将到达eq o(,sup4(9)原来的高度，但这时它运动的距离更长。继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度时运动

2、的距离就会更长。(2)推理结论：若将第二个斜面放平，小球将eq o(,sup4(10)永远运动下去。这说明，力不是eq o(,sup4(11)维持物体运动的原因。二、牛顿第一定律1牛顿第一定律：一切物体总保持eq o(,sup4(1)匀速直线运动状态或eq o(,sup4(2)静止状态，除非作用在它上面的力迫使它eq o(,sup4(3)改变这种状态。2惯性：物体这种保持原来eq o(,sup4(4)匀速直线运动状态或eq o(,sup4(5)静止状态的性质，叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作eq o(,sup4(6)惯性定律。3意义(1)揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是e

3、q o(,sup4(7)改变物体运动状态的原因。(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性eq o(,sup4(8)惯性。三、惯性与质量1描述物体惯性的物理量是它的eq o(,sup4(1)质量。eq o(,sup4(2)质量大的物体惯性大。2质量：只有eq o(,sup4(3)大小，没有eq o(,sup4(4)方向，是eq o(,sup4(5)标量。在国际单位制中，质量的单位是eq o(,sup4(6)千克，符号为eq o(,sup4(7)kg。判一判(1)亚里士多德认为物体的自然状态是静止，只有当它受到力的作用才会运动。()(2)伽利略认为力不是维持物体运动的原因。()(3)伽利略理想实验

4、结论是以可靠事实为基础，经科学抽象、运用分析推理得出的。()(4)牛顿第一定律可以用实验直接验证。()(5)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。()(6)力无法改变物体的惯性。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)想一想(1)“理想实验”能否通过科技的不断发展而变成真实的科学实验？提示：不能，理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。(2)如图所示，用力踢球，球才会运动起来，难道不能证明有力才有运动，运动需要外力来维持吗？提示：不能，正是由于脚对球的力，改变了足球原来的运动状态(静止)，故力是改变物体运动状态的原因。脚离开球后，脚不再给球作用力，

5、球仍然运动，故不是有力才有运动，力不是维持物体运动的原因。(3)有人说“只有做匀速直线运动或静止的物体才具有惯性”，也有人说“速度越大惯性越大”“受力越大惯性越小”，这些说法对吗？提示：不对，惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的运动状态和受力情况无关。课堂任务对伽利略的理想实验的理解仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：关于力和运动的关系，在很长的时间里，人们都信奉亚里士多德的观点，其内容是什么？提示：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。活动2：根据观察，小钢球沿斜面向下滚动时，速度如何变化？如果向上滚动呢？由此猜想，小球沿水平面滚

6、动时速度如何？提示：速度增大；速度减小；速度应该不增不减。活动3：实际上小钢球沿水平面滚动时，会越来越慢，最后停下来，这是为什么？提示：这是因为小球受到摩擦力作用。活动4：如图甲所示的实验，不断改变斜面的材料(例如由毛巾依次换成棉布、木板、玻璃)，使其越来越光滑，你观察到小球到达的最大高度如何变化？提示：越来越高。活动5：如果斜面绝对光滑，小球能达到多高？提示：小球将达到原来的高度。活动6：如图乙所示，减小第二个斜面的倾角，若斜面绝对光滑，小球能到达多高？与活动5相比运动的距离如何？提示：小球仍将到达原来的高度；运动的距离更长。活动7：如图丙所示，当绝对光滑的斜面最终水平时，小球如何运动？提示

7、：小球要达到原来的高度，将永远运动下去。活动8：将上述理想实验与亚里士多德的观点对比，你能总结出什么？提示：力不是维持物体运动的原因。活动9：讨论、交流、展示，得出结论。1“理想实验”揭示了力不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。2“理想实验”是一种思维活动，是人们在抽象思维中设想出来的，而实际上无法做到的实验。3“理想实验”是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验。所以说伽利略理想实验方法是科学的，结论是可靠的。例1(多选)下列关于伽利略的理想实验的叙述中正确的是()A这个实验是凭空想象的B这个实验虽然是想象的，但它

8、得出的结论是可靠的C理想实验是一种科学方法D理想实验是一个纯思维实验，其正确性应该再接受实验验证伽利略的理想实验是想象中的实验，有科学性吗？提示：伽利略的理想实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理科学方法，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。规范解答伽利略的理想实验是在实验基础上假想的，A错误；伽利略的理想实验虽然是假想的，但是是在实验基础上，抓住主要因素，忽略次要因素，合理推理得到的，它得出的结论是可靠的，B正确；理想实验是一种科学方法，C正确；理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情

9、况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验，不能用实验验证，D错误。完美答案BC“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用，但“理想实验”的方法有一定的局限性，“理想实验”是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用作检验认识正确与否的标准。由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。eq avs4al(变式训练1)在探究物体运动的原因时，伽利略利用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示。伽利略设计这个实验的目的是为了说明()A如果没有摩擦，小球将运动到与释

10、放时相同的高度B即使没有摩擦，小球最终也一定会停下来C力不是维持物体运动的原因D如果物体不受力的作用就不会运动答案C解析伽利略的理想实验证明了：力不是维持物体运动的原因，运动不需要力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，A、B、D错误，C正确。课堂任务牛顿第一定律仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲所示，关于力和运动的关系，伽利略的结论是什么？提示：力不是维持物体运动的原因。活动2：如图甲所示，考虑速度的矢量性，试进一步总结物体不受力时速度有什么特点？如果物体开始时静止呢？提示：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，

11、既不会停下来，也不会偏离原来的方向，即速度的大小和方向都不变。若物体开始时静止，即速度为零，因为速度不变，所以以后仍保持静止。活动3：如图乙、丙所示，总结力对运动有什么影响？提示：图乙中磁力使钢球的速度变大，图丙中磁力使钢球的速度方向改变；因此力能改变物体的速度。活动4：结合以上活动，试总结力和运动的关系。提示：由活动1、3可知，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体速度的原因；由活动2可知，物体不受力时，速度不变，即物体总保持速度不变(匀速直线运动或静止)的状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。活动5：讨论、交流、展示，得出结论。1牛顿第一定律一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态

12、，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。2对牛顿第一定律的理解(1)运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：速度的方向不变，大小改变。速度的大小不变，方向改变。速度的大小和方向同时发生改变。(2)牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态，它是利用逻辑思维进行分析的产物，不可能用实验直接验证。3牛顿第一定律的意义(1)揭示了运动和力的关系力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性惯性，即物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，因此牛顿第一定律也被叫作惯性定律。例2(多选)关于牛顿第一定

13、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物体的运动不需要力来维持(1)牛顿第一定律描述的是什么状态？这种状态存在吗？提示：牛顿第一定律描述的是物体不受力的状态，这种状态不存在，因为不受力作用的物体是不存在的。(2)物体不受力能运动吗？提示：牛顿第一定律指出运动的物体不受力时保持匀速直线运动状态，所以物体的运动不需要力来维持。我们常见的物体不受力会停止，是因为我们只考虑我们看得见的施加的外力，而忽略了看不见的摩擦力和空气阻力等。规范解答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

14、，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；惯性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；物体的运动不需要力来维持，D正确。完美答案BD物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性；而物体因为具有惯性而总是保持这种运动状态，除非有力作用在它上面迫使它改变这种运动状态，这是牛顿第一定律，也被叫作惯性定律，两者是不同的。eq avs4al(变式训练2)关于牛顿第一定律，以下说法错误的是()A牛顿第一定律又叫惯性定律B牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论C牛顿第一定律说明一切物体都有惯性D牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态答案B解析

15、牛顿第一定律又叫惯性定律，A正确；牛顿第一定律是牛顿在伽利略和笛卡儿工作的基础上，通过抽象推理总结出来的结论，B错误；牛顿第一定律说明一切物体都有惯性，C正确；牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态，D正确。课堂任务惯性的理解和应用仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲，铅球质量越小，运动员投掷的距离越远，从运动和力的关系分析，这说明什么？提示：这说明铅球质量越小，越容易获得更大的速度，即运动状态越容易改变，惯性越小。活动2：如图乙，轰炸机为了携带更多的炸弹，质量很大，但是战斗机(图丙)质量都很小，为什么？这说明了什么？提示：战斗机要求动作灵活，例如在极短的时间加速或转弯，以

16、躲避来袭导弹，即战斗机要求运动状态容易改变，惯性小。说明物体的惯性大小与其质量有关。活动3：讨论、交流、展示，得出结论。1大量的事例说明，不同质量的物体，惯性的大小不一样。描述物体惯性的物理量是它的质量。2对惯性的理解(1)惯性与质量惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。质量是物体惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大。(2)惯性与力惯性是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的。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，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变。惯性与物体的受力情况无关。(3)惯性与速度速度是

17、表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质。一切物体都有惯性，惯性和物体是否有速度及速度的大小均无关。不能说“速度大惯性就大”。(4)惯性与惯性定律惯性不是惯性定律。惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性。惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵循的一条规律。(1)物体在不受力(或合力为零)的条件下，惯性表现为物体保持原来的运动状态。(2)在受力条件下，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。例3打水漂是人类最古老的游戏之一。如图所示，仅需要一块小瓦片，在手上呈水平放置后，用力使它水平飞出，瓦片擦水面飞行，不断地在水面上向前弹跳，直至下沉。下列判断正确的是()A瓦片飞出时的初速度越大，它

18、的惯性一定越大B瓦片飞行时所用时间越长，它的惯性一定越大C瓦片飞出去的距离越长，它的惯性一定越大D瓦片的质量越大，它的惯性一定越大(1)惯性与物体的运动速度有关吗？速度越大惯性越大吗？提示：惯性与物体的速度无关；速度越大，惯性不一定越大。(2)物体的惯性大小由什么决定？提示：只由物体的质量决定。规范解答惯性是物体本身具有的一种性质，惯性的大小只与物体的质量有关，所以瓦片的质量越大，它的惯性一定越大，惯性与初速度、飞行时间、飞行距离等因素无关，A、B、C错误，D正确。完美答案D利用惯性解释现象的步骤(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。(2)明确当外力作用在该物体的某一部分或与该物体有关联

19、的其他物体上时，这一部分或其他物体的运动状态的变化情况。(3)明确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。eq avs4al(变式训练3)(多选)如图所示，小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被挡板制动时，车上的木块向右倾倒。下列分析正确的是()A木块上部有惯性，下部没有惯性B木块倾倒是因为木块有惯性C小车碰到挡板时，木块上部受到了惯性力的作用而向前运动D木块底部受到摩擦力很快停止运动，上部没有受摩擦力由于惯性要继续运动答案BD解析惯性是物体的固有属性，惯性的大小与物体的运动状态无关，木块的上部与下部都有惯性，A错误；当小车被制动后，木块底部受到摩擦力

20、很快停止运动，上部没有受摩擦力由于惯性要继续运动，最后木块倾倒，B、D正确；小车碰到挡板时，木块上部由于惯性继续前行才倾倒，不能说受到了惯性力的作用而向前运动，C错误。A组：合格性水平训练1(物理学史)在物理学史上，正确认识运动与力的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是()A亚里士多德、伽利略 B亚里士多德、牛顿C伽利略、牛顿 D伽利略、爱因斯坦答案C解析在物理学史上，正确认识运动与力的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是伽利略和牛顿，故C正确。2(惯性、理想实验)关于惯性和理想实验，下列说法中正确的是()A静止的物体

21、可能没有惯性B速度越大的物体惯性越大C同一物体在地球上和月球上的惯性不同D伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起答案D解析惯性是物体的固有属性，任何物体都具有惯性，与运动状态无关，故A错误；质量是惯性大小的唯一量度，与速度、环境等因素无关，故B、C错误；伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础，并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起，故D正确。3(牛顿第一定律的理解)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牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据C牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态D牛顿第一定律既提出了物

22、体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因答案D解析牛顿第一定律不是实验定律，A错误；牛顿第一定律是建立在日常经验、科学猜想、实验和推理相结合的基础上的，B错误；牛顿第一定律提出了当物体不受外力作用时，物体将处于静止状态或匀速直线运动状态，C错误；牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因，D正确。4(牛顿第一定律的理解)中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列。例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在墨经中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”。这句话的意思是力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动

23、得越来越快。下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是()A力是维持物体运动的原因B力是物体位移变化的原因C力是物体位置变化的原因D力是物体运动状态改变的原因答案D解析力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快，即力起到了改变物体运动状态的作用，这句话的意思与“力是物体运动状态改变的原因”相接近，D正确。5(惯性)古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓，先人在创作时巧妙地借用了许多物理知识，使其作品大放异彩。下列涉及惯性的诗句是()A坐地日行八万里，巡天遥看一千河B船到江心抛锚迟，悬崖勒马早已晚C人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开D飞流直下三千尺，疑是银河落九天答案B解析“坐地日行八万里，巡天遥

24、看一千河”，是说地球自转一圈的路程为八万里，而人与地面保持相对静止，速度相同，不涉及惯性，A错误；“船到江心抛锚迟，悬崖勒马早已晚”，是说物体有保持原来运动状态不变的性质，这就是惯性，B正确；“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”说明环境与温度对生物的影响，不涉及惯性，C错误；“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，是描写瀑布的自然景象，不涉及惯性，D错误。6.(惯性与牛顿第一定律的综合应用)如图，冰壶是冬奥会的正式比赛项目，冰壶在冰面上运动时受到的阻力很小，以下有关冰壶运动的说法正确的是()A冰壶在冰面上的运动直接验证了牛顿第一定律B冰壶在冰面上做运动状态不变的运动C冰壶在冰面上的运动说明冰壶在运动

25、过程中惯性慢慢减小D冰壶在运动过程中抵抗运动状态变化的“本领”是不变的答案D解析力是改变物体运动状态的原因，冰壶在冰面上运动时受到阻力的作用，速度逐渐减小，所以并未直接验证了牛顿第一定律，A、B错误；质量是惯性大小的量度，与速度的大小无关，C错误；质量是惯性大小的量度，冰壶的质量不变，所以在运动过程中抵抗运动状态变化的“本领”是不变的，D正确。7.(影响惯性大小的因素)(多选)截至12月8日，太原市二级以上天气已达到290天，实现了年初提出的“二级以上天数确保完成省政府下达的280天的任务并努力达到290天以上”这一目标。目标的达成除加快城中村供热改造步伐，关停燃煤设施减少污染排放量外，道路洒

26、水对二次扬尘的污染也起到了重要的抑制作用。若洒水车在洒水过程中做匀速直线运动，则洒水车的()A运动状态保持不变 B运动状态不断改变C惯性越来越大 D惯性越来越小答案AD解析洒水车做匀速直线运动，速度大小和方向都不变，即运动状态保持不变，A正确，B错误；惯性的大小只和质量有关系，质量越大，惯性越大，而随着水的流出，洒水车的总质量在减小，故其惯性越来越小，C错误，D正确。8(惯性与牛顿第一定律的综合应用)(多选)在向右行驶的汽车车厢的天花板上悬挂有一个小球A，在A的正下方地板上有一点B，如图所示。下列说法正确的是()A若汽车匀速行驶的过程中细线突然断裂，小球A将落在B点上B若汽车匀速行驶的过程中细

27、线突然断裂，小球A将落在B点的左侧C若汽车加速行驶的过程中细线突然断裂，小球A将落在B点的左侧D若汽车加速行驶的过程中细线突然断裂，小球A将落在B点的右侧答案AC解析汽车匀速行驶，绳子断裂后，小球A由于惯性在水平方向继续向前运动，水平速度和汽车的速度相同，故小球A应落在其正下方的B点，A正确，B错误；若汽车加速行驶，绳子断裂后，水平方向上小球继续保持原来的速度匀速运动，汽车加速行驶，其速度大于小球的速度，故球A将落在B点的左侧，C正确，D错误。9(理想实验)理想实验有时能更深刻地反映自然规律，如图所示是伽利略设计的一个理想实验：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；继续减小右边斜面的倾角，最后

28、使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动；减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面。(1)请将上述关于理想实验的描述按正确的逻辑顺序排列：_(只需填写序号)。(2)上述关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是：_。A是事实，、和是推论B是事实，、和是推论C是事实，、和是推论D是事实，、和是推论答案(1)(2)D解析(1)伽利略设计的理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来

29、的高度；接着减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。故正确的逻辑顺序为。(2)是事实；中不可能没有摩擦，为推论；中斜面上有摩擦，是不可能达到原来高度的，是推论；因为有摩擦，中斜面变成水平面时，小球不可能匀速直线运动，是推论，D正确。B组：等级性水平训练10(牛顿第一定律的应用)一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上的A处有一小球。若车厢内的旅客突然发现小球沿如图所示的曲线从A点运动到B点，则由此可以判断列车的运行情况是()A减速行驶，向北转弯 B减速行驶，向南转弯C加速行驶，向南转弯 D加速行驶，向北转弯答案B解析列车以速度v向西匀速运动，车厢内的旅客突然发现小球沿如图中的虚线从A点运动到B点，可知列车和桌子的速度减小，小球要保持以前的速度继续运行，所以会向西运动，小球还相对桌子向北运动，是因为桌子跟着列车向南拐弯，而小球要保持以前的速度做匀速直线运动，B正确，A、C、D错误。11(牛顿第一定律的理解)如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1m2)