2018-2019學年高中物理 第四章 牛頓運動定律 4.1 牛頓第一定律課件1 新人教版必修1.ppt

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1、第四章牛頓運動定律 1牛頓第一定律,1.力與運動的關系: (1)亞里士多德的觀點:力是_____物體運動狀態(tài)的原 因。 (2)伽利略的觀點:力不是_____物體運動狀態(tài)的原因。 (3)笛卡兒的觀點:如果沒有其他原因,運動的物體將繼 續(xù)以_________沿著同一條直線運動,既不會停下來,也 不會_____原來的方向。,維持,維持,同一速度,偏離,2.牛頓第一定律: (1)內容:一切物體總保持_____________狀態(tài)或_____ 狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。 (2)意義: 牛頓第一定律明確了___和_____的關系。 牛頓第一定律揭示了力是_____物體運動狀態(tài)的原因,

2、而不是_____物體運動狀態(tài)的原因。,勻速直線運動,靜止,力,運動,改變,維持,3.慣性與質量: (1)慣性:物體具有保持_____________狀態(tài)或_____狀態(tài)的性質。 (2)慣性的量度:_____是物體慣性大小的量度。,勻速直線運動,靜止,質量,【預習自測】 1.伽利略理想實驗揭示了() A.若物體運動,那么它一定受力 B.力不是維持物體運動的原因 C.只有受力才能使物體處于靜止狀態(tài) D.只有受力才能使物體運動,【解析】選B。伽利略理想實驗指出:如果水平面沒有摩擦,那么在水平面上的物體一旦獲得某一速度,物體將保持這一速度一直運動下去,而不需要外力來維持,故A、D錯誤;運動和靜止都不需

3、力來維持,故B正確,C錯誤。,2.(多選)下列關于牛頓第一定律的說法中,正確的是 () A.牛頓第一定律是實驗定律 B.牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因 C.實際上不存在不受外力作用的物體,所以牛頓第一定律沒有意義 D.物體的運動不需要力來維持,【解析】選B、D。牛頓第一定律是指物體在理想條件下的運動規(guī)律,反映的是物體在不受力的情況下所遵循的運動規(guī)律,而自然界中不受力的物體是不存在的,該定律是在科學的抽象思維下,運用理想化實驗推理得到的,因此該定律不屬于實驗定律,故A錯誤。由于不受外力和合外力為零的效果相同,所以牛頓第一定律仍有實際意義,故C錯誤。牛頓第一定律揭示了力和運動的關系,物

4、體的運動不需要力來維持,但要改變物體的運動狀態(tài)則必須有力的作用,故B、D正確。,3.關于慣性的大小,下列說法正確的是() A.質量大的物體慣性大,質量小的物體慣性小 B.質量大的物體慣性小,質量小的物體慣性大 C.質量大的物體慣性大,其速度大時慣性更大 D.質量大的物體慣性大,但不受力時慣性小 【解析】選A。質量是慣性大小的量度,慣性跟物體的速度無關。,主題一理想斜面實驗 【問題探究】 如圖是伽利略的斜面實驗原理圖。,(1)圖甲中小球在對稱斜面上無摩擦滾下,能否到達對應的等高處? 提示:因無摩擦,沒有能量損失,小球能到達對應的等高處。 (2)圖乙中減小另一側斜面傾角,小球從同一位置自由釋放能否

5、滾到等高處?滾動的水平距離怎樣變化? 提示:小球從同一位置自由釋放能滾到對應的等高處,滾動的水平距離增大。,(3)圖丙中把另一側斜面放平,小球能否在平面上一直滾下去? 提示:運動的小球在水平方向不受摩擦阻力,小球將勻速運動下去。,【探究總結】 1.物體的運動不需要力來維持: (1)運動的物體若不受力,物體將勻速運動下去。 (2)靜止的物體若不受力,物體將保持靜止。 2.力是改變物體運動狀態(tài)的原因。,3.運動狀態(tài)改變的三種情況: 物體的運動狀態(tài)就是指物體的運動速度,運動狀態(tài)改變就是指運動速度的改變。而速度是矢量,既有大小,又有方向。故運動狀態(tài)改變有以下三種情況: (1)速度的方向不變、大小改變,

6、如勻加速直線運動。 (2)速度的方向改變、大小不變,如汽車拐彎時保持速率不變的曲線運動。 (3)速度的方向改變、大小改變,如擺球的自由擺動。,【拓展延伸】伽利略的理想實驗的意義 (1)伽利略的理想實驗將可靠的事實和理論思維結合起來,即采用“實驗+科學推論”的方法推翻了亞里士多德的觀點,初步揭示了運動和力的正確關系。 (2)第一次確立了物理實驗在物理學中的地位。,【典例示范】 (多選)理想實驗是科學研究中的一種重要方法,它把可靠的事實和合理的推論結合起來,可以深刻地揭示自然規(guī)律。關于伽利略的理想實驗,下列說法正確的是 (),A.只要接觸面相當光滑,物體在水平面上就能一直勻速運動下去 B.這個實驗

7、實際上是永遠無法做到的 C.利用氣墊導軌,就能使實驗成功 D.雖然是想象中的實驗,但它是建立在可靠的實驗基礎上的,【解析】選B、D。相當光滑不等于光滑,現實中沒有絕對的光滑,即任何運動的物體都要受到力的作用,故A、C錯,B正確;理想實驗是一種以可靠的事實為依據,忽略次要因素,并把實驗情況合理外推的一種理想狀態(tài),D正確。,【探究訓練】 1.(多選)伽利略的理想實驗說明了() A.亞里士德多關于運動和力的觀點是正確的 B.亞里士多德關于運動和力的觀點是錯誤的 C.力是維持物體運動的原因 D.物體的運動不需要力來維持,【解析】選B、D。伽利略的理想實驗中斜面放平后,小球將永遠運動下去,說明物體的運動

8、不是由力來維持的,故而推翻了亞里士多德的觀點,B、D正確。,2.(多選)科學家關于物體運動的研究對樹立正確的自然觀具有重要作用。下列說法符合歷史事實的是() A.亞里士多德認為:必須有力作用在物體上,物體的運動狀態(tài)才會改變 B.伽利略通過“理想實驗”得出結論:一旦物體具有某一速度,如果它不受力,它將以這一速度永遠運動下去,C.笛卡兒指出:如果運動中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動,既不停下來也不偏離原來的方向 D.牛頓認為,物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,【解析】選B、C、D。亞里士多德認為物體的運動需要力來維持,A錯誤;牛頓根據選項B中伽利略的正確觀

9、點和選項C中笛卡兒的正確觀點,得出了物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,選項B、C、D正確。,【補償訓練】 1.關于伽利略的理想實驗,下列說法正確的是() A.完全是理想的,沒有事實為基礎 B.是以可靠事實為基礎,經科學抽象,深刻反映自然規(guī)律 C.沒有事實為基礎,只有理想推理 D.以上說法都不對,【解析】選B。真實的實驗是一種實踐的活動,是可以通過一定的實驗器材和實驗方法而實現的。“理想實驗”是一種思維活動,是人們在抽象思維中設想出來而實際上無法做到的“實驗”?！袄硐雽嶒灐辈⒉皇敲撾x實際的主觀臆想,它是以實踐為基礎的,是在真實的科學實驗的基礎上抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,是以一定

10、的邏輯法則為依據的,而這些邏輯法則,都是從長期的社會實踐中總結出來,并為實踐所證實了的。理想實驗可以深刻地揭示自然規(guī)律。,2.伽利略的理想實驗證明了() A.要讓物體運動必須有力的作用,沒有力的作用物體將會靜止 B.要讓物體靜止必須有力的作用,沒有力的作用物體就運動 C.物體不受力作用時,一定處于靜止狀態(tài) D.物體不受力作用時,總保持原來的運動狀態(tài)不變,【解析】選D。伽利略的理想實驗,通過推理得到物體不受力作用時,總保持原來的運動狀態(tài)不變。則A、B、C錯誤,D正確。,3.(多選)下列物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化的有() A.勻速下落的羽毛 B.勻速拐彎的自行車 C.啟動的火車 D.繞地球勻速運行

11、的航天飛機 【解析】選B、C、D。物體運動狀態(tài)的變化即速度的變化,速度的大小和方向有一個因素或兩個因素變化,則速度一定發(fā)生變化,故B、C、D對。,主題二牛頓第一定律 【問題探究】 如圖甲所示是冰壺在冰面上的運動情景,如果摩擦阻力比較大,冰壺很快停下來。如圖乙所示,一足球沿水平面滾動很遠的距離停下。,(1)圖甲中的冰壺和圖乙中的足球為什么會停下來?它說明了什么問題? 提示:冰壺和足球停下來都是因為受到了地面的摩擦力的作用。這些現象說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。,(2)在問題(1)中,試猜想如果冰壺、足球不受外力作用將處于什么狀態(tài)。 提示:原來靜止的物體,不受外力作用時,仍然靜止;原來運動的物體

12、,不受外力作用時將永遠做勻速直線運動。,(3)從(1)、(2)兩個問題中,我們能得到什么結論? 提示:物體不受外力作用或所受合力為零時,總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。,【探究總結】 對牛頓第一定律的理解 (1)明確了慣性的概念: 定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”,揭示了物體所具有的一個重要的屬性慣性,即物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質。,牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性。因此牛頓第一定律又叫慣性定律。,(2)揭示了力和運動的關系:定律的后半句話“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”,實質上是揭示了力和運動的關系,即力是改變物體運動狀態(tài)的原因,

13、而不是維持物體運動的原因。,(3)反映了物體不受外力時的運動狀態(tài): 勻速直線運動或靜止(原來運動的保持其速度不變,原來靜止的保持靜止)。 不受外力作用的物體是不存在的,但物體所受外力的合力為零與不受外力在效果上是等效的,這就使牛頓第一定律具有了實際意義。,【典例示范】 關于牛頓第一定律,下面說法中錯誤的是() A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時物體的運動規(guī)律 B.牛頓第一定律就是慣性 C.不受外力作用時,物體運動狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性 D.物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化時,物體必定受到外力的作用,【解題指南】解答本題時應注意以下三點: (1)牛頓第一定律和慣性的區(qū)別。 (2)力和運動的關

14、系。 (3)力和運動狀態(tài)變化的關系。,【解析】選B。牛頓第一定律有三層含義:不受力時物體將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài),是由于一切物體均具有慣性,故C說法正確;受到力的作用物體的運動狀態(tài)就要發(fā)生變化,從而揭示出力是改變物體運動狀態(tài)的原因,故D說法正確;指出了物體在不受力時的運動狀態(tài),故A說法正確;牛頓第一定律并不是慣性,慣性是物體的一種性質,而牛頓第一定律是物體的運動規(guī)律,是兩個不同的概念,不可混為一談,故B說法錯誤。,【誤區(qū)警示】應用牛頓第一定律分析問題應注意的兩點 (1)物體不受力(或某個方向不受力)時物體的運動狀態(tài)(或某方向的速度)保持不變。 (2)物體受到力的作用時運動狀態(tài)要發(fā)生改變

15、,速度增大、減小或方向改變。,【探究訓練】 1.關于牛頓第一定律的理解不正確的是() A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律 B.不受外力作用時,物體的運動狀態(tài)保持不變 C.在水平地面上滑動的木塊最終停下來,是由于沒有外力維持木塊運動 D.飛跑的運動員,由于遇到障礙而被絆倒,這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài),【解析】選C。牛頓第一定律描述的是物體不受外力作用時的狀態(tài),即總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),A、B正確;牛頓第一定律揭示了力和運動的關系,力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因,在水平地面上滑動的木塊最終停下來,是由于摩擦阻力的作用而改變了運

16、動狀態(tài);飛跑的運動員,遇到障礙而被絆倒,是因為他受到外力作用而改變了運動狀態(tài),C錯誤,D正確。,2.如圖所示,在一輛表面光滑的足夠 長的小車上,有質量為m1和m2的兩個 小球(m1m2),兩個小球原來隨車一起 運動,當車突然停止時,如不考慮其他阻力,則兩個小 球() A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰 D.無法確定,【解題指南】解答本題時可把握以下兩點: (1)牛頓第一定律的內容。 (2)物體某一方向不受外力時,仍保持原來的運動狀態(tài)。 【解析】選B。當小車停止時,兩小球在水平方向上不受力的作用,由牛頓第一定律知均保持原來的速度做勻速直線運動,故兩小球一定不相碰。則A、C、D錯誤

17、,B正確。,3.根據牛頓第一定律判斷,以下說法正確的是() A.人只有在靜止的車廂內,豎直向上高高跳起后,才會落在起跳時的位置 B.人在沿直線勻速前進的車廂內,豎直向上高高跳起后,將落在起跳點的后方 C.人在沿直線加速前進的車廂內,豎直向上高高跳起后,將落在起跳點的后方 D.人在沿直線減速前進的車廂內,豎直向上高高跳起后,將落在起跳點的后方,【解析】選C。人豎直跳起離開車廂瞬間,人與車在水平方向上的速度相同,由牛頓第一定律知如果車靜止或做勻速直線運動,人都將落回原地,故A、B項錯誤;如果車加速前進,則在相同時間內人的水平位移比車的水平位移小,故落在起跳點后方,C項正確;反之若車減速前進,則在相

18、同時間內人的水平位移比車的水平位移大,故落在起跳點的前方,D項錯誤。,【補償訓練】 1.(多選)下列說法中正確的是() A.在水平路面上用力推車,車才前進,人停止推車,車就會逐漸停下來 B.力作用在物體上,物體才能動,沒有力的作用,物體就不能運動,C.地面上滑行的物體會停下來,是由于受摩擦力作用的結果 D.物體以一定的初速度在不同的地面上滑行,摩擦力越小,滑行的距離越大,【解析】選A、C、D。力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。用力推車,車才前進,力改變了車的運動狀態(tài),即從靜止到運動,人若停止推車,則車在摩擦力作用下逐漸停止,所以A正確,同理C正確;在光滑水平面上勻速運動

19、的物體所受合外力為零,在不受外力的情況下,它將永遠運動下去,B錯誤;摩擦力越小,越難改變物體的運動狀態(tài),所以D正確。,2.下列說法正確的是() A.牛頓第一定律是科學家憑空想象出來的,沒有實驗依據 B.牛頓第一定律無法用實驗直接驗證,因此是不成立的 C.理想實驗的思維方法與質點概念的建立一樣,都是一種科學抽象的思維方法 D.由牛頓第一定律可知,靜止的物體一定不受外力作用,【解析】選C。牛頓第一定律所描述的是一種理想狀態(tài),即物體不受外力時的狀態(tài),牛頓第一定律雖然無法由實驗直接證實,但可由經過科學推理的理想實驗推出,則A、B錯誤,C正確。靜止的物體受的合力為零,D錯誤。,主題三慣性 【問題探究】

20、(1)公交車快速啟動時,乘客為什么會向后傾倒? 提示:當公交車由靜止突然快速啟動時,乘客的下半部分受到車的摩擦作用也隨車運動,而上半部分由于要保持原來的靜止狀態(tài),故向后傾倒。,(2)公交車急剎車時,乘客為什么會向前傾倒? 提示:乘客隨車一起運動,當急剎車時,車停止運動,乘客的下半部分受到車的摩擦作用也隨車停止運動,而上半部分由于要保持原來的運動狀態(tài),故向前傾倒。 (3)運動的乒乓球很容易被抽殺,而運動的重型汽車卻很難停下來,這是為什么? 提示:乒乓球的質量小,運動狀態(tài)容易改變,而重型汽車的質量大,運動狀態(tài)不容易改變。,(4)從(3)中你能得出什么結論? 提示:質量小的物體慣性小,質量大的物體慣

21、性大,質量是物體慣性大小的唯一量度。,【探究總結】 1.對慣性的理解: (1)慣性是物體的固有屬性,任何物體在任何狀態(tài)下都有慣性。物體的慣性與物體的地理位置、運動狀態(tài)、受力情況無關,因此物體的慣性是不能被克服的。 (2)慣性不是力,慣性是物體具有的保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,力是物體對物體的作用,慣性和力是兩個不同的概念。,(3)表現形式。 在不受力的條件下,慣性表現出“保持”“原來的”運動狀態(tài)的性質,有“惰性”的意思。 在受力條件下,慣性表現為運動狀態(tài)改變的難易程度,質量越大,慣性越大,運動狀態(tài)越難以改變。 2.慣性的量度:質量是物體慣性大小的唯一量度。質量越大,慣性越大;質量越小

22、,慣性越小;質量不變,慣性不變。,【拓展延伸】慣性和慣性定律的區(qū)別 (1)慣性與慣性定律是不同的,不能混淆。慣性是萬物皆有的保持原運動狀態(tài)的一種屬性,慣性定律則是物體不受外力作用時的運動定律,當有力作用時,物體運動狀態(tài)必定改變。,(2)慣性與物體是否受力及物體的運動狀態(tài)無關,物體不受外力時,慣性表現為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài);受外力時,慣性表現為物體運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性定律則是有條件的,其成立的條件是物體不受外力作用。 (3)慣性的大小取決于物體的質量。慣性定律所描述的物體的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),則取決于物體是否受力,取決于是否有外力迫使它改變這種狀態(tài)。,【典例示范】

23、如圖所示是一種汽車安全帶控制裝置示意圖。當汽車處于靜止或勻速直線運動時,剎車擺錘豎直懸掛,鎖棒水平,棘輪可以自由轉動,安全帶能被拉動。當汽車突然剎車時,擺錘由于慣性繞轉軸擺動,使得鎖棒鎖定棘輪的轉動,安全帶不能被拉動。若擺錘從圖中實線位置擺到虛線位置,汽車的可能運動方向和運動狀態(tài)是(),A.向右行駛、勻速直線運動 B.向左行駛、勻速直線運動 C.向右行駛、突然剎車 D.向左行駛、突然剎車,【解題指南】解答本題可以按以下思路分析:,【解析】選C。若汽車做勻速直線運動,則擺錘不會從實線位置擺到虛線位置,故A、B均錯誤;由圖可知擺錘向右擺動,由于慣性可知汽車可能向左加速或向右減速,故C正確、D錯誤。

24、,【規(guī)律方法】解釋慣性現象的方法 (1)明確研究的物體原來處于怎樣的運動狀態(tài)。 (2)當外力作用在該物體的某一部分(或外力作用在與該物體有關聯的其他物體上)時,這一部分的運動狀態(tài)的變化情況。 (3)該物體由于慣性保持怎樣的運動狀態(tài),判斷最后會出現什么現象。,【探究訓練】 1.(2017金華高一檢測)關于慣性,下列說法中正確的是() A.同一汽車,速度越快,越難剎車,說明物體速度越大,慣性越大 B.物體只有靜止或做勻速直線運動時才有慣性 C.乒乓球可以快速抽殺,是因為乒乓球的慣性小 D.已知月球上的重力加速度是地球上的 ,故一個物體從地球移到月球慣性減小為,【解析】選C。物體的慣性大小與物體的運

25、動狀態(tài)無關,只與物體的質量有關,所以慣性與速度的大小無關,故A、B錯誤;乒乓球可以快速抽殺,是因為乒乓球的質量小,所以它的慣性小,故C正確;在月球上和在地球上,重力加速度的大小不一樣,所以受到的重力的大小也就不一樣,但質量不變,慣性也不變,所以D錯誤。,2.(多選)在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車,車上固定一盛滿水的碗。現突然發(fā)現碗中的水灑出,水灑出的情況如圖所示,則關于小車在此種情況下的運動,下列敘述正確的是(),A.小車勻速向左運動 B.小車可能突然向左加速運動 C.小車可能突然向左減速運動 D.小車可能突然向右減速運動 【解析】選B、D。水突然從碗的右側灑出,說明由于慣性水相對于碗具有

26、了向右的速度。因此,可能出現的情況是小車突然向左加速運動或突然向右減速運動,故選項B、D正確,選項A、C錯誤。,【補償訓練】 1.(多選)關于物體的慣性和慣性定律的關系,下列說法中正確的是() A.慣性就是慣性定律 B.慣性和慣性定律不同,慣性是物體本身的固有屬性,是無條件的,而慣性定律是在一定條件下物體運動所遵循的規(guī)律,C.物體運動遵循牛頓第一定律,是因為物體有慣性 D.慣性定律不但指明了物體有慣性,還指明了力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因 【解析】選B、C、D。慣性是物體的固有屬性,而慣性定律是反映這一現象的規(guī)律。,2.關于慣性的下列說法中正確的是() A.物體能夠

27、保持原有運動狀態(tài)的性質叫慣性 B.物體不受外力作用時才有慣性 C.物體靜止時有慣性,一開始運動,不再保持原有的運動狀態(tài),也就失去了慣性 D.物體靜止時沒有慣性,只有始終保持運動狀態(tài)才有慣性,【解析】選A。慣性是物體的固有屬性,與其質量有關,與受力情況及運動狀態(tài)無關,只要物體的質量不發(fā)生改變,其慣性就保持不變,故只有A項正確。,3.(多選)同學們在網上搜索“飛越黃河”時找到了柯受良駕駛汽車飛越黃河的記錄。對此,大家有以下的討論,其中正確的是() A.汽車在加速過程中,在牽引力作用下,汽車失去了慣性,速度加大 B.汽車從斜坡末端飛出在空中繼續(xù)向前運動,這是一種慣性現象,C.汽車飛到對岸,對平臺產生巨大的沖擊,這也是一種慣性現象 D.汽車在整個過程中都受到力的作用,速度時刻在發(fā)生變化,都不是慣性現象,【解析】選B、C。慣性現象與物體的運動狀態(tài)無關,只要物體有質量就有慣性。,4.下列關于慣性的認識,正確的是() A.只有靜止或做勻速直線運動的物體才具有慣性 B.物體運動時慣性小,靜止時慣性大 C.有的物體沒有慣性 D.兩個物體質量相等,那么它們的慣性大小相等,【解析】選D。有無慣性與運動狀態(tài)無關,A錯誤;慣性的大小與運動狀態(tài)無關,B錯誤;只要有質量就有慣性,C錯誤;慣性大小由質量大小決定,D正確。,【課堂小結】,