高中物理人教版必修1學(xué)案 牛頓第一定律2

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111 4.1 牛頓第一定律 學(xué)案 　　學(xué)習(xí)目標(biāo)要求： 　　1、知道牛頓第一定律。知道慣性及慣性現(xiàn)象。 　　2、知道日常生活中由于慣性而產(chǎn)生的簡單現(xiàn)象。會(huì)解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象。 　　知識(shí)點(diǎn)精析： 　　1、牛頓第一定律 　?。?）伽利略的研究和科學(xué)想象： 　　 如圖所示，同一小車從同一斜面上的同一位置由靜止開始滑下，（這是為了保證每次小車到達(dá)水平面時(shí)有相同的速度）。第一次在水平面上鋪上毛巾，小車在毛巾上滑行很短的距離就停下了（如圖甲）；第二次在水平面鋪上較光滑的棉布，小車在棉布上滑行的距離較遠(yuǎn)(如圖乙)；第三次是光滑的木板，小車滑行的距離最遠(yuǎn)(如圖丙)． 　　伽利略認(rèn)為，是平面對(duì)小車的阻力使小車停下，平面越光滑小車滑行就越遠(yuǎn)．表明阻力越小，小車滑行就越遠(yuǎn)．伽利略科學(xué)地想象：要是能找到一塊十分光滑的平面，阻力為零，小車的滑行速度將不會(huì)減慢． 　　(2)笛卡爾的補(bǔ)充 　　笛卡爾等人又在伽利略研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了更深入的研究，他認(rèn)為：如果運(yùn)動(dòng)物體，不受任何力的作用，不僅速度大小不變，而且運(yùn)動(dòng)方向也不會(huì)變，將沿原來的方向勻速運(yùn)動(dòng)下去． 　　(3)牛頓的偉大貢獻(xiàn) 　　英國的偉大科學(xué)家牛頓，總結(jié)了伽利略等人的研究成果；從而概括出一條重要的物理定律：一切物體在沒有受到力的作用的時(shí)候，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．這就是牛頓第一定律． 　　[注意] 　　A、牛頓第一定律直接說明一切物體，都有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)（我們把這種性質(zhì)叫慣性）。另外還間接證明了物體運(yùn)動(dòng)是不需要力來維護(hù)的，相反，正是因?yàn)榱Σ攀惯\(yùn)動(dòng)的小車變慢，當(dāng)然我們要使物體運(yùn)動(dòng)加快，也只有對(duì)它施力，因此，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 　　B、牛頓第一定律是不能直接用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的，因?yàn)樵谟钪嬷姓也坏健皼]有受到力的作用”的物體。但是，由它得出的一切推論，都經(jīng)受了廣泛、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，證明結(jié)論是正確的。 　　2、 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 　　(1)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用速度來描述。我們知道，力的一種效果是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所謂“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變”是說，物體由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，由慢變快，或由快變慢，或運(yùn)動(dòng)方向改變．總之，就是物體速度發(fā)生改變，今后要分折物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變，只要分析它的速度是否改變． 　　(2)物體具有保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，根據(jù)牛頓第一定律，物體不受力的作用時(shí)，總保持靜止(如果原來物體靜止)，或者保持勻速直線運(yùn)動(dòng)(原來是運(yùn)動(dòng)的)．反過來想，如果物體受到一個(gè)力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度)就會(huì)被改變．可見力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因．物體如果受到一個(gè)與它前進(jìn)方向相同的力，它的速度就增大；反之，如果受到的力跟它的運(yùn)動(dòng)方向相反，它的速度就會(huì)變慢甚至停下來．當(dāng)然，也可能使物體運(yùn)動(dòng)方向改變． 　　3、一切物體都有保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性．也就是說，靜止的物體要保持靜止，運(yùn)動(dòng)的物體總要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)． 　　一切物體都有慣性，跟物體是以哪種狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))存在無關(guān)；跟物體的運(yùn)動(dòng)情況(快慢、方向)無關(guān)，(存在與否)也跟物體質(zhì)量大小無關(guān)． 　　4、慣性與慣性定律 　　慣性，一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，跟物體位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．是否受力都無關(guān)，這是無條件的．慣性是一切物體都具有的固有屬性．牛頓第一定律描述的是，當(dāng)物體不受力的作用時(shí)(由于慣性而表現(xiàn)出)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。所以也叫做慣性定律．它直接說明的是物體不受力的作用時(shí)，保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，同時(shí)也使我們體會(huì)到力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因．這就從本質(zhì)上說明了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。 　　5、 慣性現(xiàn)象　 　　物體表現(xiàn)出慣性的現(xiàn)象，我們經(jīng)常遇到．當(dāng)汽車突然起步時(shí)，乘客的腳和車一起向前運(yùn)動(dòng)，而人的上身由于慣性仍保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，因此會(huì)向后倒；而行駛的汽車突然剎車，車內(nèi)的乘客則會(huì)向前傾倒，這就是慣性現(xiàn)象． 　　我們?cè)诮忉寫T性現(xiàn)象的問題時(shí)一定要注意回答時(shí)表達(dá)的層次：首先分析研究對(duì)象“原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”，其次分析哪部分受力的作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變；哪部分“由于慣性會(huì)怎樣”最后再說明“所以…”。 　　典型例題： 　　例1、下列各種情況中屬于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的是（　 ） 　　A、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星 　　B、在斜面上沿直線勻速下滑的物體 　　C、拋出的石子 　　D、從高處掉下來的石子 　　解：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變是指物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即物體速度大小和方向均不發(fā)生變化．在B中物體沿直線下滑，說明其運(yùn)動(dòng)方向不變，勻速下滑說明其速度大小不變，所以運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變．選擇B． 　　分析：本題主要考查物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的含義。解題關(guān)鍵是抓住物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包含兩個(gè)因素：速度大小和運(yùn)動(dòng)方向，只要其中一個(gè)變了，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就改變了．本題易錯(cuò)點(diǎn)是錯(cuò)選A，原因是在分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生變化時(shí)，往往只從表面現(xiàn)象中單純地考慮速度大小是否變化，而忽視了運(yùn)動(dòng)方向是否改變． 　　例2、下列事例中，不屬于慣性現(xiàn)象的是（　 ） 　　A、公共汽車靠站時(shí)，司機(jī)提前關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓車滑行進(jìn)站，可以省汽油 　　B、向任何方向拋出的石塊，最后都會(huì)落到地面上 　　C、人從行駛的車上跳到地面時(shí)極易摔倒受傷 　　D、在勻速行駛的火車廂內(nèi)的乘客豎直向上跳，最后仍落回地板上的起跳點(diǎn) 　　解： 選項(xiàng)A，C，D所講述的現(xiàn)象，都可由慣性知識(shí)即物體要保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來解釋，都屬于慣性現(xiàn)象，選項(xiàng)B所講述的現(xiàn)象則是由于石塊要受重力作用的緣故，無論向那個(gè)方向拋出，由于重力作用，最后都要落回地面，屬于力的作用，使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的事例。 　　答案：B 　　例3、子彈離開槍口后仍能高速飛行，是由于（　 ） 　　A、受重力作用　 B、受慣性作用 　　C、受火藥的推力　 D、子彈有向前的慣性 　　解： 離開槍口后的子彈的確會(huì)受到重力的作用，但不是向前飛行的原因，選項(xiàng)A錯(cuò)，慣性是一種性質(zhì)，不是力，因此不能說“慣性作用”，選項(xiàng)B錯(cuò)；子彈在槍膛內(nèi)，受到火藥的推力，離開槍口后，不再受火藥的推力，選項(xiàng)C錯(cuò)。 　　答案：D。 　　例4、關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列說法正確的是 (　 ) 　　A．物體不受任何力作用時(shí)，一定保持靜止 　　B．物體不受任何外力作用時(shí)，一定保持勻速直線運(yùn)動(dòng) 　　C．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，它一定受到外力的作用 　　D．物體受到力的作用時(shí)，物體才能向前運(yùn)動(dòng)　 　　解： 根據(jù)牛頓第一定律，力的作用效果是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如果物體不受任何外力，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不會(huì)改變的，也就是保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，原來是靜止的仍保持靜止，原來運(yùn)動(dòng)的就保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，本題選項(xiàng)A和B，在不知原先運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況下，就下結(jié)論顯然是錯(cuò)誤的．物體運(yùn)動(dòng)是不需要力來維護(hù)的．選項(xiàng)D錯(cuò)．如果物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，那一定是力的作用產(chǎn)生的效果．因此一定受到了力的作用． 　　答案：C 　　例5、用繩子栓住一個(gè)小球在光滑的水平面上作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子突然斷裂，小球?qū)?　 )． 　　A．保持原來的圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)　 B．保持繩斷時(shí)的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng) 　　C．小球運(yùn)動(dòng)速度減小，但保持直線　 D．以上三種都有可能 　　解： 原來小球受繩拉力作用在作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子突然斷裂，小球在光滑水平方向上就沒有再受到力了，因此小球?qū)⒈３掷K斷時(shí)刻的速度大小和方向而運(yùn)動(dòng)．選B． 　　注意：此題很容易認(rèn)為小球保持原來的圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，原因是由于沒有很好地理解牛頓第一定律的含義，主要是對(duì)“將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”這句話的含義不清楚． 　　鞏固練習(xí)： 　　1、物體在不受外力作用下，將（　?。? 　　A、一定靜止　 B、一定作勻速直線運(yùn)動(dòng)　 C、可能靜止　 D、以上說法都不對(duì) 　　2、汽車行駛的速度越大，則剎車后向前滑行的路程越長，有人說這是因?yàn)樗俣仍酱?，慣性越大的緣故，他的話對(duì)嗎？ 　　3、 錘頭松了，只要用手捏著錘柄在石頭上撞擊幾下便能套緊錘頭。為什么？ 　　4、 汽車剎車時(shí)，乘客為什么向前傾倒？ 　　5、飛機(jī)向某災(zāi)區(qū)投放救援物資時(shí)，是提前投擲還是到受災(zāi)點(diǎn)正上方投擲，為什么？ 　　6、一摞象棋子疊放在桌面上，用一薄尺沿水平方向迅速打擊最下面的棋子，會(huì)有什么現(xiàn)象？為什么？ 　　答案解析： 　　1、 　　分析：牛頓第一定律指出，一切物體不受外力將保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。但此“物體”不知原來是靜止還是運(yùn)動(dòng)的，故應(yīng)選C。 　　2、 　　分析：這是一種最常見的錯(cuò)誤回答，事實(shí)上慣性的大小與速度無關(guān)。 　　答：他的話是錯(cuò)誤的。如果速度越大，慣性越大，那么速度越小，慣性就越小，速度為零（靜止），慣性就沒有，而靜止的物體也有慣性。所以，他的說法是錯(cuò)誤的。 　　3、 　　分析：本題的關(guān)鍵是要弄清錘柄撞擊石頭前，和錘頭一起處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 　　答：錘頭和錘柄原來都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，錘柄撞擊石頭時(shí)由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)突然變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)，錘頭由于慣性，繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，于是撞擊幾下便能套緊。 　　4、 　　分析：本題的關(guān)鍵是將人分成上半身和腳（下半身）兩個(gè)部分 　　答：人原來隨汽車一起運(yùn)動(dòng)，突然剎車時(shí)，由于摩擦，人的腳也由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)突然變?yōu)殪o止，人的上身由于慣性繼續(xù)保持向前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以向前傾倒。 　　5、 　　應(yīng)提前投放。因?yàn)槲镔Y和飛機(jī)一起運(yùn)動(dòng)，脫離飛機(jī)后，物資由于慣性要繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。若在正上方投放，物資將偏離受災(zāi)點(diǎn)。 　　6、 　　發(fā)生的現(xiàn)象是，最下的棋子被打出，上面的棋子留在原地并落在桌面上，因?yàn)槠遄釉瓉矶继幱陟o止?fàn)顟B(tài)，用薄尺打擊，最下面的那枚棋子突然變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，上面的棋子由于慣性繼續(xù)保持靜止，并受重力作用，于是就發(fā)生上述現(xiàn)象。 111