第1節(jié)牛頓第一運動定律第5章2021內容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標思維導圖1.知道伽利略實驗及其推理過程,知道理想實驗是科學研究的重要方法。(物理觀念)2.理解牛頓第一定律的內容及意義。(物理觀念)3.理解慣性的概念,會解釋有關的慣性現(xiàn)象。(物理觀念)課前篇自主預習必備知識一、力與運動的關系1.亞里士多德的觀點:有外力作用時物體才能運動,要維持物體的運動就需要外力。2.伽利略的理想斜面實驗(1)過程:①事實:如圖所示,讓小球沿光滑斜面從左側某高處滾下時,無論右側斜面坡度如何,它都會沿斜面上升到與出發(fā)點幾乎等高的地方。②事實:斜面傾角越小,小球運動到同一高度所經(jīng)歷的路程越遠。③邏輯推理:當斜面傾角逐漸減小到零,右側變?yōu)樗矫鏁r,小球為了達到那個永遠無法達到的高度而一直運動下去。在這種情況下,小球在水平方向上沒有受力,卻會一直運動下去。(2)結論:力不是維持物體的運動的原因,亞里士多德的觀點是錯誤的。

3.笛卡兒的觀點:笛卡兒把伽利略的結論推廣到?jīng)]有重力、摩擦力、空氣阻力等更理想的情況,進一步完善了伽利略的觀點。他指出:若沒有其他原因,運動物體將繼續(xù)以原來的速度沿直線運動。二、牛頓第一運動定律及其意義1.牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動或靜止狀態(tài),除非有外力迫使它改變這種狀態(tài)。2.意義:(1)正確揭示了力與運動的關系,即力不是維持物體運動狀態(tài)的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因。(2)物體不受外力或合外力為0時,物體保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)。三、慣性與質量1.慣性:任何物體都有保持原來的勻速直線運動或靜止狀態(tài)不變的屬性就叫慣性。2.慣性大小:表現(xiàn)為改變物體運動狀態(tài)的難易程度。3.慣性的量度:質量是物體慣性大小的唯一量度。自我檢測1.正誤辨析(1)亞里士多德認為物體的自然狀態(tài)是靜止,只有當它受到力的作用才會運動。(

)解析

亞里士多德認為必須有力作用,物體才運動,沒有力作用,物體一定靜止,力是維持物體運動的原因。答案

√(2)伽利略認為力不是維持物體運動的原因。(

)解析

伽利略通過理想實驗得出,物體的運動不需要力來維持,力不是維持物體運動的原因。答案

√(3)笛卡兒認為若沒有力作用,物體的運動狀態(tài)就不會改變。(

)解析

笛卡兒認為若沒有力作用,物體將保持原來的速度運動,物體的運動狀態(tài)不變。答案

√(4)運動速度大的物體,不能很快停下來,是因為速度大時,慣性也大。(

)解析

物體的慣性大小僅與物體的質量有關,與其他因素都沒關系。質量越大的物體,它的慣性越大。答案

×(5)牛頓認為力的真正效果總是改變物體的速度,而不是使物體運動。(

)解析

力的作用效果是改變物體的運動狀態(tài),即產(chǎn)生加速度,改變物體的速度。答案

√(6)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。(

)解析

在水平地面上滑動的木塊最終停下來的原因是受到了地面給物體的摩擦力,改變了物體的運動狀態(tài)。答案

×2.以下說法正確的是(

)A.物體不受外力作用時,一定處于靜止狀態(tài)B.要物體運動必須有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止C.要物體靜止必須有力作用,沒有力的作用,物體將運動D.物體不受外力作用時,總保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)解析

力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動的原因,B、C錯誤;物體不受外力作用時,將處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),A錯誤,D正確。答案

D3.關于慣性,下列說法正確的是(

)A.靜止的火車啟動時速度變化緩慢,是因為火車靜止時慣性大B.戰(zhàn)斗機投入戰(zhàn)斗時,必須拋掉副油箱,是要減小慣性,保證其運動的靈活性C.在繞地球運轉的宇宙飛船內的物體處于失重狀態(tài),因而不存在慣性D.乒乓球可以快速抽殺,是因為乒乓球慣性大解析

靜止的火車啟動緩慢是因為火車質量大,從而慣性大,不是因為靜止,故A錯誤;拋掉副油箱,減小了飛機的質量,從而減小慣性,保證其運動的靈活性,故B正確;物體在失重狀態(tài)下仍有慣性,故C錯誤;乒乓球質量小,故慣性小,可以快速抽殺,故D錯誤。答案

B課堂篇探究學習問題一對牛頓第一定律的理解情境探究如圖所示,冰壺在冰面上的運動。如果摩擦阻力比較大,冰壺很快停下來;如果摩擦阻力很小,冰壺能滑得很遠;如果摩擦阻力為零,冰壺將永遠運動下去。試結合上述現(xiàn)象討論:(1)牛頓第一定律中“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”說明運動與力有什么關系?(2)根據(jù)牛頓第一定律思考,如果物體不受外力作用,物體將處于什么狀態(tài)?要點提示

(1)說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。(2)原來靜止的物體,不受外力時,仍然靜止;原來運動的物體,不受外力時,將永遠做勻速直線運動。知識點撥對牛頓第一定律的理解

要點筆記改變物體運動狀態(tài)的三種情況:(1)速度大小改變,方向不變。(2)速度方向改變,大小不變,即速率不變。(3)速度的大小和方向都改變。實例引導例1關于牛頓第一定律,下列說法正確的是(

)A.牛頓第一定律是依靠實驗事實,直接歸納總結得出的B.根據(jù)牛頓第一定律可知,力是改變物體運動狀態(tài)的原因C.根據(jù)牛頓第一定律可知,力是維持物體運動的原因D.牛頓第一定律反映了物體受到外力時的運動規(guī)律解析

牛頓第一定律是牛頓在伽利略等前人實驗的基礎上,根據(jù)邏輯推理得出的,是以實驗為基礎,但又不是完全通過實驗得出,故A錯誤;根據(jù)牛頓第一定律可以知道,力是改變物體運動狀態(tài)的原因,不是維持物體運動的原因,故B正確,C錯誤;由牛頓第一定律可以知道,物體在不受力的作用時保持靜止狀態(tài)或做勻速直線運動狀態(tài)。所以牛頓第一定律反映了物體不受外力時的運動規(guī)律,故D錯誤。答案

B規(guī)律方法

牛頓第一定律巧應用(1)由“因”索“果”:在判斷力與運動之間的關系時,一定要把握準牛頓第一定律的含義,即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。(2)由“果”索“因”:如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變,則物體必然受到不為零的合外力的作用,所以判斷物體的運動狀態(tài)是否改變以及如何改變,應分析物體的受力情況。(3)應用步驟:應用牛頓第一定律解釋有關現(xiàn)象時,一要看物體原來的運動狀態(tài),二要看物體現(xiàn)在的受力情況及所受合力是否為零,最后判斷由于物體具有慣性將會出現(xiàn)的現(xiàn)象。變式訓練1關于力和運動的關系,下列說法正確的是(

)A.物體的速度不斷增大,表示物體必受外力的作用B.物體向著某個方向運動,則在這個方向上必受力的作用C.物體的速度大小不變,則其所受的合外力必為零D.物體處于平衡狀態(tài),則該物體必不受外力作用解析

當物體速度增大時,運動狀態(tài)發(fā)生了變化,而力是改變運動狀態(tài)的原因,故物體必受外力作用,故A項正確;物體向某個方向運動,可以不在此方向上受力的作用,故B項錯誤;當物體的速度大小不變時,其速度方向可能發(fā)生變化,即運動狀態(tài)可能變化,合外力不一定為零,故C項錯誤;物體處于平衡狀態(tài)時,所受合外力為零,并不是物體不受外力作用,故D項錯誤。答案

A問題二對慣性的理解和應用情境探究請你用慣性的知識來解釋一下為什么當你奔跑時碰到石塊,會向前跌倒;而如果你踩到西瓜皮,會向后倒?要點提示

奔跑時碰到石塊,人的下半身就停了下來,而人的上半身由于慣性,仍然保持原來的運動狀態(tài),所以會向前跌倒。如果你踩到西瓜皮,腳有一個向前運動的較大的速度,而人的上半身由于慣性,仍保持原來的狀態(tài),所以會向后倒。知識點撥1.慣性與質量的關系(1)慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性。(2)質量是物體慣性大小的唯一量度,質量越大,慣性越大。2.慣性與力無關(1)慣性不是力,而是物體本身固有的一種性質,因此物體“受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”“受到慣性力”等說法都是錯誤的。(2)力是改變物體運動狀態(tài)的原因。慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因。3.慣性與速度的關系(1)速度是表示物體運動快慢的物理量,慣性是物體本身固有的性質。(2)一切物體都有慣性,并且慣性的大小由物體本身質量決定,與物體是否有速度及速度的大小無關。4.慣性的表現(xiàn)(1)不受力時,慣性表現(xiàn)為保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),有“惰性”的意思。(2)受力時,慣性表現(xiàn)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)越難改變。要點筆記慣性和慣性定律的區(qū)別:慣性是一切物體所具有的一種性質,不需要附加限制條件;而慣性定律(牛頓第一定律)是一切物體在不受外力作用時,物體運動所遵循的規(guī)律。在慣性定律中所說的物體沒有受到外力作用是一種理想情況。實例引導例2關于慣性的大小,下列敘述正確的是(

)A.兩個質量相同的物體,在阻力相同的情況下,速度大的不容易停下來,所以速度大的物體慣性大B.兩個質量相同的物體,不管速度大小如何,它們的慣性的大小一定相同C.推動地面上靜止的物體,要比維持這個物體做勻速直線運動所需的力大,所以物體靜止時慣性大D.在月球上舉重比在地球上容易,所以質量相同的物體在月球上比在地球上慣性小解析

物體的慣性的大小是由物體的質量決定的,質量相同,則慣性大小相同,慣性的大小與物體的位置、是否受力和運動狀態(tài)是否變化均無關。故B正確,A、C、D錯誤。答案

B變式訓練2關于物體的慣性,下列說法正確的是(

)A.騎自行車的人,上坡前要緊蹬幾下,是為了增大慣性沖上坡B.子彈從槍膛中射出后,在空中飛行速度逐漸減小,因此慣性也減小C.物體慣性的大小,由物體的質量大小決定D.物體由靜止開始運動的瞬間,它的慣性最大解析

騎自行車的人,上坡前要緊蹬幾下是為了增大人和自行車整體的動能,使得可以克服重力和路面摩擦力做功,提升高度,并不是增大慣性,故A項錯誤。B、C、D項,慣性是固有屬性,只與物體本身質量有關,與物體的運動狀態(tài)和受力情況無關,故B、D項錯誤,C項正確。答案

C隨堂檢測1.如圖所示,為現(xiàn)代人在實驗室所做的伽利略斜面實驗的頻閃照片的組合圖。實驗中把小球從左側斜面的某個位置由靜止釋放,它將沖上右側斜面,頻閃照片顯示小球在右側斜面運動過程中相鄰的兩個小球間的距離依次減小;如果右側斜面變成水平,頻閃照片顯示小球在右側斜面運動過程中相鄰的兩小球間的距離幾乎相等。對于這個實驗,以下敘述正確的是(

)A.小球沖上右側斜面后做減速運動,表明“力是維持物體運動的原因”的結論是正確的B.小球最終也會在右側水平面上停下來,表明“力是維持物體運動的原因”的結論是正確的C.因為沒有絕對光滑的斜面或者平面,所以伽利略提出的“如果沒有摩擦阻力,小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是荒謬可笑的D.上述實驗表明“如果沒有摩擦阻力,小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是正確的解析

小球沖上右側斜面后做減速運動,表明“力是維持物體運動的原因”的結論是錯誤的,故A錯誤;小球最終也會在右側水平面上停下來,是由于受到摩擦力的作用,故B錯誤;因為沒有絕對光滑的斜面或者平面,所以伽利略提出的“如果沒有摩擦阻力,小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是一種理想的推論,但是卻有著非常重要的現(xiàn)實意義,它開創(chuàng)了物理量研究的新方法,故C錯誤;上述實驗表明“如果沒有摩擦阻力,小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是正確的,故D正確。答案

D2.關于牛頓第一定律,下列說法正確的是(

)A.牛頓第一定律是一條實驗定律B.牛頓第一定律說明力是維持物體運動狀態(tài)的原因C.慣性定律和慣性的實質是相同的D.物體的運動不需要力來維持解析

牛頓第一定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,因此它是理想條件下的運動定律,但不是實驗定律,它來源于大量真實的科學實驗,但不能用真實的實驗來驗證,選項A錯誤;由牛頓第一定律可知,物體的運動不需要力來維持,力的本質是使物體發(fā)生形變的原因、是改變物體運動狀態(tài)的原因、是使物體產(chǎn)生加速度的原因,選項B錯誤,D正確;慣性是物體的固有屬性,慣性定律是在一定條件下物體運動遵循的規(guī)律,二者實質不同,選項C錯誤。答案

D3.關于慣性的下列說法正確的是(

)A.物體能夠保持原有運動狀態(tài)的性質叫慣性B.物體不受外力作用時才有慣性