第1節(jié)牛頓第一定律學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道伽利略理想實(shí)驗(yàn)及推理方法。1個(gè)實(shí)驗(yàn)——伽利略理想實(shí)驗(yàn)1個(gè)定律——牛頓第一定律1種固有性質(zhì)——慣性2.理解慣性概念，知道慣性是物體的固有屬性。3.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義，知道亞里士多德的觀點(diǎn)。一、力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)閱讀教材第101～102頁(yè)，了解幾位科學(xué)家關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的觀點(diǎn)。代表人物 代表人物主要觀點(diǎn)亞里士多德必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方伽利略力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因笛卡兒如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向思維判斷(1)亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(√)(2)伽利略認(rèn)為，沒(méi)有力作用在物體上，它就不能運(yùn)動(dòng)。(×)(3)笛卡兒認(rèn)為若沒(méi)有力作用，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不會(huì)改變。(√)二、牛頓第一定律、物體的慣性閱讀教材第102～104頁(yè)“牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律”和“物體的慣性”部分，了解牛頓第一定律的內(nèi)容，體會(huì)慣性的含義。1．牛頓第一定律：一切物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。2．慣性：物體具有保持原來(lái)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。3．慣性的量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。思維拓展1．如圖1所示是冰壺在冰面上的運(yùn)動(dòng)圖片，如果摩擦阻力比較大，冰壺很快停下來(lái)；如果摩擦阻力很小。可以忽略，冰壺將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。圖1試結(jié)合上述現(xiàn)象討論：(1)牛頓第一定律中的“除非作用在它上面的力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”說(shuō)明運(yùn)動(dòng)與力有什么關(guān)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)？提示(1)說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(2)原來(lái)靜止的物體，不受外力時(shí)，仍然靜止；原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體，不受外力時(shí)，將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)圖22．高鐵的列車最高時(shí)速可以達(dá)到400多千米，是世界上最快的火車。有的同學(xué)認(rèn)為：火車變快了，其慣性變大了，所以難剎車。他的認(rèn)識(shí)正確嗎？提示他的認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，慣性是物體的固有屬性，火車提速后，其質(zhì)量不變，慣性也不變。預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你疑惑的問(wèn)題記錄在下面的表格中問(wèn)題1問(wèn)題2問(wèn)題3對(duì)牛頓第一定律的理解[要點(diǎn)歸納]1．牛頓第一定律的物理意義(1)揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：①力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因：物體受力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就一定發(fā)生改變，并且產(chǎn)生加速度。②力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因：物體若不受力，它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或者保持靜止?fàn)顟B(tài)。(2)揭示了一切物體都具有的一種屬性——慣性，所以牛頓第一定律也叫慣性定律。2．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的三種情況(1)速度的方向不變，大小改變。(2)速度的大小不變，方向改變。(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生改變。[精典示例][例1]關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B．牛頓第一定律就是慣性C．不受外力作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性D．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體必定受到外力的作用思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)牛頓第一定律和慣性的區(qū)別。(2)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。(3)力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的關(guān)系。解析牛頓第一定律有三層含義：不受力時(shí)物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這是由于一切物體都具有慣性；受到力的作用物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就要發(fā)生變化，從而揭示出力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；指出了物體在不受力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故選項(xiàng)A、C、D正確；牛頓第一定律并不是慣性，慣性是物體的一種性質(zhì)，而牛頓第一定律是物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩者是不同的概念，不可混為一談，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。答案B牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時(shí)的狀態(tài)——總保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。分析此類問(wèn)題時(shí)要注意牛頓第一定律與慣性的區(qū)別。[針對(duì)訓(xùn)練1]根據(jù)牛頓第一定律判斷，以下說(shuō)法正確的是()A．人只有在靜止的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，才會(huì)落在起跳時(shí)的位置B．人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點(diǎn)的后方C．人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點(diǎn)的后方D．人在沿直線減速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點(diǎn)的后方解析人豎直跳起離開(kāi)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子靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，人都將落回原地，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；如果車加速前進(jìn)，則在相同時(shí)間內(nèi)人的水平位移比車的水平位移小，故落在起跳點(diǎn)后方，C項(xiàng)正確；反之若車子減速前進(jìn)，則在相同時(shí)間內(nèi)人的水平位移比車子的水平位移大，故落在起跳點(diǎn)的前方，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C對(duì)慣性的理解和應(yīng)用[要點(diǎn)歸納]1．慣性與質(zhì)量的關(guān)系(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。(2)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大。2．慣性與力的關(guān)系(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，因此“物體受到了慣性作用”、“產(chǎn)生了慣性”、“受到慣性力”等說(shuō)法都是錯(cuò)誤的。(2)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。力越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)娇欤粦T性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。(3)慣性與物體的受力情況無(wú)關(guān)。3．慣性與速度的關(guān)系(1)速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，慣性是物體本身固有的性質(zhì)。(2)一切物體都有慣性，并且慣性的大小由物體本身決定，與物體是否有速度及速度的大小無(wú)關(guān)。4．慣性與慣性定律的關(guān)系(1)慣性是物體具有的一種固有屬性。慣性定律是物體不受外力作用時(shí)所遵守的一條規(guī)律，屬于不同于規(guī)律。(2)慣性使物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但能否保持取決于其受力情況。當(dāng)物體不受外力(或所受合外力為零)時(shí)，物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。慣性定律揭示了物體的慣性，正因?yàn)槲矬w有慣性，故物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。[精典示例][例2]如圖3所示是一種汽車安全帶控制裝置示意圖。當(dāng)汽車處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，剎車擺錘豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶能被拉動(dòng)。當(dāng)汽車突然剎車時(shí)，擺錘由于慣性繞軸擺動(dòng)，使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶不能被拉動(dòng)。若擺錘從圖中實(shí)線位置擺到虛線位置，汽車的可能運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()圖3A．向右行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)B．向左行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)C．向右行駛、突然剎車D．向左行駛、突然剎車思路點(diǎn)撥解析若汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則擺錘不會(huì)從實(shí)線位置擺到虛線位置，故A、B均錯(cuò)誤；由圖可知擺錘向右擺動(dòng)，根據(jù)慣性知識(shí)可推知，汽車可能向左加速或向右減速，故C正確，D錯(cuò)誤。答案C利用慣性解釋現(xiàn)象的方法(1)明確研究的物體原來(lái)處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)當(dāng)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(guān)聯(lián)的其他物體上)時(shí)，這一部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況。(3)該物體由于慣性保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷最后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。[針對(duì)訓(xùn)練2]下列事例中，利用了物體的慣性的是()圖4A．①②B．③④C．①④D．②③答案C1．在物理學(xué)史上，正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系并且推翻“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因”的物理學(xué)家和建立慣性定律的物理學(xué)家分別是()A．亞里士多德、伽利略 B．亞里士多德、牛頓C．伽利略、牛頓 D．伽利略、愛(ài)因斯坦解析在物理學(xué)史上，正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系并且推翻“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因”的物理學(xué)家和建立慣性定律的物理學(xué)家分別是伽利略和牛頓。故選C。答案C2．伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了()A．要物體運(yùn)動(dòng)必須有力作用，沒(méi)有力作用的物體將靜止B．要物體靜止必須有力作用，沒(méi)有力作用的物體就運(yùn)動(dòng)C．物體不受外力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因解析伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了：如果物體不受外力作用，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)下去，所以只有D正確。答案D3．如圖5所示，某同學(xué)面朝列車行進(jìn)方向坐在車廂中，水平桌面上放有一相對(duì)桌面靜止的小球。列車在水平直軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，突然，小球相對(duì)桌面向后滾動(dòng)，則可判斷()圖5A．列車在剎車B．列車在做加速運(yùn)動(dòng)C．列車一定在做勻減速直線運(yùn)動(dòng)D．列車一定在做勻速直線運(yùn)動(dòng)答案B4．下列關(guān)于慣性的說(shuō)法，正確的是()A．高速行駛的公共汽車緊急剎車時(shí)，乘客都要向前傾倒，說(shuō)明乘客都具有慣性B．短跑運(yùn)動(dòng)員最后沖刺時(shí)，速度很大，很難停下來(lái)，說(shuō)明速度越大，慣性越大C．《道路交通安全法》中規(guī)定：各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機(jī))必須系好安全帶，這是因?yàn)橄岛冒踩珟Э梢苑乐挂蜍嚨膽T性而造成的傷害D．把手中的球由靜止釋放后，球能豎直下落，是由于球具有慣性的緣故解析高速行駛的公共汽車緊急剎車時(shí)，乘客都要向前傾倒，說(shuō)明乘客都具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，即慣性，選項(xiàng)A正確；物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān)，與速度大小無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；系安全帶的目的是防止由于人本身的慣性造成的傷害，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；把手中的球由靜止釋放后，球能豎直下落，是由于球受到豎直向下的重力的緣故，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A5．如圖6所示，在瓶?jī)?nèi)裝滿水，將乒乓球用細(xì)線拴住并按入水中，線的另一端固定在瓶蓋上。蓋上瓶蓋并將瓶子翻轉(zhuǎn)，乒乓球?qū)⒏≡谒?。用手托著瓶子水平向右做加速直線運(yùn)動(dòng)，乒乓球在瓶中的位置會(huì)如何變化？解釋你所觀察到的現(xiàn)象。圖6解析因?yàn)樗馁|(zhì)量大于同體積的乒乓球的質(zhì)量，所以同體積的水的慣性大于乒乓球的慣性。當(dāng)用手托著瓶子水平向右做加速直線