高中物理-牛顿第一定律学案

高中物理-牛顿第一定律学案

学习目标：1.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,并能解释生活中的现象.3.理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度；会用惯性解释一些现象．

知识点一理想实验的魅力

1．亚里士多德：必须有力作用在物体上,物体才能运动；没有力的作用,物体就要静止在一个地方．

2．伽利略：力不是维持物体运动的原因．

3．笛卡儿：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,既不停下来也不偏离原来的方向．

知识点二牛顿第一定律

1．牛顿第一定律的内容

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．

2．意义

(1)牛顿第一定律明确了力和运动的关系．

(2)牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因．

3．惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．任何物体都具有惯性,所以牛顿第一定律又叫惯性定律．

知识点三惯性与质量

1．质量是惯性大小的唯一量度．

2．质量只有大小,没有方向,是标量,用符号m表示．在国际单位制中,质量的单位是千克,符号为kg.

1．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因．( )

2．运动的物体惯性大,静止的物体惯性小．( )

3．伽利略的“理想实验＋科学推论”的方法是一种科学方法．( )

4．物体的惯性越大,其运动状态越容易改变．( )

5．物体做自由落体运动,就是物体具有惯性的表现．( )

[答案] 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.×

火车在长直轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回到火车上原处,这是为什么呢？

[答案] 由于惯性,人跳起后,在水平方向上仍和火车有相同的速度,因此在水平方向上与火车相对静止．

要点一理想实验的魅力

伽利略的理想斜面实验

(1)事实：AB、BC是两个对接的斜面,让小球从AB斜面上某高度处由静止滚下,小球将滚上BC斜面,所达到的高度略低于在AB上释放时的高度．

(2)推理1：如果斜面光滑,小球将上升到原来释放时的高度．

推理2：减小右侧斜面的倾角(如BD、BE),小球在这个斜面上仍将达到同一高度,但这时它要运动得远些．

推理3：继续减小右侧斜面的倾角,最后变成水平面(如BF),小球无法到达释放时的高度,将以恒定的速率永远运动下去．

(3)结论：物体的运动不需要力来维持．

【典例1】关于力和运动的关系,下列说法正确的是( )

A．物体受力才会运动

B．力使物体的运动状态发生改变

C．停止用力,运动的物体就会停止

D．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因

[思路点拨] 力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因．物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．

[解析] 力的作用不是使物体产生运动,而是使物体的运动状态发生改变,如果物体原来是运动的,不受力将永远运动下去,因此A、C错误,B正确．物体保持静止或匀速直线运动状态,是不受力时的运动规律,并不是力作用的结果,D错误．

[答案] B

有关力和运动关系的问题,要注意理解以下四点：(1)运动的物体不一定受到力的作用；(2)物体受力的方向不一定和运动方向相同；(3)物体受力的大小和速度的大小没有直接关系；(4)物体所受合力不为零,运动状态即发生变化,可能是速度大小变化,也可能是速度方向变化,还可能是速度大小、方向都变化.

1．理想实验是科学研究中的一种重要方法,它把可靠事实和理论思维结合起来,可以深刻地揭示自然规律．以下实验中属于理想实验的是( )

A．验证平行四边形定则

B．伽利略的斜面实验

C．用打点计时器测物体的加速度

D．利用自由落体运动测定反应时间

[解析] 验证平行四边形定则的实验利用了等效替代法,A错误；伽利略的斜面实验,抓住主要因素,忽略了次要因素,从而更深刻地反映了自然规律,属于理想实验,故B正确；用打点计时器测物体的加速度是实际实验,故C错误；利用自由落体运动测定反应时间是实际进行的实验,不是理想实验,故D错误．

[答案] B

2．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验,如图所示,其中有一个是经验事实,其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角,小球在该斜面上仍然要达到原来的高度；

②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下后,小球将滚上另一个斜面；

③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度；

④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动．

下列关于事实和推论的分类正确的是( )

A．①是事实,②③④是推论

B．②是事实,①③④是推论

C．③是事实,①②④是推论

D．④是事实,①②③是推论

[解析] 理想实验的结果无法用实际的实验进行验证,但是,分析推理的过程是合乎逻辑的,是严密的,是对实验过程科学的抽象,因此得出的结论是对客观世界真实的反映,只有②是经验事实,其余是推论,分类正确的选项是B.

[答案] B

要点二牛顿第一定律

1．牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态,与物体所受合外力为零是等效的．2．牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动,在非惯性参考系中不适用．

3．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化,有以下三种情况

(1)速度的方向不变,只有大小改变；

(2)速度的大小不变,只有方向改变；

(3)速度的大小和方向同时发生改变．

【典例2】(多选)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定着盛满水的碗．若突然发现碗中的水向右洒出,如右图所示,则关于小车在此种情况下的运动,下列描述正确的是( )

A．小车匀速向左运动

B．小车可能突然向左加速运动

C．小车可能突然向左减速运动

D．小车可能突然向右减速运动

[思路点拨] 分析水相对于碗的运动情况,找出小车运动状态的变化情况,是求解此题的关键．

[解析] 若车原来向左匀速运动,突然开始向左加速运动,碗随车开始向左加速,根据牛顿第一定律可知,碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态,水相对于碗向右运动,水向右洒出,选项A错误,B正确；若车突然向左减速运动,碗随车一起开始减速,根据牛顿第一定律可知,水由于惯性,仍保持向左的匀速运动,水相对于碗向左运动,水向左洒出,选项C错误．若车原来向右匀速运动,突然向右减速运动,碗随车开始向右减速,根据牛顿第一定律可知,水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态,水相对于碗向右运动,水将向右洒出,选项D正确．