高中物理第四章牛顿运动定律4.1牛顿第一定律课件新人教版必修.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章牛顿运动定律,1,牛顿第一定律,1.,力与运动的关系,:,(1),亚里士多德的观点,:,力是,_,物体运动状态的原,因。,(2),伽利略的观点,:,力不是,_,物体运动状态的原因。,(3),笛卡儿的观点,:,如果没有其他原因,运动的物体将继,续以,_,沿着同一条直线运动,既不会停下来,也,不会,_,原来的方向。,维持,维持,同一速度,偏离,2.,牛顿第一定律,:,(1),内容,:,一切物体总保持,_,状态或,_,状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。,(2),意义,:,牛顿第一定律明确了,_,和,_,的关系。,牛顿第一定律揭示了力是,_,物体运动状态的原因,而不是,_,物体运动状态的原因。,匀速直线运动,静止,力,运动,改变,维持,3.,惯性与质量,:,(1),惯性,:,物体具有保持,_,状态或,_,状态的性质。,(2),惯性的量度,:_,是物体惯性大小的量度。,匀速直线运动,静止,质量,【,预习自测,】,1.,伽利略理想实验揭示了,(,),A.,若物体运动,那么它一定受力,B.,力不是维持物体运动的原因,C.,只有受力才能使物体处于静止状态,D.,只有受力才能使物体运动,【,解析,】,选,B,。伽利略理想实验指出,:,如果水平面没有摩擦,那么在水平面上的物体一旦获得某一速度,物体将保持这一速度一直运动下去,而不需要外力来维持,故,A,、,D,错误,;,运动和静止都不需力来维持,故,B,正确,C,错误。,2.(,多选,),下列关于牛顿第一定律的说法中,正确的是,(,),A.,牛顿第一定律是实验定律,B.,牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因,C.,实际上不存在不受外力作用的物体,所以牛顿第一定律没有意义,D.,物体的运动不需要力来维持,【,解析,】,选,B,、,D,。牛顿第一定律是指物体在理想条件下的运动规律,反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律,而自然界中不受力的物体是不存在的,该定律是在科学的抽象思维下,运用理想化实验推理得到的,因此该定律不属于实验定律,故,A,错误。由于不受外力和合外力为零的效果相同,所以牛顿第一定律仍有实际意义,故,C,错误。牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,物体的运动不需要力来维持,但要改变物体的运动状态则必须有力的作用,故,B,、,D,正确。,3.,关于惯性的大小,下列说法正确的是,(,),A.,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小,B.,质量大的物体惯性小,质量小的物体惯性大,C.,质量大的物体惯性大,其速度大时惯性更大,D.,质量大的物体惯性大,但不受力时惯性小,【,解析,】,选,A,。质量是惯性大小的量度,惯性跟物体的速度无关。,主题一理想斜面实验,【,问题探究,】,如图是伽利略的斜面实验原理图。,(1),图甲中小球在对称斜面上无摩擦滚下,能否到达对应的等高处,?,提示,:,因无摩擦,没有能量损失,小球能到达对应的等高处。,(2),图乙中减小另一侧斜面倾角,小球从同一位置自由释放能否滚到等高处,?,滚动的水平距离怎样变化,?,提示,:,小球从同一位置自由释放能滚到对应的等高处,滚动的水平距离增大。,(3),图丙中把另一侧斜面放平,小球能否在平面上一直滚下去,?,提示,:,运动的小球在水平方向不受摩擦阻力,小球将匀速运动下去。,【,探究总结,】,1.,物体的运动不需要力来维持,:,(1),运动的物体若不受力,物体将匀速运动下去。,(2),静止的物体若不受力,物体将保持静止。,2.,力是改变物体运动状态的原因。,3.,运动状态改变的三种情况,:,物体的运动状态就是指物体的运动速度,运动状态改变就是指运动速度的改变。而速度是矢量,既有大小,又有方向。故运动状态改变有以下三种情况,:,(1),速度的方向不变、大小改变,如匀加速直线运动。,(2),速度的方向改变、大小不变,如汽车拐弯时保持速率不变的曲线运动。,(3),速度的方向改变、大小改变,如摆球的自由摆动。,【,拓展延伸,】,伽利略的理想实验的意义,(1),伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来,即采用“实验,+,科学推论”的方法推翻了亚里士多德的观点,初步揭示了运动和力的正确关系。,(2),第一次确立了物理实验在物理学中的地位。,【,典例示范,】,(,多选,),理想实验是科学研究中的一种重要方法,它把可靠的事实和合理的推论结合起来,可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是,(,),A.,只要接触面相当光滑,物体在水平面上就能一直匀速运动下去,B.,这个实验实际上是永远无法做到的,C.,利用气垫导轨,就能使实验成功,D.,虽然是想象中的实验,但它是建立在可靠的实验基础上的,【,解析,】,选,B,、,D,。相当光滑不等于光滑,现实中没有绝对的光滑,即任何运动的物体都要受到力的作用,故,A,、,C,错,B,正确,;,理想实验是一种以可靠的事实为依据,忽略次要因素,并把实验情况合理外推的一种理想状态,D,正确。,【,探究训练,】,1.(,多选,),伽利略的理想实验说明了,(,),A.,亚里士德多关于运动和力的观点是正确的,B.,亚里士多德关于运动和力的观点是错误的,C.,力是维持物体运动的原因,D.,物体的运动不需要力来维持,【,解析,】,选,B,、,D,。伽利略的理想实验中斜面放平后,小球将永远运动下去,说明物体的运动不是由力来维持的,故而推翻了亚里士多德的观点,B,、,D,正确。,2.(,多选,),科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是,(,),A.,亚里士多德认为,:,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变,B.,伽利略通过“理想实验”得出结论,:,一旦物体具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,C.,笛卡儿指出,:,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,D.,牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,【,解析,】,选,B,、,C,、,D,。亚里士多德认为物体的运动需要力来维持,A,错误,;,牛顿根据选项,B,中伽利略的正确观点和选项,C,中笛卡儿的正确观点,得出了物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,选项,B,、,C,、,D,正确。,【,补偿训练,】,1.,关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是,(,),A.,完全是理想的,没有事实为基础,B.,是以可靠事实为基础,经科学抽象,深刻反映自然规律,C.,没有事实为基础,只有理想推理,D.,以上说法都不对,【,解析,】,选,B,。真实的实验是一种实践的活动,是可以通过一定的实验器材和实验方法而实现的。“理想实验,”,是一种思维活动,是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的,“,实验,”,。,“,理想实验,”,并不是脱离实际的主观臆想,它是以实践为基础的,是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,是以一定的逻辑法则为依据的,而这些逻辑法则,都是从长期的社会实践中总结出来,并为实践所证实了的。理想实验可以深刻地揭示自然规律。,2.,伽利略的理想实验证明了,(,),A.,要让物体运动必须有力的作用,没有力的作用物体将会静止,B.,要让物体静止必须有力的作用,没有力的作用物体就运动,C.,物体不受力作用时,一定处于静止状态,D.,物体不受力作用时,总保持原来的运动状态不变,【,解析,】,选,D,。伽利略的理想实验,通过推理得到物体不受力作用时,总保持原来的运动状态不变。则,A,、,B,、,C,错误,D,正确。,3.(,多选,),下列物体的运动状态发生了变化的有,(,),A.,匀速下落的羽毛,B.,匀速拐弯的自行车,C.,启动的火车,D.,绕地球匀速运行的航天飞机,【,解析,】,选,B,、,C,、,D,。物体运动状态的变化即速度的变化,速度的大小和方向有一个因素或两个因素变化,则速度一定发生变化,故,B,、,C,、,D,对。,主题二牛顿第一定律,【,问题探究,】,如图甲所示是冰壶在冰面上的运动情景,如果摩擦阻力比较大,冰壶很快停下来。如图乙所示,一足球沿水平面滚动很远的距离停下。,(1),图甲中的冰壶和图乙中的足球为什么会停下来,?,它说明了什么问题,?,提示,:,冰壶和足球停下来都是因为受到了地面的摩擦力的作用。这些现象说明力是改变物体运动状态的原因。,(2),在问题,(1),中,试猜想如果冰壶、足球不受外力作用将处于什么状态。,提示,:,原来静止的物体,不受外力作用时,仍然静止,;,原来运动的物体,不受外力作用时将永远做匀速直线运动。,(3),从,(1),、,(2),两个问题中,我们能得到什么结论,?,提示,:,物体不受外力作用或所受合力为零时,总保持静止或匀速直线运动状态。,【,探究总结,】,对牛顿第一定律的理解,(1),明确了惯性的概念,:,定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”,揭示了物体所具有的一个重要的属性,惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。,牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。,(2),揭示了力和运动的关系,:,定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,实质上是揭示了力和运动的关系,即力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。,(3),反映了物体不受外力时的运动状态,:,匀速直线运动或静止,(,原来运动的保持其速度不变,原来静止的保持静止,),。,不受外力作用的物体是不存在的,但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的,这就使牛顿第一定律具有了实际意义。,【,典例示范,】,关于牛顿第一定律,下面说法中错误的是,(,),A.,牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律,B.,牛顿第一定律就是惯性,C.,不受外力作用时,物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性,D.,物体的运动状态发生变化时,物体必定受到外力的作用,【,解题指南,】,解答本题时应注意以下三点,:,(1),牛顿第一定律和惯性的区别。,(2),力和运动的关系。,(3),力和运动状态变化的关系。,【,解析,】,选,B,。牛顿第一定律有三层含义,:,不受力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态,是由于一切物体均具有惯性,故,C,说法正确,;,受到力的作用物体的运动状态就要发生变化,从而揭示出力是改变物体运动状态的原因,故,D,说法正确,;,指出了物体在不受力时的运动状态,故,A,说法正确,;,牛顿第一定律并不是惯性,惯性是物体的一种性质,而牛顿第一定律是物体的运动规律,是两个不同的概念,不可混为一谈,故,B,说法错误。,【,误区警示,】,应用牛顿第一定律分析问题应注意的两点,(1),物体不受力,(,或某个方向不受力,),时物体的运动状态,(,或某方向的速度,),保持不变。,(2),物体受到力的作用时运动状态要发生改变,速度增大、减小或方向改变。,【,探究训练,】,1.,关于牛顿第一定律的理解不正确的是,(,),A.,牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,B.,不受外力作用时,物体的运动状态保持不变,C.,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动,D.,飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态,【,解析,】,选,C,。牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态,A,、,B,正确,;,牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,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,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了运动状态,;,飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而改变了运动状态,C,错误,D,正确。,2.,如图所示,在一辆表面光滑的足够,长的小车上,有质量为,m,1,和,m,2,的两个,小球,(m,1,m,2,),两个小球原来随车一起,运动,当车突然停止时,如不考虑其他阻力,则两个小,球,(,),A.,一定相碰,B.,一定不相碰,C.,不一定相碰,D.,无法确定,【,解题指南,】,解答本题时可把握以下两点,:,(1),牛顿第一定律的内容。,(2),物体某一方向不受外力时,仍保持原来的运动状态。,【,解析,】,选,B,。当小车停止时,两小球在水平方向上不受力的作用,由牛顿第一定律知均保持原来的速度做匀速直线运动,故两小球一定不相碰。则,A,、,C,、,D,错误,B,正确。,3.,根据牛顿第一定律判断,以下说法正确的是,(,),A.,人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在起跳时的位置,B.,人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方,C.,人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方,D.,人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方,【,解析,】,选,C,。人竖直跳起离开车厢瞬间,人与车在水平方向上的速度相同,由牛顿第一定律知如果车静止或做匀速直线运动,人都将落回原地,故,A,、,B,项错误,;,如果车加速前进,则在相同时间内人的水平位移比车的水平位移小,故落在起跳点后方,C,项正确,;,反之若车减速前进,则在相同时间内人的水平位移比车的水平位移大,故落在起跳点的前方,D,项错误。,【,补偿训练,】,1.(,多选,),下列说法中正确的是,(,),A.,在水平路面上用力推车,车才前进,人停止推车,车就会逐渐停下来,B.,力作用在物体上,物体才能动,没有力的作用,物体就不能运动,C.,地面上滑行的物体会停下来,是由于受摩擦力作用的结果,D.,物体以一定的初速度在不同的地面上滑行,摩擦力越小,滑行的距离越大,【,解析,】,选,A,、,C,、,D,。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。用力推车,车才前进,力改变了车的运动状态,即从静止到运动,人若停止推车,则车在摩擦力作用下逐渐停止,所以,A,正确,同理,C,正确,;,在光滑水平面上匀速运动的物体所受合外力为零,在不受外力的情况下,它将永远运动下去,B,错误,;,摩擦力越小,越难改变物体的运动状态,所以,D,正确。,2.,下列说法正确的是,(,),A.,牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的,没有实验依据,B.,牛顿第一定律无法用实验直接验证,因此是不成立的,C.,理想实验的思维方法与质点概念的建立一样,都是一种科学抽象的思维方法,D.,由牛顿第一定律可知,静止的物体一定不受外力作用,【,解析,】,选,C,。牛顿第一定律所描述的是一种理想状态,即物体不受外力时的状态,牛顿第一定律虽然无法由实验直接证实,但可由经过科学推理的理想实验推出,则,A,、,B,错误,C,正确。静止的物体受的合力为零,D,错误。,主题三惯性,【,问题探究,】,(1),公交车快速启动时,乘客为什么会向后倾倒,?,提示,:,当公交车由静止突然快速启动时,乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车运动,而上半部分由于要保持原来的静止状态,故向后倾倒。,(2),公交车急刹车时,乘客为什么会向前倾倒,?,提示,:,乘客随车一起运动,当急刹车时,车停止运动,乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动,而上半部分由于要保持原来的运动状态,故向前倾倒。,(3),运动的乒乓球很容易被抽杀,而运动的重型汽车却很难停下来,这是为什么,?,提示,:,乒乓球的质量小,运动状态容易改变,而重型汽车的质量大,运动状态不容易改变。,(4),从,(3),中你能得出什么结论,?,提示,:,质量小的物体惯性小,质量大的物体惯性大,质量是物体惯性大小的唯一量度。,【,探究总结,】,1.,对惯性的理解,:,(1),惯性是物体的固有属性,任何物体在任何状态下都有惯性。物体的惯性与物体的地理位置、运动状态、受力情况无关,因此物体的惯性是不能被克服的。,(2),惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。,(3),表现形式。,在不受力的条件下,惯性表现出“保持”“原来的”运动状态的性质,有“惰性”的意思。,在受力条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度,质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变。,2.,惯性的量度,:,质量是物体惯性大小的唯一量度。质量越大,惯性越大,;,质量越小,惯性越小,;,质量不变,惯性不变。,【,拓展延伸,】,惯性和惯性定律的区别,(1),惯性与惯性定律是不同的,不能混淆。惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性,惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律,当有力作用时,物体运动状态必定改变。,(2),惯性与物体是否受力及物体的运动状态无关,物体不受外力时,惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态,;,受外力时,惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。惯性定律则是有条件的,其成立的条件是物体不受外力作用。,(3),惯性的大小取决于物体的质量。惯性定律所描述的物体的匀速直线运动状态或静止状态,则取决于物体是否受力,取决于是否有外力迫使它改变这种状态。,【,典例示范,】,如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时,刹车摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动。当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕转轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是,(,),A.,向右行驶、匀速直线运动,B.,向左行驶、匀速直线运动,C.,向右行驶、突然刹车,D.,向左行驶、突然刹车,【,解题指南,】,解答本题可以按以下思路分析,:,【,解析,】,选,C,。若汽车做匀速直线运动,则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置,故,A,、,B,均错误,;,由图可知摆锤向右摆动,由于惯性可知汽车可能向左加速或向右减速,故,C,正确、,D,错误。,【,规律方法,】,解释惯性现象的方法,(1),明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。,(2),当外力作用在该物体的某一部分,(,或外力作用在与该物体有关联的其他物体上,),时,这一部分的运动状态的变化情况。,(3),该物体由于惯性保持怎样的运动状态,判断最后会出现什么现象。,【,探究训练,】,1.(2017,金华高一检测,),关于惯性,下列说法中正确的是,(,),A.,同一汽车,速度越快,越难刹车,说明物体速度越大,惯性越大,B.,物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性,C.,乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的惯性小,D.,已知月球上的重力加速度是地球上的,故一个物体从地球移到月球惯性减小为,【,解析,】,选,C,。物体的惯性大小与物体的运动状态无关,只与物体的质量有关,所以惯性与速度的大小无关,故,A,、,B,错误,;,乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的质量小,所以它的惯性小,故,C,正确,;,在月球上和在地球上,重力加速度的大小不一样,所以受到的重力的大小也就不一样,但质量不变,惯性也不变,所以,D,错误。,2.(,多选,),在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出,水洒出的情况如图所示,则关于小车在此种情况下的运动,下列叙述正确的是,(,),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,【,解析,】,选,B,、,D,。水突然从碗的右侧洒出,说明由于惯性水相对于碗具有了向右的速度。因此,可能出现的情况是小车突然向左加速运动或突然向右减速运动,故选项,B,、,D,正确,选项,A,、,C,错误。,【,补偿训练,】,1.(,多选,),关于物体的惯性和惯性定律的关系,下列说法中正确的是,(,),A.,惯性就是惯性定律,B.,惯性和惯性定律不同,惯性是物体本身的固有属性,是无条件的,而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律,C.,物体运动遵循牛顿第一定律,是因为物体有惯性,D.,惯性定律不但指明了物体有惯性,还指明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,【,解析,】,选,B,、,C,、,D,。惯性是物体的固有属性,而惯性定律是反映这一现象的规律。,2.,关于惯性的下列说法中正确的是,(,),A.,物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性,B.,物体不受外力作用时才有惯性,C.,物体静止时有惯性,一开始运动,不再保持原有的运动状态,也就失去了惯性,D.,物体静止时没有惯性,只有始终保持运动状态才有惯性,【,解析,】,选,A,。惯性是物体的固有属性,与其质量有关,与受力情况及运动状态无关,只要物体的质量不发生改变,其惯性就保持不变,故只有,A,项正确。,3.(,多选,),同学们在网上搜索“飞越黄河”时找到了柯受良驾驶汽车飞越黄河的记录。对此,大家有以下的讨论,其中正确的是,(,),A.,汽车在加速过程中,在牵引力作用下,汽车失去了惯性,速度加大,B.,汽车从斜坡末端飞出在空中继续向前运动,这是一种惯性现象,C.,汽车飞到对岸,对平台产生巨大的冲击,这也是一种惯性现象,D.,汽车在整个过程中都受到力的作用,速度时刻在发生变化,都不是惯性现象,【,解析,】,选,B,、,C,。惯性现象与物体的运动状态无关,只要物体有质量就有惯性。,4.,下列关于惯性的认识,正确的是,(,),A.,只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性,B.,物体运动时惯性小,静止时惯性大,C.,有的物体没有惯性,D.,两个物体质量相等,那么它们的惯性大小相等,【,解析,】,选,D,。有无惯性与运动状态无关,A,错误,;,惯性的大小与运动状态无关,B,错误,;,只要有质量就有惯性,C,错误,;,惯性大小由质量大小决定,D,正确。,【,课堂小结,】,