高中物理人教版（2019）必修第一册 4.1牛顿第一定律 教案.doc

第四章牛顿运动定律第一节牛顿第一定律课标解读理解牛顿第一运动定律的内容和意义知道伽利略理想实验及推理方法了解亚里士多德的错误观点明确惯性的概念知道惯性是物体的固有属性能用惯性解释有关现象考点聚焦理解力和运动的关系对牛顿第一定律和惯性的正确理解理想实验知识要点一牛顿第一定律内容一切物体在没有受到力的作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态牛顿第一定律的理解牛顿第一定律是通过分析概括推理得出的不可能用实验直接来验证对任何物体都适用不论固体液体气体力是改变物体运动状态的原因力不是维持物体运动状态的原因运动的物体不受力时做匀速直线运动保持它的运动状态静止的物体不受力时保持静止状态保持它的静止状态二惯性惯性物体保持原来运动状态不变的性质即运动的物体要保持它的运动状态静止物体要保持它的静止状态惯性的理解一切物体任何时候都具有惯性静止的物体具有惯性运动的物体也具有惯性牛顿第一定律表明一切物体都具有保持静止状态或匀速直线状态的性质因此牛顿第一定律也叫惯性定律惯性是物体本身的属性惯性的大小与物理的质量的大小有关质量越大惯性越大质量越大的物体其运动状态越难改变惯性的大小与物体的形状运动状态位置及受力情况毫无关系惯性是一种属性它不是力惯性只有大小没有方向例题精讲题型一对力与运动关系的理解例在物理学史上正确认识运动和力的关系且推翻力是维持物体运动的原因这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是亚里士多德伽利略伽利略牛顿伽利略爱因斯坦亚里士多德牛顿变式训练在物理学发展史上伽利略牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献以下选项中符合伽利略和牛顿的观点的是人在沿直线加速前进的车厢内竖直向上跳起后将落在起跳点的后方两匹马拉车比一匹马拉车跑得快这说明物体受的力越大则速度就越大把手中皮球由静止释放后球将加速下落说明力改变了皮球的惯性一个运动的物体如果不再受力了它总会逐渐停下来这说明静止状态才是物体不受力时的自然状态例关于运动状态与所受外力的关系下面说法中正确的是物体受到恒定的力作用时它的运动状态不发生改变物体受到不为零的合力作用时它的运动状态要发生改变物体受到的合力为零时它一定处于静止状态物体的运动方向与它所受的合力的方向一定相同变式训练下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话宇航员汤姆我们现在已关闭了所有发动机正向月球飞去汤姆你们关闭了所有发电机那么靠什么力量推动火箭向前运动宇航员犹豫了半天说我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧若不计星球对火箭的作用力由上述材料可知下列说法正确的是汤姆问话所体现的物理思想是力是维持物体运动的原因宇航员答话所体现的物理思想是力是维持物体运动的原因宇航员答话所体现的物理思想是物体运动不需要力来维持宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行题型二对惯性的认识例关于惯性的认识以下说法正确的是物体受到力的作用后运动状态发生改变惯性也随之改变置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动说明惯性与物体的质量无关让物体的速度发生改变无论多快都需要一定时间这是因为物体具有惯性同一物体沿同一水平面滑动速度较大时停下来的时间较长说明惯性与速度有关变式训练火车在长直水平轨道上匀速行驶门窗紧闭的的车厢内有一人向上跳起发现仍落回到车上原处这是因为人跳起后车厢内空气给他以向前的力带着他随同火车一起向前运动人跳起的瞬间车厢的地板给他一个向前的力推动他随同火车一起向前运动人跳起后车在继续向前运动所以人落下后必是偏后一些只是由于时间很短偏后距离太小不明显而已人跳起后直到落地在水平方向上人和车始终有相同的速度例就一些实际生活中的现象某同学试图从惯性角度加以解释其中正确的是采用了大功率的发动机后某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透这表明它的惯性变小了货运列车运行到不同的车站时经常要摘下或加挂一些车厢这会改变它的惯性摩托车转弯时车手一方面要控制适当的速度另一方面要将身体稍微向里倾斜通过调控人和车的惯性达到转弯的目的变式训练设想能创造一理想的没有摩擦力的环境用一个人的力量去推一万吨的巨轮则从理论上可以说巨轮惯性太大所以完全无法推动一旦施力于巨轮巨轮立即产生一个加速度由于巨轮惯性很大施力于巨轮后要经过很长一段时间后才会产生一个明显的加速度由于巨轮惯性很大施力于巨轮后要经过很长一段时间后才会产生一个明显的速度例一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆与他们只能在如图所示平面内摆动某一瞬时出现如图所示情景由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是车厢作匀速直线运动摆动静止车厢作匀速直线运动摆动也摆动车厢作匀速直线运动静止摆动车厢作匀加速直线运动静止也静止变式训练如图所示小球置于光滑的半球形凹槽内放在长木板上整个装置处于静止状态现缓慢减小木板的倾角过程中下列说法正确的是受到的压力逐渐变大受到的摩擦力逐渐变大对的压力逐渐变大受到三个力的作用高考链接伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法利用这种方法伽利略发现的规律有力不是维持物体运动的原因物体之间普遍存在相互吸引力忽略空气阻力重物与轻物下落得同样快物体间的相互作用力总是大小相等方向相反伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验提出了惯性的概念从而奠定了牛顿力学的基础早期物理学家关于惯性有下列说法其中正确的是物体抵抗运动状态变化的性质是惯性没有力的作用物体只能处于静止状态行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性运动物体如果没有受到力的作用将继续以同一速度沿同一直线运动如图所示甲乙两人在冰面上拔河两人中间位置处有一分界线约定先使对方过分界线者为赢若绳子质量不计冰面可看成光滑则下列说法正确的是甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力图甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力若甲的质量比乙大则甲能赢得拔河比赛的胜利若乙收绳的速度比甲快则乙能赢得拔河比赛的胜利课堂练习一选择题关于力与运动下列说法正确的是静止的物体或匀速直线运动的物体一定不受任何外力作用当物体的速度等于零时物体一定处于平衡状态当物体的运动状态改变时物体一定受到外力作用物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向如下图所示一木块在小车上随小车一起在水平面上向右做匀速运动已知小车的上表面光滑在小车遇到一障碍物的瞬间木块将向前倾倒向后倾倒仍在车上匀速前进无法判断世纪末伽利略用实验和推理推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里土多德关于力和运动的理论开启了物理学发展的新纪元在以下说法中与亚里土多德观点相反的是四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快这说明物体受的力越大速度就越大一个运动的物体如果不再受力了它总会逐渐停下来这说明静止状态才是物体长时间不受力时的自然状态两物体从同一高度自由下落较重的物体下落较快一个物体维持匀速直线运动不需要受力多选下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话宇航员汤姆我们现在已关闭火箭上所有发动机正向月球飞去汤姆你们关闭了所有发动机那么靠什么力量推动火箭向前运动宇航员犹豫了半天说我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧若不计星球对火箭的作用力由上述材料可知下列说法正确的是汤姆问话所体现的物理思想是力是维持物体运动的原因宇航员答话所体现的物理思想是力是维持物体运动的原因宇航员答话所体现的物理思想是物体运动不需要力来维持宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行多选在火车的车厢内有一个自来水龙头第一段时间内水滴落在水龙头的正下方点第二段时间内水滴落在点的右方点如图所示那么火车可能的运动是先静止后向右做加速运动先做匀速运动后做加速运动先做匀速运动后做减速运动上述三种情况都有可能下述说法中正确的是汽车以更高速度行驶时具有更大的惯性物体静止时有惯性一旦运动起来运动状态就发生改变物体也就失去了惯性在相同的外力作用下质量越小的物体惯性越小物体做匀速直线运动时具有惯性但合外力不为零时惯性将消失二非选择题在杂技表演中有一个节目叫腹上开石让一个人躺在两个凳子上找一块大石板压在人身上然后另一人用大锤砸石头把石头砸成几块这个节目所选石头在人能承受的范围内是越大越好还是越小越好为什么两个完全相同的物体在同一水平面上分别沿直线滑动则初速度较大的物体要比初速度较小的物体滑行时间长据此有的同学说物体的运动速度越大惯性越大此种说法是否正确方法点拨物体不受外力时运动状态保持静止或匀速直线运动说明力不是维持物体运动的原因外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态说明力是改变物体运动状态的原因一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性基础训练关于牛顿第一定律的下列说法中正确的是牛顿第一定律揭示了力是产生并维持运动的原因牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因牛顿第一定律描述的是一种理想状态无实际意义牛顿第一定律给出了惯性的概念从而揭示了运动是物体自身的根本属性运动不需要力来产生和维持下列对运动的认识不正确的是亚里士多德认为物体的自然状态是静止的只有当它受到力的作用才会运动伽利略认为力不是维持物体速度的原因牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度而不仅仅是使之运动伽利略根据理想实验推论出如果没有摩擦在水平面上的物体一旦具有某一个速度将保持这个速度继续运动下去世纪末伽利略用实验和推理推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论开启了物理学发展的新纪元在以下说法中与亚里士多德观点相反的是四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快这说明物体受的力越大速度就越大个运动的物体如果不再受力了它总会逐渐停下来这说明静止状态才是物体长时间不受力时的自然状态两物体从同一高度自由下落较重的物体下落较快一个物体维持匀速直线运动不需要受力年月在北京举办中央电视塔低空跳伞国际公开赛为全国观众送上了一场精彩绝伦的视觉盛宴下述几种跳伞情况运动状态发生改变的是运动员沿竖直线匀速下落运动员沿曲线下落运动员沿倾斜的直线加速下落运动员沿倾斜的直线匀速下落火车在长直水平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车上原处这是因为人跳起后车厢内空气给他以向前的力带着他随同火车一起向前运动人跳起的瞬间车厢的地板给他一个向前的力推动他随同火车一起向前运动人跳起后车继续向前运动所以人落下后必定偏后一些只是由于时间很短偏后距离太小不明显而已人跳起后直到落地在水平方向上和车始终具有相同的速度在向右匀速行驶的车厢内用细线悬挂一小球其正下方为点两点分别在点的左右两侧如图所示烧断细绳球将落在点点点不能确定两个同材料做成的大小形状完全一样的实心球和空心球从同一高度在空气中落下时受空气阻力相同则球先落地球先落地两球同时落地不能确定如图所示两物块叠放在一起在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动运动过程中受到的摩擦力方向向左大小不变方向向左逐渐减小方向向右大小不变方向向右逐渐减小下列物体所受合力为零的是做匀速直线运动的物体沿斜面匀速上行的物体细绳一端拴一小球另一端固定让小球在光滑水平面上做圆周运动停在斜坡上的汽车火车在平直轨道上匀速直线前进在密封的没有空气流动的车厢内点燃了一支卫生香则车里乘客看到卫生香所冒的烟的运动情况应是一边上升一边向前飘一边上升一边向后飘只是上升不向任何一边飘无法确定提优训练一单项选择题每个分共分关于物体惯性正确的说法是物体的运动速度大时很难停下来可见运动速度大的物体惯性也大汽车突然减速时车上的人会向前倾拐弯时人会往外甩而汽车在匀速前进时车上的人感觉平稳说明突然减速和拐弯时有惯性匀速运动时没有惯性宇宙飞船内的物体处于完全失重状态因此飞船内的物体不存在惯性在同样大小的外力作用下运动状态越难改变的物体其惯性越大一轻弹簧上端固定下端挂一重物平衡时弹簧伸长了再将重物向下拉然后放手则在刚释放的瞬间弹簧的拉力对重物产生的加速度是取如图所示静止在光滑水平面上的物体一端靠着处于自然状态的弹簧现对物体作用一水平恒力在弹簧被压缩到最短这一过程中物体的速度和加速度变化的情况是速度增大加速度增大速度增大加速度减小速度先增大后减小加速度先减小后增大速度先增大后减小加速度先增大后减小如图所示在一辆表面光滑足够长的小车上有质量为的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一定相碰一定不相碰不一定相碰无法确定因为不知小车的运动方向直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子如图所示设投放初速度为零箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比且运动过程中箱子始终保持图示姿态在箱子下落过程中下列说法正确的是箱内物体对箱子底部始终没有压力箱子刚从飞机上投下时箱内物体受到的支持力最大箱子接近地面时箱内物体受到的支持力比刚投下时大若下落距离足够长箱内物体有可能不受底部支持力而飘起来物体在几个力作用下保持静止当只有一个力逐渐减小到零又逐渐增大到原值在这个力变化的整个过程中物体速度大小变化的情况是由零逐渐增大到某一数值后又逐渐减小到零由零逐渐增大到某一数值后又逐渐减小到某一数值由零逐渐增大到某一数值以上说法都不能如图所示小车沿水平面做直线运动小车内光滑底面上有一物块被压缩的弹簧压向左壁小车向右加速运动若小车向右加速度增大则车左壁受物块的压力和车右壁受弹簧的压力的大小变化是不变变大变大不变都变大变大减小质量为的滑块以一定的初速度沿粗糙的斜面体向上滑然后又返回地面斜面与地面之间没有滑动那么在这个过程中下面的说法正确的是斜面与地面的摩擦力大小改变方向不变斜面与地面的摩擦力大小和方向都变化斜面与地面的摩擦力大小不变方向变化斜面与地面的摩擦力大小和方向都不变二多选题每题有个或个以上的选项是正确的选全对的得分选对不全的得过分满分分如图一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧其左端固定在小车上右端与一小球相连设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态若忽略小球与小车间的摩擦力则在此段时间内小车可能是向右做加速运动向右做减速运动向左做加速运动向左做减速运动汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶则汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力质量不等的两物块和其质量分别为和置于光滑水平面上如图所示当水平恒力下作用于左端上两物块一起加速运动时间的作用力大小为当水平力作用于右端上两物块一起加速运动时间作用力大小为则两次物体运动的加速度大小相等如图所示在粗糙水平地面上弹簧左端固定右端自由伸长到点并系住物体现将弹簧压缩到点然后释放物体一直可以运动到点如果物体受到的摩擦力恒定则物体从到先加速后减速物体从到加速从到减速物体在间某点时所受合力为零物体运动到点所受的合力为零例题精讲题型一对力与运动关系的理解例选伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系从而推翻了亚里士多德力是维持物体运动的原因的错误观点牛顿在归纳总结伽利略笛卡儿等科学家的结论基础上得出了牛顿第一定律即惯性定律故选项正确变式训练选读题一定要仔细以前的题目多是车厢匀速前进人会落在起跳点忽略空气阻力而本题车厢加速前进故人将落在起跳点的后方选项符合伽利略和牛顿的观点如果马车都是匀速运动它受到的合外力都为也就是两匹马的拉力之和并不比一匹马的拉力大之所以跑得快是因为两匹马的功率之和比一匹马的功率大了选项不符合惯性是物体的固有属性物体的质量不变其惯性就不变皮球加速下落只是因为重力克服了它的惯性使之产生加速度但并没有改变其惯性选项不符合运动的物体如果不再受力了它会一直做匀速直线运动生活中常常看到物体逐渐停下来其实还是物体受到阻力的作用造成的物体不受力时将保持静止或匀速直线运动状态选项不符合例选力是改变物体运动状态的原因只要物体受力合力不为零它的运动状态就一定会改变错误正确物体不受力或合力为零其运动状态一定不变处于静止或匀速直线运动状态错误物体的运动方向与它所受合力方向可能相同也可能相反还可能不在一条直线上错误变式训练上小学的汤姆对于力和运动的认识只能凭经验感觉不会认识到力是改变物体运动的原因答案题型二对惯性的认识例选惯性大小与物体的运动状态及受力情况无关由物体的质量大小唯一确定均错误要改变物体的速度必须有外力作用而且要经历一定的时间正确变式训练人从跳起到落地的过程中水平方向不受外力作用保持着原来所具有的速度作匀速直线运动所以仍落回车上原处故选说明如果人跳起的瞬间车厢沿水平直轨以加速度作匀加速运动或匀减速运动那么人将不会落回车上原处落地点在原处后方火车加速时或在原处前方火车减速时式中就是人从起跳到落地的时间例选采用了大功率的发动机后可以提高车速但功率的大小与惯性无关只要质量不变惯性就不变故错惯性与运动时间无关故错摘下或加挂车厢会使列车的质量增大或减小惯性发生变化故对摩托车转弯时身体稍微向里倾斜是改变其受力情况惯性与力无关故错变式训练由牛顿第二定律可知物体受力必产生加速度即加速度与力为瞬时对应关系而速度的获得需要时间的积累答案例作用在两个摆上的力只有摆的重力和摆线张力两个力当车厢作匀速直线运动时摆相对车厢静止或摆动中经过平衡位置的瞬间此时摆所受重力和摆线张力在同一竖直线上可以出现如图中所示情景摆所受重力和摆线张力不在一直线上不可能静止在图中所示位置但可以是摆动中达到极端位置最大偏角的位置的瞬间正确错当车厢作匀加速直线运动作用在摆球上的重力和摆线张力不再平衡它们不可能在一直线上其合力使摆球产生水平方向的加速度所以静止在图中位置是可能的但也静止不可能错故答案变式训练选将小球和凹槽看做一整体分析可得木板倾角减小时整体对木板的压力增大整体受到的沿斜面方向的摩擦力减小由作用力与反作用力的关系知选项正确错误由于木板缓慢移动则小球处于动态平衡状态小球始终受到重力和凹槽的支持力两个力的作用而平衡对的压力大小等于受到的支持力故选项错误高考链接答案解析和分别是牛顿发现的万有引力定律和牛顿第三定律和是伽利略通过实验研究和逻辑推理发现的规律答案解析物体的惯性指物体本身要保持原来运动状态不变的性质或者说是物体抵抗运动状态变化的性质选项正确没有力的作用物体将保持静止状态或匀速直线运动状态选项错误行星在圆周轨道上做匀速圆周运动而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态选项错误运动物体如果没有受到力的作用根据牛顿第一定律可知物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去选项正确答案解析甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力故选项错误甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上不是作用力与反作用力故选项错误设绳子的张力为则甲乙两人受到绳子的拉力大小相等均为若甲乙则由得甲乙由得在相等时间内甲的位移小因开始时甲乙距分界线的距离相等则乙会过分界线所以甲能赢得拔河比赛的胜利故选项正确收绳速度与拔河比赛胜负无关故选项错误课堂练习答案答案答案解析从车上跳下来时脚与地面接触因摩擦而停止运动身体由于惯性而继续向前运动故容易向车行驶的方向跌倒答案解析因小车表面光滑因此球在水平方向上没有受到外力作用原来两球与小车有相同速度当车突然停止时由于惯性两小球速度不变均做匀速直线运动所以不会相碰答案解析运动状态变化要只要速度的大小和方向其中任一变化了则运动状态变化了物体运动状态变化了则物体一定受到力的作用且所受和合外力一定不为基础训练一选择题解析牛顿第一定律说明了物体不受力的状态是静止状态或匀速直线运动状态力不是维持物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因牛顿第一定律还揭示了惯性的概念故正确解析伽利略牛顿对运动的认识是正确的力不是维持物体运动的原因而是改变运动状态的原因即改变速度的原因不正确的只有选项解析亚里士多德的观点是力是使物体运动的原因有力物体就运动没有力物体就停止运动且力越大物体运动越快与此现象相反的选项只有项解析运动状态发生改变可能是因为速度大小发生改变速度方向发生改变速度的大小和方向都改变所以运动状态改变的是解析人跳起后由于惯性仍然具有和火车相同的水平速度在人跳起到落地的这段时间内人和车在水平方向的位移是相同的对解析烧断细绳的瞬间小球由于具有惯性保持与车一样向前的速度因此球将落在点解析根据因此对于质量大的球其加速度大时间就短因此球先落地解析物体向右做匀减速直线运动加速度大小不变方向向左故所受摩擦力的方向向左大小不变即正确均错误解析物体所受合外力为零时处于平衡状态即运动状态不发生变化状态变化看速度是否变化速度大小或方向变化都叫变化项中小球做曲线运动速度方向时刻在变化所以速度一定发生了变化所受合力一定不为零解析我们看到的烟是由一些极小的颗粒组成的由于上下空气温度的不同烟上升而刚冒出的烟在离开卫生香时已具有和车同样的速度故烟竖直上升提优训练