人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律导学案及答案

§ 4.1  牛顿第一定律  

【学习目标】

1. 知道对力和运动关系的认识历程

2. 知道伽利略的理想实验及其主要的推理过程和结论，知道理想实验是科学研究的重要方法

3. 理解牛顿第一定律的内容及意义；理解惯性概念，会正确解释惯性现象。

【学习重点】理解牛顿第一定律、惯性概念

【学习难点】用牛顿第一定律解释现象

【学习流程】

【自主先学】

知识点1  对力与运动关系的认识历程

1．亚里士多德的观点

古希腊哲学家亚里士多德根据一些简单的生活经验认为力是____________________的原因．这一错误判断持续了近两千年，直到17世纪，意大利著名物理学家伽利略，根据理想实验打破了凭直觉得出的错误观点对人们的束缚．

2．伽利略的观点

实验过程：如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将________________________           ．

如果第二个斜面倾角变小，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．

继续减小第二个斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，小球将________________________________________________________________.

实验结论：水平面上运动的物体之所以停下，是物体________________的缘故，也就是说，力________________________________．

理想实验：伽利略的实验是无法实现的，因为无法将摩擦完全消除掉，所以叫__________。此类实验的特点是：它是通过抽象思维设想出来而实际上无法做到的实验。伽利略的理想实验在可靠的事实基础上进行抽象思维的一种科学推理。

3．笛卡尔的观点

如果运动中的物体没有受到力的作用，它将__________________________，既不停下来，也不偏离原来的方向。

【组内研学】

例1：如图所示，理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想的理想实验中的几个主要步骤如下：
  ①减小第二个斜面的倾角，小球在这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，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
在上述的步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，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

知识点2  牛顿第一定律

1．内容：一切物体总保持___________  _或___   ___状态，除非作用在它上面的力迫使它__________        为止,这就是牛顿第一定律。

2．定律有三层含义：

(1)力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是_____             ______原因。

(2)物体不受外力时的状态：总保持__________                   _______状态。

(3)物体具有一种固有属性——惯性，所以牛顿第一定律又叫做_____  ___定律。

3．注意点：牛顿第一定律所描述的是物体不受外力时的状态，只是一种理想化状态， 在现实中，物体不可能不受到外力作用，当“受合外力为零”的情形与“不受外力”情形可以认为是等效的。

【交流促学】

例2：下列各种情况中属于运动状态不变的是（　     ）

　　A．绕地球做匀速圆周运动的人造卫星　　B．在斜面上沿直线匀速下滑的物体

　　C．抛出的石子     　　               D．从高处掉下来的石子

例3：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．惯性定律与惯性的实质是相同的

C．在水平面上滑动的木块最终停下来，是因为没有外力维持它运动

D．物体运动状态发生变化时，必定受到外力的作用

例4：如图，一个劈形物体A，放在固定的斜面C上，在A的水平表面上再放一小球B，现从静止开始释放A，设各面都光滑，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（　     ）

A．沿斜面向下的直线             B．竖直向下的直线  

C．抛物线                       D．无规则曲线

例5：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竖直向上跳起，发现仍落回到原处，这是因为（　     ）

A．人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他同火车一起向前运动

B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他同火车一起向前运动

C．人跳起后，火车继续向前运动，所以人落地后必定偏后一些。只是时间很短，偏后距离太小，不很明显而已

D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和火车始终具有相同的速度

【组内研学】

知识点3  惯性与质量

1．定义：一切物体都有­­­­­­­­­­­­­­­­­­­的__________________________________性质，这种性质叫惯性。

2．特点：

①一切物体都具有惯性；

②惯性是物体的固有属性，不论物体是否受力、处于什么运动状态，都具有惯性。

③物体的惯性大小只与物体的____          __有关。

___    ____越大，惯性越大（即保持原来运动状态的本领越强，或者说运动状态越难以改变）；

____    ___越小，惯性越小（即保持原来运动状态的本领越弱，或者说运动状态越容易改变）。

3．应用：解释生活中的惯性现象

【交流促学】

例6：下列说法正确的是（    ）

A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大

B．同一物体在地球上不同的位置受到的重力是不同，所以它的惯性也随位置的变化而变化

C．一个小球竖直上抛，抛出后能继续上升，是因为小球运动过程中受到了向上的推力

D．物体的惯性大小只与本身的质量有关，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小

例7：如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图．当汽车处于静 止或匀速直线运动时，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、突然刹车       

B．向左行驶、突然刹车

C．向左行驶、匀速直线运动      

D．向右行驶、匀速直线运动

【反馈评学】

1．下列说法正确的是（       ）

A．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

B．伽利略认为力是维持物体运动的原因

C．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

D．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

2．关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是（        ）

A．在实际中是完全可以实现的实验。

B．是以可靠的事实为基础的，经过科学抽象，能够深刻反映自然规律的。

C．没有事实为基础，只是一种理想推理。

D．虽然无法实现，但是进行科学研究的一种重要的分析方法

3．如果正在作自由落体运动的物体的重力忽然消失，那么它的运动状态应该是（       ）

A．悬浮在空中不动                  B．运动速度逐渐减小

C．作竖直向下的匀速直线运动        D．以上三种情况都有可能

4．下列说法正确的是（     ）

A．歼击机在空战时丢掉副油箱是为了减小惯性

B．两辆相同的车，速度大的后停下来，说明速度大的车惯性大

C．一个物体从地球上移至月球上重力变小了，是因为惯性变小的缘故

D．光滑水平面上的两个物体,受到相同的水平推力，加速度大的物体惯性大

5．正在行驶的火车车厢内,有一人相对车厢静止释放一小球,则小球会（        ）

A．落在A处

B．落在B处

C．落在C处

D．以上都有可能