高中物理鲁科版必修1第1节 牛顿第一定律学案

第1节　牛顿第一定律

学习目标

1.理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。

2.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和结论,掌握科学探究的方法。

3.理解牛顿第一定律的内容和含义,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的。

4.理解惯性的概念,会正确地解释有关惯性的现象,解决生活中的问题。

自主预习

自主阅读课本、查阅相关资料,尽可能完美地回答下列问题。

1.长期以来,在研究物体运动原因的过程中,人们的经验是:要使一个物体运动,必须推它或者拉它,即必须给物体一个力。因此人的知觉认为:物体的运动要靠力来维持。在这个问题上,即使是非常伟大的人物——亚里士多德(西方文化的奠基人,他的研究涉及生物、天文、气象、数学、物理等,成果非常丰富)也出现了错误,他认为: 

　。 

2.伟大的物理学家和天文学家伽利略认识到将人们引入歧途的是摩擦,并且创造了有效的“侦察”方法:　　　　　　　　,揭开了运动和力的关系的神秘面纱。 

3.伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点,明确指出: 

　。 

4.1642年伽利略逝世,1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分,发现了万有引力定律,发明了第一架反射式望远镜等。

牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡儿的正确结论总结成为牛顿第一定律,它是牛顿物理学的基石。牛顿第一定律的内容是: 

　。 

5.惯性指的是:　。 

课堂探究

【提出问题】

1.书本放在课桌上处于静止状态,怎样才能让它运动?

2.静止在水平地面上的小推车,怎样才能让它运动?

3.行驶中的汽车在关闭发动机后,做了怎样的运动?

一、理想实验的魅力

【情境设问】 两千多年前哲学家亚里士多德提出的观点是:有力才有运动,力撤去运动就停止。他认为力在运动中起到什么作用呢?

【亚里士多德观点】

【情境设问】 我们在日常生活经验中形成的“有力物体才运动,没有力物体就会停下来”的观点是什么原因造成的?

【伽利略观点】

【归纳总结】

二、牛顿第一定律

【牛顿第一定律内容】

【提出问题】

1.牛顿第一定律从几个方面阐述了力和运动的关系?

2.什么叫运动状态的改变?

【归纳总结】

三、惯性与质量

【提出问题】

惯性与什么因素有关呢?与物体的运动状态、受力情况有关吗?

【归纳总结】

四、例题展示

【例题1】 我国道路交通安全法规定,在各种小型客车前排驾驶、乘坐的人员必须系好安全带。为什么要做这样的规定?

【例题2】 歼-15战斗机是我国第一代多用途舰载战斗机,它具有作战半径大、机动性好、载弹量多等特点,可根据不同作战任务携带多型反舰导弹、空空导弹、空地导弹以及精确制导炸弹等精确打击武器,实现全海域全空域打击作战。如图,假设某次演练中歼-15沿曲线MN向上爬升,速度逐渐增大,当运动到P点位置时,歼-15受到的力全部消失,则歼-15将会沿哪个方向运动?

课堂练习

1.伽利略的斜面实验证明了(　　)

A.力不是维持物体运动的原因,没有力作用的物体也可以运动

B.要使物体静止必须有力作用,没有力作用的物体就一直运动

C.物体不受外力作用时,一定处于静止状态

D.运动的物体才有惯性

2.关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是(　　)

A.力是维持物体运动状态的原因

B.力是改变物体运动状态的原因

C.物体的质量较小,但运动的速度较大时,惯性也可以很大

D.物体自由下落时比竖直上抛时惯性小

3.

冰壶是冬奥会的正式比赛项目。冰壶从运动员手中离开后,还可以继续向前运动一段距离,这是因为冰壶(　　)

A.不受力的作用

B.受到一个向前的力

C.在运动过程中合力为零

D.具有惯性

4.

如图所示,一个劈形物体A,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面呈水平,在水平面上放一个小球B,劈形物体从静止开始释放,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.无规则曲线 D.抛物线

核心素养专练

1.火车在平直轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有人向上跳起,发现仍落回原处,这是因为(　　)

A.人跳起后,车厢内空气给他一个向前的力,带着他随同火车向前运动

B.人跳起的瞬间,车厢底板给他一个向前的力,推动他随同火车一起向前运动

C.人跳起后,车厢继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是上升时间很短,偏后距离太小,不明显而已

D.人跳起后,在水平方向和车具有相同的速度

　　2.对下列现象解释正确的是(　　)

A.在一定拉力的作用下,小车沿水平面匀速前进,没有这个拉力,小车就会停下来,所以力是使物体运动的原因

B.向上抛出的物体由于惯性,所以继续向上运动,之后由于重力作用,惯性变小,所以速度也越来越小

C.急刹车时,车上的乘客由于惯性一样大,所以都会向前倾倒

D.质量大的物体运动状态不容易改变,是由于物体的质量大,惯性也大

3.一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面,桌面上的A处有一小球。若车厢内的旅客突然发现小球沿如图所示的虚线从A点运动到B点,则由此可以判断列车的运行情况是(　　)

A.减速行驶,向北转弯 

B.减速行驶,向南转弯

C.加速行驶,向南转弯 

D.加速行驶,向北转弯

4.一天,下着倾盆大雨。某人乘坐列车时发现,车厢的双层玻璃窗内积水了。列车减速进站过程中,他发现水面的形状为图中的(　　)

5.有一仪器中的电路如图所示,其中M是质量较大的一个钨块,将仪器固定在一辆汽车上,汽车启动时,　　　　灯亮,原理是　; 

汽车急刹车时,　　　　灯亮。 

参考答案

自主预习

1.必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在某个地方

2.理想实验

3.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,既不会停下来,也不会偏离原来的方向

4.一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

5.物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

课堂探究

一、【亚里士多德观点】 力是维持物体运动的原因。

【伽利略观点】 力不是维持物体运动的原因。

　　【归纳总结】

1.小球在水平方向上不受力,仍可以运动,这就说明运动并不需要力来维持。伽利略由此得出结论:力不是维持物体运动的原因。

2.理想实验是在思想中塑造的一种理想过程。它是以科学实验为基础,以科学事实为根据,突出主要因素,忽略次要因素,运用逻辑推理,揭示物理世界的内在联系,发现物理规律。这是科学研究的重要方法。

二、【牛顿第一定律内容】 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。

【归纳总结】

1.牛顿第一定律指出力是改变运动状态的原因。

2.牛顿第一定律明确地、完整地指出一切物体都有的属性——惯性,故此牛顿第一定律又叫作惯性定律。

3.物体保持原来匀速直线运动的状态或静止状态的性质叫作惯性。

三、【归纳总结】

1.运动状态变化的难易程度表示惯性的大小,运动状态变化难表示惯性大,运动状态变化易表示惯性小。

2.惯性是物体本身的一种属性,应该与本身的因素有关,而力是外界施加的,所以惯性与物体的运动状态、受力情况无关。

3.物体惯性的大小只与质量有关,质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变;质量越小,惯性越小,运动状态越容易改变。

四、【例题1】

例题分析:力是改变物体运动状态的原因,惯性是维持物体运动的原因,惯性大小的唯一量度是物体的质量,与物体是否受力、与物体的速度大小无关。

例题解答:任何物体都有惯性,惯性就是物体保持原来的运动状态的性质,汽车高速行驶时,里面的人和车一样速度都很大,一旦出现危险情况,紧急刹车时,车在摩擦力的作用下减速停住,而人由于惯性继续向前运动,人很可能从座位离开撞在车窗玻璃上,造成严重的伤害,而安全带可以起到很好的缓冲作用,可以减小人受到的伤害。

【例题2】

例题分析:明确力和运动的关系,根据牛顿第一定律可分析飞机受到的力全部消失后的运动情况。

例题解答:若歼-15受到的力全部消失,歼-15将保持失去外力瞬间的运动状态飞行,故将沿③方向运动。

课堂练习

1.A　2.B　3.D　4.B

核心素养专练

1.D　2.D　3.B　4.B

5.绿　汽车启动向前,但钨块由于具有惯性要保持静止,相对汽车向后移,使绿灯电路接通　红

学习目标

1.理解惯性是物体的固有属性,是一切物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,完善学生的物质观念和运动观念。

2.在回顾物理发展的历史过程中,知道科学探究过程的艰难,培养善于观察、善于分析、勇于质疑的科学素养和精神。

3.经历伽利略理想斜面实验的探究过程,体验通过实验推理得出结论的过程,提高观察实验和逻辑推理的能力,感悟物理思想方法的美妙,体会理想实验的魅力。

4.理解牛顿第一定律的内容和含义,能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度,并能用于解释与惯性有关的现象,解决生活中的问题。

5.在解决生活中的问题的同时,培养保护环境,推动可持续发展,关爱他人的责任感。

自主预习

自主阅读课本、查阅相关资料,尽可能完美地回答下列问题。

1.长期以来,在研究物体运动原因的过程中,人们的经验是:要使一个物体运动,必须推它或者拉它,即必须给物体一个力。因此人的知觉认为:物体的运动要靠力来维持。在这个问题上,即使是非常伟大的人物——亚里士多德(西方文化的奠基人,他的研究涉及生物、天文、气象、数学、物理等,成果非常丰富)也出现了错误,他认为: 

　。 

2.伟大的物理学家和天文学家伽利略认识到将人们引入歧途的是摩擦,并且创造了有效的“侦察”方法:　　　　　　　　　　,揭开了运动和力的关系的神秘面纱。 

3.伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点,明确指出: 

　。 

4.1642年伽利略逝世,1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分,发现了万有引力定律,发明了第一架反射式望远镜等。

牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡儿的正确结论总结成为牛顿第一定律,它是牛顿物理学的基石。牛顿第一定律的内容是: 

　。 

5.惯性指的是:　。 

课堂探究

【探究主题】 探究力和运动的关系

【情境设问】 在人类历史的长河中,运动和力如影随形,总是和人们的生活、生产密切相关。

思考:运动和力之间有什么关系呢?

【分组实验】

提出自己的观点:

【情境设问】 我们在日常生活经验中形成的“有力物体才运动,没有力物体就会停下来”的观点是什么原因造成的?

想一想:没有摩擦力的时候,会是怎样的呢?

【斜面实验】

请根据实验操作填写下面的表格和实验结论

实验结论:　。 

【例题1】 我国道路交通安全法规定,在各种小型客车前排驾驶、乘坐的人员必须系好安全带。为什么要做这样的规定?

【例题2】 歼-15战斗机是我国第一代多用途舰载战斗机,它具有作战半径大、机动性好、载弹量多等特点,可根据不同作战任务携带多型反舰导弹、空空导弹、空地导弹以及精确制导炸弹等精确打击武器,实现全海域全空域打击作战。如图,假设某次演练中歼-15沿曲线MN向上爬升,速度逐渐增大,当运动到P点位置时,歼-15受到的力全部消失,则歼-15将会沿哪个方向运动?

课堂练习

1.伽利略的斜面实验证明了(　　)

A.力不是维持物体运动的原因,没有力作用的物体也可以运动

B.要使物体静止必须有力作用,没有力作用的物体就一直运动

C.物体不受外力作用时,一定处于静止状态

D.运动的物体才有惯性

2.关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是(　　)

A.力是维持物体运动状态的原因

B.力是改变物体运动状态的原因

C.物体的质量较小,但运动的速度较大时,惯性也可以很大

D.物体自由下落时比竖直上抛时惯性小

3.

冰壶是冬奥会的正式比赛项目。冰壶从运动员手中离开后,还可以继续向前运动一段距离,这是因为冰壶(　　)

A.不受力的作用

B.受到一个向前的力

C.在运动过程中合力为零

D.具有惯性

4.

如图所示,一个劈形物体A,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在A上放一个小球B,劈形物体从静止开始释放,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.无规则曲线 D.抛物线

核心素养专练

1.火车在平直轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有人向上跳起,发现仍落回原处,这是因为(　　)

A.人跳起后,车厢内空气给他一个向前的力,带着他随同火车向前运动

B.人跳起的瞬间,车厢底板给他一个向前的力,推动他随同火车一起向前运动

C.人跳起后,车厢继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是上升时间很短,偏后距离太小,不明显而已

D.人跳起后,在水平方向和车具有相同的速度

2.对下列现象解释正确的是(　　)

A.在一定拉力的作用下,小车沿水平面匀速前进,没有这个拉力,小车就会停下来,所以力是使物体运动的原因

B.向上抛出的物体由于惯性,所以继续向上运动,之后由于重力作用,惯性变小,所以速度也越来越小

C.急刹车时,车上的乘客由于惯性一样大,所以都会向前倾倒

D.质量大的物体运动状态不容易改变,是由于物体的质量大,惯性也大

3.一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面,桌面上的A处有一小球。若车厢内的旅客突然发现小球沿如图所示的虚线从A点运动到B点,则由此可以判断列车的运行情况是(　　)

A.减速行驶,向北转弯 B.减速行驶,向南转弯

C.加速行驶,向南转弯 D.加速行驶,向北转弯

4.一天,下着倾盆大雨。某人乘坐列车时发现,车厢的双层玻璃窗内积水了。列车减速进站过程中,他发现水面的形状为图中的(　　)

5.有一仪器中的电路如图所示,其中M是质量较大的一个钨块,将仪器固定在一辆汽车上,汽车启动时,　　　灯亮,原理是　; 

汽车急刹车时,　　　　灯亮。 

参考答案

自主预习

1.必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在某个地方

2.理想实验

3.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,既不会停下来,也不会偏离原来的方向

4.一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

5.物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

课堂探究

　　实验结论:力不是维持物体运动的原因。

【例题1】

例题分析:力是改变物体运动状态的原因,惯性是维持物体运动的原因,惯性大小的唯一量度是物体的质量,与物体是否受力、与物体的速度大小无关。

例题解答:任何物体都有惯性,惯性就是物体保持原来的运动状态的性质,汽车高速行驶时,里面的人和车一样速度都很大,一旦出现危险情况,紧急刹车时,车在摩擦力的作用下减速停住,而人由于惯性继续向前运动,人很可能从座位离开撞在车窗玻璃上,造成严重的伤害,而安全带可以起到很好的缓冲作用,可以减小人受到的伤害。

【例题2】

例题分析:明确力和运动的关系,根据牛顿第一定律可分析飞机受到的力全部消失后的运动情况。

例题解答:若歼-15受到的力全部消失,歼-15将保持失去外力瞬间的运动状态飞行,故将沿③方向运动。

课堂练习

1.A　2.B　3.D　4.B

核心素养专练

1.D　2.D　3.B　4.B

5.绿　汽车启动向前,但钨块由于具有惯性要保持静止,相对汽车向后移,使绿灯电路接通　红