初中人教版8.1 牛顿第一定律导学案

这是一份初中人教版8.1 牛顿第一定律导学案，共10页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，设计实验，分析与论证，精讲点拨等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1. 通过实验，确认阻力对物体运动的影响。
2. 经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。
3. 能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
【学习重点】
1. 牛顿第一定律的内容；
2. 物体的惯性。
【学习难点】
1.探究牛顿第一定律的方法；
2. 用惯性知识解释简单现象。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 古希腊哲学家亚里士多德根据当时人们对运动和力的关系的认识，提出一个观点“物体的运动需要力来维持”（选填“需要”或“不需要”）。 意大利科学家伽利略通过斜面实验，探究“阻力对物体运动的影响”，运用逻辑推理，推翻亚里士多德的观点，认为物体的运动不需要（选填“需要”或“不需要”）力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用，如果物体不受力可以作匀速直线运动。
2.英国著名物理学家牛顿 在大量实验的基础上，通过进一步推理概括出来一条重要的规律：一切物体在不受力时总保持_静止或_匀速直线运动状态，叫做牛顿第一运动定律。这个定律揭示了物体运动不需要(填“需要”或“不需要”）力来维持。
3.惯性：一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性。因此牛顿第一运动定律也叫惯性定律。惯性是物体本身的一种属性，任何物体任何时候都有惯性。
【合作探究】
探究一、阻力对物体运动的影响
1. 关于力和运动的关系：
（1）古希腊哲学家亚里士多德的观点 ：要维持物体运动，就必给物体施加力的作用，没有力的作用，物体就会停止运动。即： 力是维持物体运动的原因 (填“维持”或“改变”)。
（2）意大利科学家伽利略通过实验思考，认为亚里士多德的观点是错误的。他认为：物体的运动不需要力来维持，物体之所以停下来，是因为受到了阻力。谁的观点是正确的，通过探究实验来证明。
2. 实验探究——阻力对物体运动的影响
【设计实验】
（1）实验器材：斜面、毛巾、棉布、小车、木板、刻度尺
取一辆小车，使它三次都在斜面上的同一高度处从静止开始沿斜面运动到水平面上。每次水平面表面的粗糙程度都不同，第一次在水平面上铺毛巾，第二次换成棉布，第三次去掉所铺的棉布。比较小车每次在水平面上的运动距离有什么不同。

（2）实验方法:
①控制变量法：实验中使用同一小车、同一斜面、同一高度、由静止自由滑下，可以保证小车到水平面的速度相同。
②转换法：通过改变长木板表面的粗糙程度来改变小车受的阻力的大小。
③科学推理法：若物体不受阻力，物体的速度将不会减小，即永远做匀速直线运动。
（3）实验记录：
【分析与论证】对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。
（1）现象分析：小车分别滑过毛巾、棉布、木板表面时，由于毛巾表面最粗糙，阻力最大，使小车很快就停下来，运动的距离最短：而木板表面最光滑，阻力最小，小车运动的距离最长。通过小车在不同表面运动的距离不同，说明小车受到的阻力越小，速度改变得越慢，小车越不容易停下来。
（2）实验结论：表面越粗糙，小车受到的摩擦阻力越大，它的速度减小得越快；表面越光滑，摩擦阻力越小，它的速度减小得越慢。
（3）实验推理：如果物体表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,物体的速度就不会(选填“会”或“不会”)减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。可见伽利略的观点是正确的。
法国物理学家笛卡儿补充了伽利略的认识，指出：如果运动物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速直线运动。
牛顿总结前人的经验，在大量实验的基础上，用推理的方法得出牛顿第一定律。
【例题1】小华用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响。他在水平台面上分别铺上材料不同的物体，让同一小车从同一斜面上的相同高度由静止滑下，在小车停下的位置分别作上标记a、b、c。

（1）实验中让同一小车从同一斜面的相同高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时的_____相同。
（2）实验中通过改变_______来改变小车所受的阻力大小。
（3）若水平台面上铺的物体分别是毛巾、木板、棉布，则标记c位置是小车在______表面运动时停下的位置。
（4）由实验现象可以得出结论：水平面粗糙程度越小，小车运动的距离越_______；由此说明小车受到的阻力越小，速度减小得越____。
（6）对上述实验进行分析并进一步推理：运动的物体在没有受到阻力的作用时，将 __________。
（7）上述探究实验中用到的科学研究方法有_____、______和_____。
【答案】（1）速度；（2）水平面的粗糙程度；（3）木板；（4）远，慢；（5）以恒定不变的速度运动下去；（6）控制变量法，转换法，实验推理法。
探究二、牛顿第一定律
英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理规律：
1.牛顿第一定律

一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
对牛顿第一定律的理解：
①“一切物体”包括原来运动的和原来静止的物体。
②“不受外力作用时”包括不受一切外力（理想状态）或某一方向上不受外力情况。
③ “或”指物体不受力时，原来静止的总保持静止，原来运动的总保持匀速直线运动。两种状态必有其一，不同时存在。
④牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过合理而科学的推理得到的，不能用实验直接证明。
⑤牛顿第一定律说明了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，是改变物体运动状态的原因。
【例题2】关于牛顿第一定律，下例说法正确的是（ B ）
A．牛顿第一定律是用实验直接得到的一个科学的结论
B．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理而概括出来的，是一个科学的理论
C．牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力作用时，能同时保持静止状态和匀速直线运动状态
D．牛顿第一定律是理论推出的，所以不一定是正确的
【解析】牛顿第一定律的内容：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或者匀速直线运动状态。牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上通过推理概括得到的科学的结论。故ACD错误，B正确。
探究三、惯性
从牛顿第一定律可以知道，如果物体不受力的作用，原来静止的物体要一直保持静止状态；原来运动的物体将保持其速度一直匀速运动下去。
请你分析生活中与此有关的现象。
①当汽车急刹车时，人会向前倾。
【分析】乘客和车原来是向前运动的，当汽车刹车时，人的脚部与车厢接触停止了运动，但是人体的上部分仍要保持它原来的运动状态，所以会向前倾。

②如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。用手快速水平弹动硬纸片时，发现硬纸片上的鸡蛋没有跟着纸片运动，而是落入水杯中。
【分析】当快速水平弹动硬纸片时，硬纸片飞出，但是静止的鸡蛋要保持它原来的静止状态，鸡蛋会落入水杯中。
③运动员投篮时，当把篮球投出后，篮球继续向前飞。
【分析】当把篮球投出后，篮球离开手时，仍要保持它原来的运动状态（离开手时的速度），所以会继续向前飞。
【想一想】物体不受力的作用时，为什么会保持原来的静止状态或运动状态呢？原来，这是物体固有的一种性质，叫做惯性。
1.惯性
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。
理解惯性：
①惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都具有惯性。
②物体的惯性只与物体的质量有关，物体的质量越大，惯性越大。
③惯性的大小与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与运动速度无关（均选填“有关”或“无关”）。
④当物体静止时，它一直想保持这种静止状态；当物体运动时，它一直想保持该速度做匀速直线运动。
2.利用惯性解释有关现象
【想一想】跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？
【解释】跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。
【总结】解释惯性现象一般分三步进行：
①明确研究物体开始处于怎样的状态（静止或运动）；（上面的人体都在运动。）
②观察这个物体(或物体的某一部分)受到外力作用运动状态发生了怎样的变化（脚被绊住后停止运动。）
③说明研究物体由于惯性仍要保持原来的状态（静止或运动），从而得出物体运动的变化情况。（上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动）
3.惯性的利用和防止
（1）利用惯性的现象
请你列举生活中，有哪些利用物体的惯性的事例？
①跳远运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩；类似的事例还有：跳高、投掷标枪、铅球等。
②锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上, 这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。
③骑自行车时，不用力还能继续前进；
④拍打衣服，使上面的灰尘脱落；…………

（2）防止惯性带来的危害
惯性有时也会给人带来危害，请你列举生活中，为防止惯性带来的危害，人们采取了什么措施？
例如交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。所以使用交通工具时，司机和前排乘客要系安全带；车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离。

【例题3】小强和爷爷周末乘车到华山风景区去游玩，下列有关惯性的说法正确的是（ ）
A. 小强和爷爷都系上安全带，是为了减小汽车行驶中人的惯性；
B. 汽车紧急刹车时，小强向前倾，是由于受到惯性力的作用；
C. 踩刹车后，汽车仍向前滑行了一段距离，是由于汽车具有惯性；
D. 高速公路严禁超速，是因为汽车速度越大，惯性越大
【答案】C.
【解析】A．惯性大小只和质量有关，系安全带不会改变惯性，A错误；
B．行驶中的汽车紧急刹车时，小强会向前倾，这是由于惯性的缘故，但惯性不是力，不能说小强受到了惯性力的作用，故B错误；
C．汽车原来是运动的，踩刹车后，汽车由于惯性仍保持原来的运动状态，会继续向前滑行一段距离，故C正确；
D．惯性只和质量有关，质量越大，惯性越大。对汽车限速，是因为汽车速度越大，从刹车到停止的时间越长，行驶的距离越远，对突发事件的控制越弱，故D错误。
【精讲点拨】
1. 对牛顿第一定律中“将保持静止状态或匀速直线运动状态”这句话的含义，我们可以理解为：物体不受力时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动。
2.关于“力和运动”的关系的理解：物体的运动不需要靠力来维持，而力作用在物体上，是改变了物体的运动状态。
3. 一切物体任何时候、任何状态都有惯性。但表现形式有两种：静止的时候表现为保持物体的静止状态；一旦物体运动起来，惯性表现为保持物体匀速直线运动的状态，至于能不能保持物体原来的状态取决于物体的受力情况。
【归纳整理】
牛顿第一定律
①内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
②力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。
③建立过程：在经验事实的基础上，通过科学推理得出。
①惯性：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，
我们把这种性质叫做惯性。
②惯性是物体本身的一种属性。一切物体在任何情况下
都具有惯性。物体的质量越大，惯性越大。
③惯性的利用与防止。
惯性
牛顿第一定律

【课堂练习】
1．在水平地面上推一木块，木块运动，撤掉这个推力，木块静止，亚里士多德根据这些现象认为物体的运动______(选填“需要”或“不需要”)力来维持。如图所示，冰壶离手后，此时_____(选填“受到”或“不受”)人的推力的作用，冰壶继续向前运动，说明物体的运动_____(选填“需要”或“不需要”)力来维持；木块和冰壶最终变为静止都是因为受到了_____作用，说明力是_____(选填“改变”或“维持”)物体运动状态的原因。

【答案】需要，不受，不需要，阻力，改变.
2. 关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿第一定律是通过想象与实验得出来的
B．物体只要运动，就一定受到力的作用
C．不受力的物体，只能保持静止状态
D．如果物体不受到力的作用，原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
【答案】D。
【解析】牛顿第一定律是在实验的基础上通过科学推理建立的。运动的物体若不受力，将做匀速直线运动，所以运动的物体不一定受力。选项D正确。
3．关于惯性，下面说法正确的是（ ）
A．一切物体在没有受到力的作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性
B．射出的子弹离开枪口继续高速前进，是因为子弹受到惯性的作用
C．汽车关闭发动机后还能继续前进是由于汽车的惯性大于它受到的阻力
D．一切物体在任何情况下都具有惯性
【答案】D。
【解析】惯性是物体的一种性质，一切物体在任何情况下都具有惯性，与物体是否受力无关；选D。
4. 一架飞机在某一高度正在做匀速直线运动的物体，若所受的各力突然消失（ ）
A．仍做匀速直线运动 B．继续向前运动，且速度越来越快
C．慢慢停下 D．立即停下来
【答案】A.
【解析】根据牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。飞机在某一高度做匀速直线运动，若所受的各力突然消失，仍要保持原来的运动状态。所以选A。
5. 中国航天技术不断进步，我国已有多位宇航员进入空间站。关于宇航员在空间站工作时的情景，下列说法错误的是（ ）
A. 将电脑带上太空后，电脑的质量不变
B. 将电脑带上太空后，电脑的惯性不变
C. 陀螺被抛出后，能继续运动是因为受到惯性的作用
D.宇航员向前推舱壁时，他会向后运动，因力的作用是相互的
【答案】C。
【解析】将电脑带上太空后，电脑的质量不变，惯性不变。AB正确。
惯性是一种性质，不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误。
宇航员向前推舱壁的同时，舱壁也会给宇航员一个向后的力，因为力的作用是相互的，所以他会向后运动，故D正确。所以选C。
6. 中国图所示的是我国运动员在北京冬奥会上参加冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是（ ）

A. 运动员推动冰壶滑行，冰壶的运动状态不变
B. 掷出后的冰壶能继续运动，是由于冰壶具有惯性
C. 掷出后的冰壶继续运动时，冰壶受到手的推力
D. 冰壶运动的过程中，冰壶的运动状态不变
【答案】B.
【解析】A. 运动员推动冰壶滑行，冰壶从静止到运动，运动状态改变，A错误；
B．掷出后的冰壶是运动的，由于冰壶具有惯性，仍能保持原来的运动状态，继续运动，故B正确；
C．推力本质是弹力，弹力发生在两个接触的物体之间，掷出后的冰壶与手没有接触，所以冰壶不受手的推力，故C错误；
D．冰壶运动越来越慢，运动状态在改变，故D错误。故选B。
7．下列现象中，属于利用惯性的是（ ）
A．坐汽车时要系好安全带 B．跳高运动员快速助跑
C．汽车不允许超载 D．在有学校的路段限速
【答案】B.
【解析】A．坐汽车时要系好安全带，是防止惯性的危害；
B．跳高运动员快速助跑，利用惯性提高成绩；属于利用惯性。
C．汽车不允许超载，因为超载时惯性大，防止惯性的危害；
D．在有学校的路段限速，为防止惯性的危害。故选B.
8. 如图所示是探究阻力对物体运动的影响的实验，下列有关叙述正确的是（ ）
①实验时小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
②实验中运动的小车会停下来，说明物体的运动需要力来维持
③实验表明，小车受到的阻力越小，运动的距离越远
④根据以上实验现象进一步推理抽象概括可以得出牛顿第一定律
A．①③ B．③④C．②③ D．①②

【答案】B.
【解析】①探究阻力对物体运动的影响的实验，要控制小车到达水平面的速度相同，故实验时小车要从斜面上的同一高度开始下滑；所以①错误；
②实验中运动的小车会停下来，说明力（阻力）是改变物体的运动状态的原因，所以②错误；
③根据实验现象知，小车在木板上受到的阻力最小，运动的最远，故所受阻力越小，运动的距离越远，所以③正确；
④根据以上实验现象进一步推理，若小车受到的阻力为0，则小车运动的无限远，据此抽象概括可以得出牛顿第一定律，所以④正确。
只有B选项符合题意。
9. 在探究“阻力对物体运动的影响”实验时，所用器材有斜面、木板、毛巾、棉布和小车。

①实验时要固定斜面，并让小车从斜面上_____（选填“同一“或“不同”）位置由静止滑下，目的是使小车到达水平面时的速度大小____（选填“相同”或“不相同”）。
②根据实验现象，可得出结论：水平面越光滑，小车受到的阻力越____，在水平面上运动的距离越_____（选填“远”或“近”）。
③如果水平面绝对光滑，不考虑空气阻力，小车在光滑水平面上做____运动。
④在我们已学的物理知识中，也有用到这种“实验一推理”的研究方法，在物理学中称为________，如_______（列举一例）。
【答案】①同一，相同；②小，远；③匀速直线；④实验推理法；研究真空不能传声实验。
【解析】①实验时要固定斜面，并让小车从斜面上同一位置由静止滑下，目的是使小车到达水平面时的速度大小相同。
②木板表面最光滑，毛巾最粗糙，根据实验现象，可得出结论：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面上运动的距离越远，速度减小的越慢；
③如果水平面绝对光滑，不考虑空气阻力，小车在光滑水平面上做匀速直线运动。
④通过图中小车滑动的距离可以得出：水平面越光滑，小车运动的越远，速度减小的越慢。进一步推理可知，若水平面绝对光滑（小车不受阻力），则小车的运动速度不再减小，会在水平面匀速直线运动，这用到了“实验一推理”的研究方法，在物理学中称为实验推理法，研究真空不能传声实验，是根据空气越稀薄，听到的声音越小，据此推理得了真空不能传声音。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？表面
材料
阻力
大小
小车运动
距离（cm）
小车速度
减小情况
毛巾
大
3.45
比较快
棉布
中
18.72
比较慢
木板
小
37.52
最慢