2018-2019学年高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.1 牛顿第一定律课件1 新人教版必修1.ppt

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1、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: (

2、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

3、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

4、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

5、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。

6、,【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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、。,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

12、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

13、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

14、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.

15、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

16、,有质量为m1和m2的两个 小球(m1m2),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

17、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

18、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.

19、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

20、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

21、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

22、,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

23、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

24、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

25、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

26、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

27、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】,