高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系1 牛顿第一定律评优课ppt课件

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一、理想实验的魅力1.亚里士多德的观点: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。
(1)理想实验:让一个小球沿斜面从静止状态开始向下运动,小球将冲上第二个斜面。如果没有摩擦,无论第二个斜面的倾角如何,小球所达到的高度与开始运动时相同;若将第二个斜面放平,小球将永远运动下去。(2)伽利略通过理想斜面实验的推理得出力不是维持物体运动的原因。3.笛卡儿的观点: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,也不会偏离原来的方向。
2.伽利略的理想斜面实验
二、牛顿第一定律1.牛顿第一定律: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。2.力和运动的关系:力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因。3.不受力的物体是不存在的。牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态。它是利用逻辑思维进行分析的产物, 不可能用实验直接验证。 
三、惯性与质量1.惯性:物体具有的保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质就叫惯性。2.惯性的量度:描述物体惯性的物理量是它的质量。质量是物体惯性大小的唯一量度。 3.质量只有大小,没有方向,是标量,符号是m,国际单位制中,质量的单位是千克,符号是kg。
1.正误辨析(1)亚里士多德认为物体的自然状态是静止,只有当它受到力的作用才会运动。(　　)(2)伽利略认为力不是维持物体运动的原因。(　　)(3)笛卡儿认为若没有力作用,物体的运动状态就不会改变。(　　)
答案:√　解析:亚里士多德认为必须有力作用,物体才运动,没有力作用,物体一定静止,力是维持物体运动的原因。
答案:√　解析:伽利略通过理想实验得出,物体的运动不需要力来维持,力不是维持物体运动的原因。
答案:√　解析:笛卡儿认为若没有力作用,物体将保持原来的速度运动,物体的运动状态不变。
(4)运动速度大的物体,不能很快停下来,是因为速度大时,惯性也大。(　　)(5)牛顿第一定律是实验定律。(　　)(6)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。(　　)
答案:×　解析:物体的惯性大小仅与物体的质量有关,与其他因素都没关系。质量越大的物体,它的惯性越大。
答案:×　解析:牛顿第一定律是牛顿在前人结论基础上总结出来的,描述的是物体在不受力时的状态,是不可能在实验室完成的,故不是实验定律。
答案:×　解析:在水平地面上滑动的木块最终停下来的原因是受到了地面给木块的摩擦力,改变了木块的运动状态。
2.(2019河南郑州高一检测)下列说法正确的是 (　　)A.静止的物体一定不受力B.物体运动状态发生变化,则物体一定受力的作用C.物体的运动需要力来维持,没有力作用时物体就要停下来D.物体运动状态不变时,有惯性,运动状态改变时没有惯性
答案:B　解析:物体处于静止或匀速直线运动时所受合外力为零,A错误;力不是维持物体运动状态的原因,力是改变物体运动状态的原因,故物体运动状态的改变,一定受到外力作用,B正确,C错误;惯性的大小只取决于物体的质量,与物体的运动状态、是否受力等因素无关,D错误。
3.关于惯性,下列说法正确的是(　　)A.静止的火车启动时速度变化缓慢,是因为火车静止时惯性大B.战斗机投入战斗时,必须抛掉副油箱,是要减小惯性,保证其运动的灵活性C.在绕地球运转的宇宙飞船内的物体处于失重状态,因而不存在惯性D.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性大的缘故
答案:B　解析:静止的物体启动缓慢是因为物体质量大,从而惯性大,不是因为静止,故A错误;抛掉副油箱,减小了飞机的质量,从而减小惯性,保证其运动的灵活性,故B正确;物体在失重状态下仍有惯性,故C错误;乒乓球质量小,故惯性小,可以快速抽杀,故D错误。
伽利略的理想斜面实验情景探究现代人验证“伽利略的理想斜面实验的描述中是由于摩擦作用导致小车停止”设计以下情景演示,让一个小车从同一斜面上同一高度处滑下,水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板,水平面与斜面平滑连接,小车行驶距离最大的是玻璃面,其次是木板面,距离最小的是毛巾面。
结合上述现象讨论:(1)如果水平面是“绝对光滑”,小车的运动情况会怎样?这样得出的结论正确吗?(2)这个结论说明什么问题?
要点提示(1)小车将一直运动下去;正确,这是在实验事实基础上推理得出的结论。(2)说明物体的运动不需要力来维持。
知识点拨伽利略的思想方法和意义1.伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。伽利略的理想斜面实验虽然是理想实验,但这个实验反映了一种物理思想,它是建立在可靠的事实基础之上,以事实为依据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素,从而深刻揭示自然规律。2.第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位。3.揭示了力不是维持物体运动的原因。画龙点睛 “理想实验”虽然在研究中有重大作用,但是它只是一种思维过程,只限于逻辑上的证明与反驳,不能用作检验认识正确与否的标准。
实例引导例1理想实验有时更能深刻地反映自然规律。如图所示,伽利略设想了一个理想实验。①减小第二个斜面的倾角,小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度;②两个斜面对接,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的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球将沿水平面做持续的匀速直线运动。
(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列:　　　　(填写序号即可)。 (2)在上述的设想步骤中,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
答案: (1)②③①④　(2) B　解析:步骤②是理想实验的实验基础,属于可靠的事实,在此基础上利用推理,先得到小球不受阻力作用将上升到原来释放时的高度的推论,再设想减小第二个斜面的倾角直至第二个斜面成为水平面时,得到小球将匀速直线运动的推论。所以正确的排列顺序是②③①④,正确的分类是②是事实,①③④是推论。
规律方法 分清事实与推论的方法(1)事实是真实发生的事情,在实验时我们可以亲眼观测到的现象。(2)推论是根据现象推测发生这件事的条件或会出现的结果。
变式训练1(2019湖北枝江高一上学期联考)伽利略创造性地把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验:
小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减小的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是(　　)A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速直线运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.如果小球受到的力越大,运动的加速度将越大
答案:A　解析:如果斜面光滑,小球不会有能量损失,将上升到与O点等高的位置,故A正确;通过推理和假想,如果小球不受力,它将一直保持匀速直线运动,得不出静止的结论,故B错误;根据三次实验结果的对比,不可以直接得到运动状态将发生改变的结论,故C错误;如果小球受到的力越大,运动的加速度将越大是牛顿第二定律的结论,与本实验无关,故D错误。
对牛顿第一定律的理解情景探究如图所示为冰壶比赛中,运动员为了使冰壶到达某一固定位置,会给冰壶一个速度,当速度略
要点提示(1)说明力是改变物体运动状态的原因。(2)冰壶原来是运动的,当合外力为零时,冰壶将永远做匀速直线运动。
小时,队员会用力摩擦冰壶前进的路线,使其更加光滑,这样冰壶就可以滑得“更远”。试结合上述现象讨论:(1)冰壶行进过程中,速度越来越小是因为摩擦力的作用,说明运动和力是什么关系?(2)如果后面把路径摩擦的绝对光滑,冰壶将会处于什么状态?
知识点拨1.运动状态改变的三种情况(1)速度方向不变,只有速度大小改变(2)速度大小不变,只有速度方向改变(3)速度大小和方向都改变2.对牛顿第一定律的理解
实例引导例2关于牛顿第一定律,下列理解正确的是(　　)A.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物,不可能用实验直接验证B.牛顿第一定律反映了物体受到外力时的运动规律C.牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的,所以这条定律可能是错误的D.向上抛出的物体,在向上运动的过程中,一定受到向上的作用力,否则不可能向上运动
答案:A　解析:牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物,不可能用实验直接验证,A正确,C错误;牛顿第一定律反映了物体不受力时的运动规律,B错误;向上抛出的物体,由于惯性继续向上运动,D错误。
规律方法 巧用牛顿第一定律(1)由“因”索“果”:在判断力与运动之间的关系时,一定要把握准牛顿第一定律的含义,即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。(2)由“果”索“因”:如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力的作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应分析物体的受力情况。(3)应用步骤:应用牛顿第一定律解释有关现象时,一要看物体原来的运动状态,二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零,最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。
变式训练2关于力和运动的关系,下列说法正确的是(　　)A.物体的速度不断增大,表示物体必受外力的作用B.物体向着某个方向运动,则在这个方向上必受力的作用C.物体的速度大小不变,则其所受的合外力必为零D.物体处于平衡状态,则该物体必不受外力作用
答案:A　解析:当物体速度增大时,运动状态发生了变化,而力是改变运动状态的原因,故物体必受外力作用,故A项正确;物体向某个方向运动,可以不在此方向上受力的作用,故B项错误;当物体的速度大小不变时,其速度方向可能发生变化,即运动状态可能变化,合外力不一定为零,故C项错误;物体处于平衡状态时,所受合外力为零,并不是物体不受外力作用,故D项错误。
对惯性的理解和应用情景探究请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到石块,会向前跌倒;而如果你踩到西瓜皮,会向后倒?
要点提示奔跑时碰到石块,人的下半身就停了下来,而人的上半身由于惯性,仍然保持原来的运动状态,所以会向前跌倒。如果你踩到西瓜皮,脚有一个向前运动的较大的速度,而人的上半身由于惯性,仍保持原来的状态,所以会向后倒。
知识点拨1.惯性与质量的关系(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。(2)质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大。2.惯性与力无关(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此物体“受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。(2)力是改变物体运动状态的原因。惯性是维持物体运动状态的原因。
3.惯性的表现(1)不受力时,惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,有“惰性”的意思。(2)受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大,惯性越大,运动状态越难改变。画龙点睛 惯性和惯性定律的区别:惯性是一切物体所具有的一种性质,不需要附加限制条件;而惯性定律(牛顿第一定律)是一切物体在不受外力作用时,物体运动所遵循的规律。在惯性定律中所说的物体没有受到外力作用是一种理想情况。
实例引导例3关于物体的惯性,下列说法中正确的是(　　)A.骑自行车的人,上坡前要紧蹬几下,是为了增大惯性冲上坡B.子弹从枪膛中射出后,在空中飞行速度逐渐减小,因此惯性也减小C.物体惯性的大小,由物体质量大小决定D.物体由静止开始运动的瞬间,它的惯性最大
答案:C　解析:骑自行车的人,上坡前要紧蹬几下是为了增大人和自行车整体的动能,使得可以克服重力和路面摩擦力做功,提升高度,并不是增大惯性,故A项错误。B、C、D项,惯性是固有属性,只与物体本身质量有关,与物体的运动状态和受力情况无关,故B、D项错误,C项正确。
规律方法 解答惯性现象的思路(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。(2)当外力作用在物体的某一部分时,这一部分运动状态的变化情况。(3)明确物体由于惯性要保持怎样的运动状态,然后判断物体会出现什么现象。
1.如图所示,为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图。实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放,它将冲上右侧斜面,频
闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小;如果右侧斜面变成水平,频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验,以下叙述正确的是(　　)A.小球冲上右侧斜面后做减速运动,表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的B.小球最终也会在右侧水平面上停下来,表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的C.因为没有绝对光滑的斜面或者平面,所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力,小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的D.上述实验表明“如果没有摩擦阻力,小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的
答案:D　解析:小球冲上右侧斜面后做减速运动,表明“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的,故A错误;小球最终也会在右侧水平面上停下来,是由于受到摩擦力的作用的原因,故B错误;因为没有绝对光滑的斜面或者平面,所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力,小球将在水平面上永远运动下去”的结论是一种理想的推论,但是却有着非常重要的现实意义,它开创了物理量研究的新方法,故C错误;上述实验表明“如果没有摩擦阻力,小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的,故D正确。
2.(2019北京学业考试)中国古代科技取得了辉煌的成就,在很多方面走在世界前列。例如春秋战国时期,墨家的代表人物墨翟在《墨经》中,就已对力做了比较科学的阐述:“力,刑(形)之所以奋也”。这句话的意思是:力能使物体由静止开始运动,或使运动的物体运动得越来越快。下列说法中,与墨翟对力的阐述最接近的是(　　)A.力是维持物体运动的原因B.力是物体位移变化的原因C.力是物体位置变化的原因D.力是物体运动状态改变的原因
答案:D　解析:由题意可知:“力,刑(形)之所以奋也”这句话的意思是:力能使物体由静止开始运动,或使运动的物体运动得越来越快,即力起到了改变物体运动状态的作用,与力是改变物体运动状态的原因相接近,D项正确,A、B、C项错误。