人教版 (新课标)必修11 牛顿第一定律导学案

这是一份人教版 (新课标)必修11 牛顿第一定律导学案，共9页。


一、牛顿第一定律
1．人类对运动与力的关系的认识历程
2.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，它又叫惯性定律．
3．运动状态：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做匀速直线运动或静止，它的运动状态就没发生改变．
二、惯性与质量
1．惯性：物体保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质．
2．惯性的表现：改变物体运动状态的难易程度．
3．惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因．(√)
(2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动．(×)
(3)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变．(√)
(4)速度越大的物体，惯性越大．(×)
(5)静止的物体没有惯性．(×)
2．关于物体的惯性，下列说法中正确的是( )
A．物体保持匀速直线运动状态或静止时才有惯性
B．物体在不受力或所受外力的合力为零时才有惯性
C．改变一个物体的惯性，必须要有力的作用
D．一切物体都有惯性，物体的运动并不需要力来维持
D [惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性，惯性与受力情况无关．]
理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到一种理想状态，从而来揭示自然现象本质的假想实验．
爱因斯坦曾高度评价伽利略的工作：“这个理想实验指出了真正建立运动力学基础的线索”．他自己在提出相对论时也用到了理想实验的方法．
1．通过理想斜面实验得出“力不是维持物体运动的原因”的科学家是( )
A．亚里士多德 B．伽利略
C．笛卡尔 D．牛顿
B [伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”的说法，得出“力不是维持物体运动的原因”．]
2．(多选)关于伽利略的理想实验的叙述中正确的是( )
A．这个实验是凭空想象的
B．这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的
C．理想实验是一种科学方法
D．理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验
BC [伽利略的理想实验虽然是假想的，但是实验方法是科学的，结果也是可靠的．]
3.理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图所示．下面是关于该实验被打乱的步骤：
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．
②如图为两个对接的斜面，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，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动．
(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)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，请问步骤②属于________________________
______________________________________________________.
[解析] 本题向我们展示了科学史上著名的理想实验的思想方法，即在实验事实的基础上，经过合理的想象，获取结论．针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④，步骤②属于可靠的实验事实．
[答案] (1)②③①④ (2)可靠的实验事实
1．运动状态变化的三种情况
(1)速度的方向不变，只有大小改变．(物体做直线运动)
(2)速度的大小不变，只有方向改变．(物体做匀速圆周运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变．(物体做曲线运动)
2．对牛顿第一定律的理解
(1)明确了惯性的概念
牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，提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
牛顿第一定律的后半句话“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(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)．不受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．
【例】 如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，若不考虑其他阻力，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
思路点拨：①小车表面光滑且不考虑其他阻力说明小球在水平方向上不受力的作用．
②两小球随车一起运动说明两小球速度相同．
B [小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用．原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰．]
上例中，将车突然停止运动改为车突然加速运动时，两小球是否相碰，两小球相对小车如何运动？
[提示] 不会相碰，两小球相对小车向左运动．
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．
4．(多选)关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是( )
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．运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
ACD [牛顿第一定律又叫惯性定律，但不能说惯性定律就是惯性．惯性是指一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，它是物体的固有性质，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关．而惯性定律指物体在不受外力作用(合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是产生或维持物体运动的原因．总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性．故选A、C、D.]
1.惯性的理解
(1)惯性是物体保持原来运动状态的一种性质，是物体维持运动状态的原因．
(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性．
2．惯性的表现形式
(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态．
(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变．
3．几个关系
(1)惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．
(2)惯性与力的关系：惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关．
(3)惯性与速度：一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关．
(4)惯性与惯性定律：惯性是物体具有的一种固有属性，惯性定律是物体不受外力时所遵循的一条规律，属性不同于规律．惯性定律揭示了物体的惯性．
5．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．乒乓球可以快速扣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eq \f(1,6)，故一个物体从地球移到月球惯性减小为eq \f(1,6)
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，故选项A、B错误；乒乓球可以快速扣杀，是因为乒乓球的质量小，所以它的惯性小，故选项C正确；在月球上和在地球上，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，故选项D错误．]
6．在物理课上，老师在讲解“惯性”概念时，做了一个小实验：用两根细绳分别悬挂一个乒乓球和一个同体积的实心小铁球，用力对着乒乓球吹气，乒乓球偏离了竖直方向；用几乎同样大的力对着小铁球吹气，小铁球几乎没有动．这个实验主要说明的物理问题是( )
A．只有运动的物体才具有惯性
B．只有静止的物体才具有惯性
C．物体的质量越大，其具有的惯性也越大
D．一切物体都具有惯性
C [惯性的大小与物体的运动状态无关，由物体质量的大小唯一确定，物体的质量越大，惯性越大，故C正确，A、B均错误；一切物体都有惯性，但本题中的实验并不能说明这个结论，故选项D错误．]
1．(多选)如果物体运动状态发生了变化，说明该物体( )
A．速度方向一定发生了变化
B．速度大小一定发生了变化
C．速度一定发生了变化
D．受到的合力一定不为零
CD [物体运动状态发生变化一定是它的速度发生了变化，可能是速度大小发生了变化，也可能是速度方向发生了变化，还可能是两者都发生了变化．物体运动速度发生了变化，即运动状态发生了变化，由牛顿第一定律知，物体所受合力一定不为零，故选项C、D正确．]
2．下列说法正确的是( )
A．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
C [牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，故D错误．]
3．如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右水平拉动木块，小球的位置可能落在桌面上的哪点( )
A．A点 B．B点
C．O点 D．无法确定
C [小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的运动状态不变，在重力的作用下，小球落在O点．故选C.]
4．如图所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力，则运动员( )
A．起跳时脚对滑板的作用力斜向后
B．在空中水平方向先加速后减速
C．越过杆后落在滑板的后方
D．越过杆后仍落在滑板上起跳的位置
D [运动员相对于滑板竖直向上起跳，所以脚对滑板的作用力竖直向下，A错；人在空中时，水平方向不受力的作用，水平方向速度不变，B错；由于人和滑板的水平速度始终相同，所以人落在滑板上起跳的位置，C错，D对．]
代表人物
主要观点
亚里士多德
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
伽利略
力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因
笛卡儿
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
对伽利略的理想实验的理解
牛顿第一定律
对惯性的理解和应用
课堂小结
知识脉络
1.力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因．
2．一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．
3．一切物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫惯性．
4．质量是物体惯性大小的唯一量度.