高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系1 牛顿第一定律学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系1 牛顿第一定律学案及答案，共11页。
1．牛顿第一定律  知识纲要导引核心素养目标(1)明确惯性概念，知道惯性是物体的固有属性．(2)理解牛顿第一定律的内容和意义，知道亚里士多德的观点．(3)知道伽利略理想实验及推理方法．(4)了解生活中的惯性现象，并解释常见的惯性现象.知识点一　理想实验的魅力1．历史回顾：代表人物基本观点(对力和运动关系的认识)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，物体就处于静止状态伽利略如果没有摩擦阻力，水平面上运动的物体将保持这个速度一直运动下去，因此力不是维持物体运动的原因笛卡儿如果运动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2.伽利略的斜面实验：(1)将两个对称的斜面末端平滑地对接在一起．让小球沿一个斜面从静止滚下来．小球将滚上另一个斜面．(2)(推论)如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度．(3)(推论)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释放时的高度．(4)(推论)继续减小第二个斜面的倾角，最后变成水平面，小球将沿水平面永远运动下去．(5)(结论)物体在水平面上做匀速运动时并不需要外力来维持． (1)物理学史的“经典”错误：“最博学的人”亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”．(2)现代物理学的创始人——伽利略：提出了新的研究方法(理想斜面实验)．  知识点二　牛顿物理学的基石——惯性定律1．牛顿第一定律的内容：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．注意：牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，不是实验定律，但是由它得出的结论，都经历了广泛、严谨的事实检验．2．惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．牛顿第一定律又叫惯性定律．3．意义：两个确定.确定惯性概念任何物体无论处于什么状态，都具有惯性确定力与运动的关系力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因     思考1参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱(如图)以减小质量，这是为什么呢？你能解释一下吗？提示：战斗机在执行战斗任务时，为了使自己便于调节，灵活运动，就要抛掉副油箱以减小惯性．  知识点三　惯性与质量1．惯性的特点：普遍性惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性无关性惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关唯一性质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大2.惯性的表现形式：(1)不受力时，惯性表现为“保持”“原来的”运动状态，有“惰性”的含义．(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，运动状态越难以改变．  思考2公路上奔驰的汽车，速度越大，刹车后停下来所用的时间越长，这些说明速度越大惯性越大吗？提示：质量是惯性大小的惟一量度，质量越大，运动状态越难改变．由v＝2ax知，刹车位移和初速度的二次方成正比，汽车速度越大，刹车位移越长，但是汽车质量不变，惯性是不变的.核心一　理想斜面实验及力与运动的关系例1　(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】　A错：亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动．B对：由伽利略理想斜面实验知，B对．C对：由笛卡儿观点知，C对．D对：由惯性定律知，D对．【答案】　BCD 伽利略理想实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特的方法，在实验的基础上，进行理想化推理(也叫合理外推)．它标志着物理学的真正开端． 训练1　意大利科学家伽利略在研究运动和力的关系时，提出了著名的斜面实验，其中应用的物理思想方法属于(　　)A．等效替代　　　　　B．实验归纳　　　　　C．理想实验　　　　　D．控制变量解析：意大利科学家伽利略设想了一个斜面实验：将两个斜面对接起来，当小球沿一个斜面滚下，会滚上第二斜面，如果摩擦力越小，在第二斜面上滚上的高度越大，设想没有摩擦力，小球会达到相等的高度，将第二斜面放平，小球将永远运动下去．这里伽利略应用的物理思想方法属于理想实验，选项C正确．答案：C 核心二　牛顿第一定律的理解及其应用1．牛顿第一定律的意义(1)揭示了一切物体都具有的一个重要属性——惯性．(2)揭示了物体在不受力或合外力为零时的运动状态——静止或匀速直线运动状态．(3)揭示了力的含义——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．(4)全面揭示了运动既有外因——外力，也有内因——惯性，外因改变物体的运动状态，内因维持物体的运动状态，改变中有维持. 2.物体运动状态改变的三种情况(1)速度的方向不变，大小改变．(2)速度的大小不变，方向改变．(3)速度的大小和方向同时发生改变． 例2　(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是(　　)A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律B．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，是没有外力维持木块运动的结果D．奔跑的运动员，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】　A、B对：牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，总保持匀速直线运动状态或静止状态不变．C错，D对：牛顿第一定律还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，是由于摩擦力的作用而改变了运动状态；奔跑的运动员，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．【答案】　ABD (1)力是改变物体运动状态的原因；(2)惯性有维持物体原来运动状态的性质．训练2　(多选)如图所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止，关于小球与列车的运动，下列说法正确的是(　　)A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动解析：可通过以下表格对各选项逐一分析选项过程分析结论A若小球向前滚动，可知小球的速度大于列车的速度，知列车的速度减小×B若小球向后滚动，可知列车的速度大于小球的速度，可知列车的速度增加，做加速运动√C磁悬浮列车急刹车时，小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚√D×答案：BC 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． 核心三　惯性的理解及应用　惯性与惯性定律的区别 惯性惯性定律基本含义惯性是物体的一种属性物体运动的规律理解要点①与是否运动无关，与速度大小无关②与是否受力无关③与所在位置无关④只与质量有关①物体的运动具有“惰性”，“力”是改变这种“惰性”的惟一因素②惯性越大，物体的运动状态越难改变与力的关系①无关②惯性不是一种特殊的力强调了“力”的作用效果——改变运动状态(产生加速度)    惯性和力是不一样的，惯性是一种性质，力是一种作用． 例3　关于物体的惯性，下述说法中正确的是(　　)A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性，因此可飘浮起来【解析】　A、D错：一切物体都有惯性，惯性大小只与物体的质量有关．惯性是物体本身的一种属性，与外界因素(受力大小及所处环境)无关．B错：静止的火车启动时，速度变化缓慢，是因为火车质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大．C对：乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，在相同力的作用下，运动状态容易改变．【答案】　C
训练3　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)，两个小球随车一起做匀速直线运动，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．不一定相碰C．一定不相碰  D．无法确定解析：车停止前，两个小球和小车一起做匀速直线运动，并且两个小球和小车具有共同的速度，当小车突然停止时，由于小球在光滑接触面上，因此两个小球由于惯性，还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，由于两球的速度相同，相等时间内通过的距离相等，因此两个小球间的距离不变，一定不会相碰，选项C正确．答案：C 方法技巧  利用惯性解释现象的方法(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.1．关于伽利略的理想实验，以下说法中正确的是(　　)A．完全是理想的，没有事实为基础B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映了自然规律C．没有事实为基础，只是理想推理D．以上说法都不对解析：伽利略的理想实验是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．答案：B2．交通法规中规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都应系上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害(　　)A．车速太快　　　　　　　B．车速太慢C．紧急刹车  D．突然启动解析：小汽车车速太快或太慢时，只要速度不发生变化，人就不会向前冲或向后仰，所以不会使人受伤，故选项A、B不符合题意；当紧急刹车时，车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人向前冲而受伤，故选项C符合题意；突然启动时，人会向后仰，有靠背支撑，安全带不起作用，故选项D不符合题意．答案：C3．古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓，先人在创作时巧妙地借用了许多物理知识，使其作品大放异彩．下列涉及惯性的诗句是(　　)A．坐地日行八万里，巡天遥看一千河B．船到江心抛锚迟，悬崖勒马早已晚C．人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开D．飞流直下三千尺，疑是银河落九天答案：B4．[2019·洛阳高一检测]关于牛顿第一定律，以下说法错误的是(　　)A．牛顿第一定律又叫惯性定律B．牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论C．牛顿第一定律说明一切物体都有惯性D．牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态解析：牛顿第一定律又叫惯性定律，选项A正确；牛顿第一定律是牛顿在伽利略实验的基础上，通过抽象推理总结出来的结论，选项B错误；牛顿第一定律说明一切物体都有惯性，选项C正确；牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态，选项D正确．答案：B5．牛顿是近代科学的开创者，他一生致力于科学研究，有许多重大发明，为科学事业做出了巨大的贡献，他提出的牛顿运动三定律成为经典力学的基础．由牛顿第一定律可知(　　)A．合力停止作用后，物体就会慢慢停下来B．物体的速度改变时，一定受到合力的作用C．物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性D．力是改变物体运动状态的原因，也就是改变物体惯性的原因解析：合力停止作用后，物体速度保持不变，选项A错误；力是改变速度的原因，物体的速度改变时，合力一定不为零，选项B正确；惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，选项C错误；力是改变物体运动状态的原因；惯性大小只与物体的质量有关，与受力无关，选项D错误．答案：B6．下列利用惯性或防止惯性带来危害的实例中，属于防止惯性带来危害的是(　　)A．运动员跳远时，要奋力助跑B．弓箭手拉弓射箭时，离弦的箭会继续飞行C．驾驶员驾车行驶时，发现前方有障碍物要提前刹车D．飞机飞行中空投物品时，要在到达空投目标上方前投下解析：运动员跳远时，要奋力助跑，是利用人的惯性，选项A错误；弓箭手拉弓射箭时，离弦的箭会继续飞行是利用箭的惯性，选项B错误；驾驶员驾车行驶时，发现前方有障碍物要提前刹车，避免紧急刹车时人由于惯性而继续向前运动，发生交通事故，选项C正确；飞机空投物品是利用物品具有惯性保持继续向前运动的状态，从而顺利到达目的地，是利用惯性，选项D错误．答案：C