高中物理人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律1 牛顿第一定律学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律1 牛顿第一定律学案，共5页。
学习目标要求：
1、知道牛顿第一定律。知道惯性及惯性现象。
2、知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象。会解释日常生活中的惯性现象。
知识点精析：
1、牛顿第一定律
（1）伽利略的研究和科学想象：

如图所示，同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下，（这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的速度）。第一次在水平面上铺上毛巾，小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了（如图甲）；第二次在水平面铺上较光滑的棉布，小车在棉布上滑行的距离较远(如图乙)；第三次是光滑的木板，小车滑行的距离最远(如图丙)．
伽利略认为，是平面对小车的阻力使小车停下，平面越光滑小车滑行就越远．表明阻力越小，小车滑行就越远．伽利略科学地想象：要是能找到一块十分光滑的平面，阻力为零，小车的滑行速度将不会减慢．
(2)笛卡尔的补充
笛卡尔等人又在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，他认为：如果运动物体，不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向匀速运动下去．
(3)牛顿的伟大贡献
英国的伟大科学家牛顿，总结了伽利略等人的研究成果；从而概括出一条重要的物理定律：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态．这就是牛顿第一定律．
[注意]
A、牛顿第一定律直接说明一切物体，都有保持原来运动状态不变的性质（我们把这种性质叫惯性）。另外还间接证明了物体运动是不需要力来维护的，相反，正是因为力才使运动的小车变慢，当然我们要使物体运动加快，也只有对它施力，因此，力是改变物体运动状态的原因。
B、牛顿第一定律是不能直接用实验来验证的，因为在宇宙中找不到“没有受到力的作用”的物体。但是，由它得出的一切推论，都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的。
2、 运动和力的关系
(1)物体运动状态用速度来描述。我们知道，力的一种效果是改变物体的运动状态，所谓“运动状态改变”是说，物体由静止变为运动，由慢变快，或由快变慢，或运动方向改变．总之，就是物体速度发生改变，今后要分折物体运动状态是否改变，只要分析它的速度是否改变．
(2)物体具有保持运动状态不变的性质，根据牛顿第一定律，物体不受力的作用时，总保持静止(如果原来物体静止)，或者保持匀速直线运动(原来是运动的)．反过来想，如果物体受到一个力的作用，它的运动状态(速度)就会被改变．可见力是使物体运动状态发生改变的原因．物体如果受到一个与它前进方向相同的力，它的速度就增大；反之，如果受到的力跟它的运动方向相反，它的速度就会变慢甚至停下来．当然，也可能使物体运动方向改变．
3、一切物体都有保持运动状态不变的性质叫惯性．也就是说，静止的物体要保持静止，运动的物体总要保持匀速直线运动．
一切物体都有惯性，跟物体是以哪种状态(固态、液态、气态)存在无关；跟物体的运动情况(快慢、方向)无关，(存在与否)也跟物体质量大小无关．
4、惯性与惯性定律
惯性，一切物体都有保持原有运动状态不变的性质，跟物体位置、运动状态．是否受力都无关，这是无条件的．惯性是一切物体都具有的固有属性．牛顿第一定律描述的是，当物体不受力的作用时(由于惯性而表现出)的运动规律。所以也叫做惯性定律．它直接说明的是物体不受力的作用时，保持原有的运动状态不变，同时也使我们体会到力是使物体运动状态发生改变的原因．这就从本质上说明了力和运动的关系。
5、 惯性现象
物体表现出惯性的现象，我们经常遇到．当汽车突然起步时，乘客的脚和车一起向前运动，而人的上身由于惯性仍保持原来的静止状态，因此会向后倒；而行驶的汽车突然刹车，车内的乘客则会向前倾倒，这就是惯性现象．
我们在解释惯性现象的问题时一定要注意回答时表达的层次：首先分析研究对象“原来的运动状态”，其次分析哪部分受力的作用，运动状态发生改变；哪部分“由于惯性会怎样”最后再说明“所以…”。
典型例题：
例1、下列各种情况中属于运动状态不变的是（ ）
A、绕地球做匀速圆周运动的人造卫星
B、在斜面上沿直线匀速下滑的物体
C、抛出的石子
D、从高处掉下来的石子
解：物体运动状态不变是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态，即物体速度大小和方向均不发生变化．在B中物体沿直线下滑，说明其运动方向不变，匀速下滑说明其速度大小不变，所以运动状态不变．选择B．
分析：本题主要考查物体运动状态改变的含义。解题关键是抓住物体的运动状态包含两个因素：速度大小和运动方向，只要其中一个变了，运动状态就改变了．本题易错点是错选A，原因是在分析运动状态是否发生变化时，往往只从表面现象中单纯地考虑速度大小是否变化，而忽视了运动方向是否改变．
例2、下列事例中，不属于惯性现象的是（ ）
A、公共汽车靠站时，司机提前关闭发动机，让车滑行进站，可以省汽油
B、向任何方向抛出的石块，最后都会落到地面上
C、人从行驶的车上跳到地面时极易摔倒受伤
D、在匀速行驶的火车厢内的乘客竖直向上跳，最后仍落回地板上的起跳点
解： 选项A，C，D所讲述的现象，都可由惯性知识即物体要保持原有的运动状态来解释，都属于惯性现象，选项B所讲述的现象则是由于石块要受重力作用的缘故，无论向那个方向抛出，由于重力作用，最后都要落回地面，属于力的作用，使物体运动状态改变的事例。
答案：B
例3、子弹离开枪口后仍能高速飞行，是由于（ ）
A、受重力作用 B、受惯性作用
C、受火药的推力 D、子弹有向前的惯性
解： 离开枪口后的子弹的确会受到重力的作用，但不是向前飞行的原因，选项A错，惯性是一种性质，不是力，因此不能说“惯性作用”，选项B错；子弹在枪膛内，受到火药的推力，离开枪口后，不再受火药的推力，选项C错。
答案：D。
例4、关于力和运动的关系，下列说法正确的是 ( )
A．物体不受任何力作用时，一定保持静止
B．物体不受任何外力作用时，一定保持匀速直线运动
C．物体的运动状态发生改变时，它一定受到外力的作用
D．物体受到力的作用时，物体才能向前运动
解： 根据牛顿第一定律，力的作用效果是改变物体运动状态，如果物体不受任何外力，它的运动状态是不会改变的，也就是保持原有的运动状态不变，原来是静止的仍保持静止，原来运动的就保持匀速直线运动，本题选项A和B，在不知原先运动状态的情况下，就下结论显然是错误的．物体运动是不需要力来维护的．选项D错．如果物体运动状态发生改变，那一定是力的作用产生的效果．因此一定受到了力的作用．
答案：C
例5、用绳子栓住一个小球在光滑的水平面上作圆周运动，当绳子突然断裂，小球将( )．
A．保持原来的圆周运动状态 B．保持绳断时的速度做匀速直线运动
C．小球运动速度减小，但保持直线 D．以上三种都有可能
解： 原来小球受绳拉力作用在作圆周运动，当绳子突然断裂，小球在光滑水平方向上就没有再受到力了，因此小球将保持绳断时刻的速度大小和方向而运动．选B．
注意：此题很容易认为小球保持原来的圆周运动状态，原因是由于没有很好地理解牛顿第一定律的含义，主要是对“将保持静止状态或匀速直线运动状态”这句话的含义不清楚．
巩固练习：
1、物体在不受外力作用下，将（ ）
A、一定静止 B、一定作匀速直线运动 C、可能静止 D、以上说法都不对
2、汽车行驶的速度越大，则刹车后向前滑行的路程越长，有人说这是因为速度越大，惯性越大的缘故，他的话对吗？
3、 锤头松了，只要用手捏着锤柄在石头上撞击几下便能套紧锤头。为什么？
4、 汽车刹车时，乘客为什么向前倾倒？
5、飞机向某灾区投放救援物资时，是提前投掷还是到受灾点正上方投掷，为什么？
6、一摞象棋子叠放在桌面上，用一薄尺沿水平方向迅速打击最下面的棋子，会有什么现象？为什么？
答案解析：
1、
分析：牛顿第一定律指出，一切物体不受外力将保持运动状态不变。但此“物体”不知原来是静止还是运动的，故应选C。
2、
分析：这是一种最常见的错误回答，事实上惯性的大小与速度无关。
答：他的话是错误的。如果速度越大，惯性越大，那么速度越小，惯性就越小，速度为零（静止），惯性就没有，而静止的物体也有惯性。所以，他的说法是错误的。
3、
分析：本题的关键是要弄清锤柄撞击石头前，和锤头一起处于运动状态。
答：锤头和锤柄原来都处于运动状态，锤柄撞击石头时由运动状态突然变为静止状态，锤头由于惯性，继续保持运动状态，于是撞击几下便能套紧。
4、
分析：本题的关键是将人分成上半身和脚（下半身）两个部分
答：人原来随汽车一起运动，突然刹车时，由于摩擦，人的脚也由运动状态突然变为静止，人的上身由于惯性继续保持向前的运动状态，所以向前倾倒。
5、
应提前投放。因为物资和飞机一起运动，脱离飞机后，物资由于惯性要继续向前运动。若在正上方投放，物资将偏离受灾点。
6、
发生的现象是，最下的棋子被打出，上面的棋子留在原地并落在桌面上，因为棋子原来都处于静止状态，用薄尺打击，最下面的那枚棋子突然变为运动状态，上面的棋子由于惯性继续保持静止，并受重力作用，于是就发生上述现象。