人教版（2024）八年级下册（2024）第八章 运动和力第1节 牛顿第一定律完美版教学课件ppt

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玩滑板车时，滑板车运动一段时间后会停下来，再次蹬地，滑板车又会继续运动下去。你认为运动需要力来维持吗?
第1节 牛顿第一定律
1. 通过实验，确认阻力对物体运动的影响。2. 经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。3. 能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
1. 阻力对物体运动的影响2. 牛顿第一定律3. 惯性4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
拉小车，小车走；不拉小车，它就停下来。
只有不断地给足球施加力，它才会一直运动，不然就会停下来
地面上物体的"自然本性"是静止的，要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力；不受力而能够一直运动的物体是不存在的。
物体的运动并不需要力来维持，运动物体如果不受其他力的作用，将会一直运动下去。
小车开始运动是因为受到拉力，不拉之后停下来，是因为受到阻力
足球开始运动是因为受到人踢球的力，最后在地面停下来是因为受到地面的阻力
力是维持物体运动的原因
物体的运动不需要力来维持
2. 实验探究：阻力对物体运动的影响
【设计实验】让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。【实验器材】小车、斜面、毛巾、棉布、长木板、刻度尺等。
【进行实验与收集证据】（1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。
（2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。（3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。
【分析论证】对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到了阻力的作用。小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越大，速度减小得越慢。 对上述实验结论进一步推理得出：如果运动的物体受到的阻力为0，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。由此可以说明伽利略的说法是正确的，即物体的运动不需要力来维持。
运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。如果运动的物体受到的阻力为0，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
视频演示——《探究阻力对物体运动的影响 》
（1）实验方法 ①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，使小车到斜面底端时具有相同的初速度；②转换法：通过小车在水平面上滑行距离的长短来间接判断小车所受阻力大小；③科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。
（2）对小车受力情况的分析 小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。 （3）本实验选用小车而不选用木块的原因 相同条件下，小车受到的阻力较小，实验现象较明显。
【例题1】小华用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响。他在水平台面上分别铺上材料不同的物体，让同一小车从同一斜面上的相同高度由静止滑下，在小车停下的位置分别作上标记a、b、c。（1）实验中让同一小车从同一斜面的相同高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时的_______相同。（2）若水平台面上铺的分别是毛巾、木板、棉布，则标记c位置是小车在________表面运动时停下的位置。
（1）同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时的速度相同。（2）三种表面，木板表面最光滑，受到的阻力最小，速度减小的最慢，小车运动的距离最远，则标记c是小车在木板表面下停下的位置。
（3）由实验现象可以得出结论：水平面粗糙程度越小，小车运动的距离越_____；由此说明小车受到的阻力越小，速度减小得越____。（4）对上述实验进行分析并进一步推理：运动的物体在没有受到阻力的作用时，将 _______________________。（5）上述探究实验中用到的科学研究方法有控制变量法和_____。
（3）由图知水平面越光滑，小车受到的阻力越小，运动的距离越远，说明小车速度减小的越慢。（4）实验中小车受到的阻力越小，滑行的距离越远，速度减小的越慢，故推理可得：运动的物体在没有受到力的作用时，以恒定不变的速度运动下去。（5）如果水平面绝对光滑，运动的小车不受阻力，小车将会一直运动下去，做匀速直线运动，这种研究方法是科学推理法。
以恒定不变的速度运动下去
1. 牛顿第一定律的建立过程
（1）伽利略及其思想实验1632年意大利物理学家伽利略做了著名的斜面实验。
在轨道的一边释放一颗钢珠，如果忽略摩擦力带来的影响，发现钢珠从左边滚下后，再从右边的斜面滚上，钢珠将上升到与左边释放高度相同的点；若将右边的倾斜角减小，钢珠还是上升到原来的高度，但通过的路程比原来更长；假设右边的轨道为水平，钢珠想要达到原来的高度，但是钢珠无法达到原来的高度，钢珠将永远运动下去。
伽利略结论：水平表面越光滑，钢球滚动时受到的阻力越小，通过的距离越长，速度减小得越慢。如果运动的物体受到的阻力为0，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
1644年法国物理学家笛卡儿补充了伽利略的结论，提出：如果运动物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动。
1687年物理学家牛顿分析类似实验，总结伽利略等人的研究成果，得出牛顿第一定律。
1687年，牛顿在笛卡尔、伽利略等人工作的基础上，撰写《自然哲学的数学原理》，摆脱旧观念的束缚，把惯性定律作为第一原理正式提了出来：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外力迫使它改变这种状态为止。提出保持匀速直线运动和静止状态是物体的固有属性的观点。
2. 牛顿第一定律
（2）对牛顿第一定律的理解 ①“一切物体”说明该定律对所有物体都是普遍适用的。②“没有受到力的作用”是指定律成立的条件。“没有受到力的作用”包含两层意思：一是该物体不受任何外力的作用，这是一种理想化的情况，实际上是不存在的；二是该物体所受力的合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何外力作用时的作用效果。
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运动状态。
③ “或”指两种状态必居其一，不能同时存在。也就是说，如果没有受到力的作用，原来静止的物体仍保持静止状态，而原来运动的物体将保持原来的速度大小和方向继续做匀速直线运动。④牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括出来的。由该定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。
⑤牛顿第一定律说明了力和运动的关系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。若不受力，则运动状态不改变；反之，如果物体的运动状态发生了改变，则一定受到了力的作用。
运动的滑板车如果不受阻力，根据牛顿第一定律，滑板车在水平地面上将保持原有的运动状态一直运动下去。实际上滑板车始终会受到阻力，导致它的运动越来越慢，即运动状态不断改变。物体运动状态之所以发生了改变，就是因为物体受到了力的作用。
【例题2】关于牛顿第一定律，下例说法正确的是（　 ）A．牛顿第一定律是用实验直接得到的一个科学的结论B．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理而概括出来的，是一个科学的理论C．牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力作用时，能同时保持静止状态和匀速直线运动状态D．牛顿第一定律是理论推出的，所以不一定是正确的
牛顿第一定律的内容：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或者匀速直线运动状态。牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上通过推理概括得到的科学的结论。故ACD错误，B正确。
第1节 牛顿第一定律
1. 现象探究：惯性现象
分析：当汽车刹车时，人的脚部与车厢接触停止运动，但是人体的上部分仍要保持它原来的运动状态，所以会向前倾。
（1）刹车前倾我们站在行驶的汽车中，当急刹车时，会往前倒。
（2）鸡蛋落杯如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。
分析：当快速水平弹动硬纸片时，硬纸片飞出，但是静止的鸡蛋要保持它原来的静止状态，鸡蛋会落入水杯中。
（3）投球运动员在投（踢）球时，当把球投出后，球仍然继续向前飞。
分析：当把球投出后，球离开手时，仍要保持它原来的运动状态（离开手时的速度和方向），所以会继续向前飞。
牛顿第一定律又被称为惯性定律。
（1）惯性物体不受力的作用时，为什么会保持原来的静止状态或运动状态呢？原来，这是物体固有的一种性质。
（2）理解惯性①惯性的普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性。②惯性大小的决定因素：惯性的大小由物体的质量决定，质量越大，惯性越大。与物体的形状、运动状态、位置、受力情况等无关。
③惯性与牛顿第一定律的区别 惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。
惯性是物体自身的一种性质；与外界条件无关
力是物体对物体的相互作用，一个物体不会产生力
力有大小、方向和作用点
惯性只有大小，只与质量有关
应说“由于惯性”“具有惯性”，不能说“惯性力”“受到惯性” 等
应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等
3. 利用惯性解释有关现象
（1）实例分析①跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？
【分析】跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。
②如图所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗？
【分析】静止的小球没有受到击打力的作用，有保持原有静止状态的性质，所以没有随金属片飞出，而是落入支座上的凹槽中。
（2）总结：用惯性解释有关现象的方法
（1）跳远跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩。（2）锤头变紧锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。
（3）投掷这些现象的共同特点是增加了物体脱离手时的运动速度，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越远。
（1）交通事故与惯性交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。行驶的车辆在遇到紧急情况下刹不住车，最主要的还是由于惯性，汽车刹车后，即使轮子不转了，但是由于惯性，汽车还会向前滑动一段距离，如果此时前面有车子离得太近，就会发生交通事故。
5. 惯性的危害和防范
（2）防范措施交通法规定：车辆必须安装安全气囊；乘坐交通工具时，要系安全带；车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离。
实验演示——《惯性现象》
【例题3】下列关于惯性的说法中，正确的是（　　）A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性就被克服了C．质量越大的物体惯性越大D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况有关
ABD．一切物体在任何情况下都有惯性，物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关，所以人走路时有惯性，被绊倒时也有惯性，受外力作用后仍然有惯性，故ABD错误；C．惯性是物体的固有属性，惯性大小只跟物体的质量有关，质量越大的物体惯性越大，故C正确。故选C。
【例题4】如图，汽车头枕能在下列何种情形中保护司机（　 ）A．前行时突然刹车 B．前行时撞上前车C．静止时受到前车撞击D．静止时受到后车撞击
头枕是为了减小司机突然向后仰带来的伤害。A．前行时突然刹车，司机的下半身随车子减速，上半身由于惯性保持原来的运动状态，司机会向前倾，故A不符合题意； B．前行时撞上前车，车子减速，司机的下半身随车子减速，上半身由于惯性保持原来的运动状态，司机会向前倾，故B不符合题意；C．静止时受到前车撞击，车子会向后运动，司机的下半身随车子一起向后运动，上半身由于惯性保持静止，司机会向前倾，故C不符合题意；D．静止时受到后车撞击，车子会向前运动，司机的下半身随车子一起向前运动，上半身由于惯性保持静止，司机会向后仰，故D符合题意。故选D。
运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。如果运动的物体受到的阻力为0，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。①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运动状态。②力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。③建立过程：在经验事实的基础上，通过科学推理得出。①惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这种性质叫作惯性。②惯性是物体本身的一种属性。一切物体在任何情况下 都具有惯性。物体的质量越大，惯性越大。③会解释惯性现象；会利用惯性、会防范惯性带来的危害。
1. 同学们在一起讨论运动和力的关系。甲同学认为，一切物体只有受力才能保持匀速直线运动，不受力总是静止的；乙同学认为，一切物体只有受力才能保持静止状态，不受力总是做匀速直线运动。他们的说法对吗？为什么？
他们的说法都不对。物体受力后，运动状态要发生变化，不可能保持匀速直线运动状态或静止状态。如果物体没有受力，根据牛顿第一定律，物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。换言之，物体不受力时，就可以处于匀速直线运动状态，也可以处于静止状态。
2. 如图所示，用力击打一摞棋子中间的一个，该棋子飞出，而上面的棋子落下。你能解释这是为什么吗？
击打棋子前，棋子是静止的。击打其中一个棋子后，这一棋子因受击打力而飞出，上面的棋子由于惯性保持原来的静止状态，不会飞出，但因重力的作用而落下。
3. 分析下列现象是怎样利用惯性的？（1）通过拍打衣服清除衣服上面的浮灰。（2）标枪运动员为取得好成绩，掷标枪前需要助跑。
（1）拍打衣服前，浮灰在衣服上是静止的。拍打衣服后，衣服因受力改变运动状态而振动，浮灰由于惯性，还要保持原来的静止状态。所以浮灰与衣服分离，即通过拍打衣服，清除了上面的浮灰。（2）标枪运动员携带标枪助跑，目的是要标枪能在出手前具有一定的速度，从而利用标枪自身的惯性，使他在空中继续前进。
4. 在一列匀速直线行驶的列车内，一位同学相对于车厢竖直向上跳起，他是否会落在车厢内原来的起跳点？说出你的理由。
会落在车厢内原来的起跳点。原因是，起跳前该同学与车一起向前运动，起跳以后，由于惯性他还要保持原来的运动状态与车一起向前运动，所以落下后还会落在车厢内原来的起跳点。
5. 在生活中，我们有时需要采取措施防止惯性可能带来的危害。除了课本中列举的事例，请另处举出一个生活中防止惯性带来危害的例子。
在雨雪天等恶劣天气条件下，路面湿滑，车辆的制动距离会增加。为了防止因惯性导致的交通事故，驾驶员应减速慢行，保持安全距离，以便在紧急情况下有足够的时间和距离来刹车‌。
1. 2022年3月23日，老师带领同学们一起集中收看了中国空间站进行的第二次太空授课，其中，为了验证牛顿第一定律，宇航员王亚平拿着冰墩墩转身面向叶光富，王亚平抛出冰墩墩后，冰墩墩将（　　）A．沿抛物线快速下落 B．竖直下落C．沿原方向加速运动 D．沿原方向匀速运动
王亚平抛出冰墩墩后，因冰墩墩处于失重状态，所以可以认为它所处于理想状态——不受任何力的作用，根据牛顿第一定律可知，它将沿原方向匀速运动，故D符合题意，ABC不符合题意。
2. 下列事例中利用惯性的一组是（　　）①火车进站前，撤去动力，仍能进站②高速路上汽车要限速行驶③上岸后的鸭子，振动翅膀，把身上的水抖掉④用力拍打被子，使被子上的灰尘落下A．②③④ B．①③④ C．①②④ D．①②③④
①火车进站前，撤去动力，仍能进站，是利用了火车的惯性；②高速路上汽车要限速行驶，是为了防止由于惯性带来伤害；③上岸后的鸭子，振动翅膀，把身上的水抖掉，是利用了水的惯性；④用力拍打被子，使被子上的灰尘落下，是利用了灰尘的惯性。所以利用惯性的是①③④。故B符合题意，ABD不符合题意。
3. 《中华人民共和国道路交通安全法》第五一条规定“机车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带”。结图可知，汽车紧刹车，安全带可以（ ）A．减小驾人车运动的惯性作用B．减小汽高速行而具有的惯性C．增大因汽车高速行驶具有的惯性D．减小因惯性对驾人员造成的伤害
A．惯性是物体保原运动状态不变的性质，不是力，不能说惯性的作用，故A不符合题意；BC．惯性的小只与物体质有在汽车驶过中，汽车或驾驶员质量不变，所以其惯性大小不变，故BC不符合题意；D．乘坐机车使用安全带，是为了减小急刹车时，乘驾人员由于惯性向前倾斜带来的伤害，故D符合题意。
4. 打篮球是大家喜爱的体育运动。如图所示是向空中斜抛出去的篮球的运动轨迹，忽略空气阻力，下列说法中正确的是（　　）A．篮球在上升过程中惯性变小B．篮球落向地面是由于篮球具有惯性C．篮球能继续向前运动，是因为受到惯性力的作用D．篮球在上升、下降过程中，惯性大小不变
AD．物体惯性大小只与物体质量有关，与运动状态无关，所以篮球在上升、下降过程中，惯性不变，故A错误，D正确；B．篮球落向地面是由于篮球受到重力作用，重力的方向是竖直向下的，故B错误；C．篮球离手能继续运动，是因为篮球具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性力作用，故C错误。
5. 如图（a）所示，木块与小车一起做匀速直线运动，当小车的运动状态发生变化时，木块的状态如图（b）所示。把木块换成盛有水的烧杯，重复上述过程，烧杯中水面的状态分别如图（c）和（d）所示。由图（a）（b）或（c）（d）可知，小车运动状态变化的可能情况是___________________。若实验时小车上表面绝对光滑，则木块将会一直做______________，得到上述结论是利用了木块和水都具有________________的性质。
木块或水杯中的水，刚开始若与小车一起向左做匀速直线运动，当小车突然加速时，木块或水杯中的水的下端在摩擦力作用下，与小车一起加速，而上端由于惯性，会保持原来的运动状态，故向右倾倒。若与小车一起向右做匀速直线运动，小车突然减速，木块或水杯中的水下端受到摩擦力而与小车一起减速，上端由于惯性会保持原来的运动状态继续向前运动，从而向右倾倒。小车上表面绝对光滑，则木块在水平方向不受力，由牛顿第一定律可知，物体在不受力时会保持静止状态或匀速直线运动状态。物体具有保持原来运动状态的性质，称之为惯性。
6. 在“探究阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。（1）实验时要固定斜面，并将小车从斜面上同一位置由静止释放，目的是_________________________________；（2）分析图中运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越___ （选填“快”或“慢”）；
使小车在滑到水平面时的初速度相同
（1）为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下.（2）小车在毛巾表面上滑行受到的阻力大，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越快，行驶的距离越短。
（3）从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平面上做________________；（4）如图，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，则_________（选填“需要”或“不需要”）重做本实验以获取可靠的证据；（5）在本实验中，“小车在水平面上运动的距离”反映的是____。A．小车所受阻力值的大小 B．阻力对小车运动的影响情况 C．A、B选项均正确