高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律学案设计，共15页。学案主要包含了理想实验的魅力，牛顿第一定律，惯性与质量等内容，欢迎下载使用。

物理观念
(1)了解伽利略关于运动和力的关系的认识，了解他的理想实验和相应的推理过程．
(2)能准确叙述牛顿第一定律的内容，并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解．
(3)能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度．
科学思维
领会实验加推理的科学研究方法，培养学生科学推理和想象能力．
科学态度与责任
通过了解牛顿第一定律的发现过程，培养学生严谨的科学态度．
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________；没有力的作用，物体就要________．
2．伽利略的斜面实验：
(1)理想实验过程
①让一个小球沿斜面从________状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．
②如果没有________，小球将到达原来的________．
③如果第二个斜面倾角____________，小球仍将到达原来的____________，但是运动的距离更长．
④当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将________下去．
(2)实验结论：力不是________________________．
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________沿________运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．
[导学] 亚里士多德关于力与运动的观点
[理解] 理想实验的魅力
(1)谈“理想”：①接触面不可能绝对光滑；
②水平面不可能做得无限长．
(2)谈“实验”：理论实验，非真实的科学实验．
(3)谈“魅力”：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方法，在实验事实的基础上，进行合理外推．
二、牛顿第一定律
1．牛顿第一定律：一切物体总________匀速直线运动状态或________状态，除非作用在它上面的________迫使它改变这种________．这就是牛顿第一定律(Newtn's first law)．
2．惯性：物体这种保持原来________状态或________状态的性质叫作惯性(inertia)．
3．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：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．
[理解] 惯性的表现
汽车在高速行驶时紧急刹车，不会马上停下来，是因为汽车具有惯性，会滑行一段距离后才停下来，因此在行驶过程中需要保持车距．
三、惯性与质量
1．惯性：不同质量的物体，惯性的大小是不一样的，也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体________大．描述物体惯性的物理量是它的________(mass)．
2.质量：质量只有________，没有________，是标量．在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg.
[拓展]
〖总结·图汇要点〗
【思考辨析】
(1)必须有力作用在物体上，物体才会运动．( )
(2)物体的运动状态改变指的是速度的改变．( )
(3)任何物体只要运动状态不变，它一定不受外力作用．( )
(4)物体运动的速度越大，惯性越大．( )
(5)力无法改变物体的惯性．( )
探究点一 伽利略的理想实验及力与运动的关系
归纳总结
1.力和运动的关系
2.伽利略的理想实验推论：
力不是维持物体运动的原因，如果没有摩擦阻力，物体将一直运动下去．
典例示范
例1 理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论．如图所示，小球运动至斜面最低点时，没有速度损失．
①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度．
②两个对接的斜面，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，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．
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．下列对理想实验各步骤顺序的排列以及关于事实和推论的分类正确的是( )
A．顺序②①③④，①是事实，②③④是推论
B．顺序②③①④，②是事实，①③④是推论
C．顺序③②①④，③是事实，①②④是推论
D．顺序③①②④，④是事实，①②③是推论
素养训练1 (多选)关于物理学史，下列说法正确的是( )
A．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时才会运动
B．伽利略认为力不是维持物体运动的原因
C．牛顿认为力的真正效果是改变物体的速度，而不仅仅是维持物体的运动
D．伽利略根据理想实验推理出：如果没有摩擦力，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度持续运动下去
素养训练2 伽利略的理想斜面实验示意图如图所示，不计摩擦和空气阻力，下列说法中正确的是( )
A．该实验没有以可靠事实为依据，只是逻辑推理
B．小球在水平面上不受力的作用
C．小球沿右侧斜面上升的高度与其倾角有关
D．该实验否定了“力是维持物体运动的原因”的观点
探究点二 牛顿第一定律的理解及其应用
归纳总结
1.牛顿第一定律的物理意义
2．运动状态：
(1)描述物体运动状态的唯一因素——速度．
(2)速度是一个矢量，既有大小又有方向，所以运动状态改变有三种情况：①速度的大小变化，方向不变；②速度的方向变化，大小不变；③速度的大小和方向同时改变．
3．牛顿第一定律关键词的理解
典例示范
例2 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是( )
A．牛顿第一定律可以用实验直接验证
B．由于不受力的物体不存在，因此牛顿第一定律没有实际意义
C．牛顿第一定律就是惯性
D．当物体受到的外力为零时，物体可能做匀速直线运动
素养训练3 (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
探究点三 惯性的理解和应用
问题探究
仔细观察下列图片，分析下列问题
(1)如图甲，铅球质量越小，运动员投掷的距离越远，从运动和力的关系分析，这说明什么？







(2)如图乙，轰炸机为了携带更多的炸弹，质量很大，但是战斗机(图丙)质量都很小，为什么？这说明了什么？








归纳总结
1.惯性的三个特点
2.惯性理解的两点注意及表现形式
(1)惯性理解两注意
①注意一个“一切”，即一切物体具有惯性；
②注意一个“唯一”，即质量是惯性大小的“唯一”量度．
(2)惯性的表现形式
①在物体不受外力时，惯性表现为保持原来的运动状态．
②在物体受力时，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．
3．惯性与惯性定律：
提醒：物体具有惯性是没有附加限制条件的，而惯性定律是一种规律．
典例示范
题型1 惯性的理解
例3 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性．下列有关惯性的说法中，正确的是( )
A．乘坐汽车时系安全带可减小惯性
B．运动员跑得越快惯性越大
C．汽车在刹车时才有惯性
D．物体抵抗运动状态变化的“本领”是惯性
题型2 利用惯性分析实际问题
例4 如图所示，一个劈形物体A(各面均光滑)放在固定的斜面上，上表面水平，在其上表面放一个光滑小球B.劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线 D．垂直斜面的直线
素养训练4 漫画中的情景在公交车急刹时常会出现．为提醒乘客注意，公交公司征集到几条友情提示语，其中对惯性的理解正确的是( )
A．站稳扶好，克服惯性
B．稳步慢行，避免惯性
C．当心急刹，失去惯性
D．谨防意外，惯性恒在
素养训练5 如图为某机场为方便旅客通行，安装的一种水平电梯．下列说法正确的是( )
A．人刚踏上电梯时有向前倾的趋势
B．人刚踏上电梯时受到向前的摩擦力
C．电梯速度越大，人刚踏上电梯时的惯性越大
D．电梯速度越大，人刚踏上电梯时受到的摩擦力越大
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．笛卡儿 D．牛顿
2．(多选)大货车不能超载，也不能超速行驶，否则存在交通隐患，下列说法正确的有( )
A．大货车超载会导致惯性变小
B．大货车超载会导致惯性变大
C．大货车超速会导致惯性变大
D．大货车超速不会导致惯性变化
3．关于运动状态的改变，下列说法中正确的是( )
A．只要物体的速度大小不变，运动状态就不变
B．若物体的位移变化，物体的运动状态一定改变
C．若物体受到几个力的作用，其运动状态一定改变
D．物体受到的合外力为零，物体的运动状态一定不变
4．(多选)下列各图所示现象中，利用了惯性的是( )
A．自行车滑行 B．使锤子套紧
C．系好安全带 D．跳远助跑
5．如图所示，某同学面向车行驶方向坐在沿平直轨道匀速行驶的列车车厢里．这位同学发现面前的水平桌面上一个原来静止的小球突然向他滚来，则可判断( )
A．列车正在刹车 B．列车突然加速
C．列车突然减速 D．列车仍在匀速直线运动
1．牛顿第一定律
必备知识·自主学习
一、
1．才能运动 静止在某个地方
2．(1)静止 摩擦 高度 减小 高度 永远运动
(2)维持物体运动的原因
3．同一速度 同一直线
二、
1．保持 静止 力 状态
2．匀速直线运动 静止
三、
1．惯性 质量
2．大小 方向
【思考辨析】
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
关键能力·合作探究
探究点一
【典例示范】
例1 解析：伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论．②是可靠事实，因此放在第一步，①③④是在无摩擦情况下的理想化推论，所以理想实验的排列为②③①④，故选项B正确．
答案：B
素养训练1 解析：亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，有力作用在物体上，物体才会运动，没有力作用时它就静止，A正确；伽利略认为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，他认为水平面上的物体(有速度)若不受摩擦力，会保持原来的速度持续运动下去，B、D正确；牛顿第一定律揭示了力与物体运动的关系，即物体的运动不需要力来维持，力的作用效果是改变物体的运动状态(速度)，C错误．
答案：ABD
素养训练2 解析：伽利略理想斜面实验是以实验事实为基础，通过逻辑推理得出结论，故A错误．对水平面上的小球受力分析，小球受重力和支持力，故B错误．小球从左侧斜面上某高度处由静止滚下，再滚上右侧斜面，如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度，减小右侧斜面的倾角，小球在这个斜面上仍将到达同一高度，但这时它要运动得远些，故C错误．该实验说明力不是维持物体运动的原因，故D正确．
答案：D
探究点二
【典例示范】
例2 解析：牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的，但它是一条具有实际意义的物理规律，A、B错误；牛顿第一定律是描述运动和力的关系的定律，而惯性是物体的一种固有属性，C错误；由牛顿第一定律的内容可知D正确．
答案：D
素养训练3 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
探究点三
【问题探究】
提示：(1)这说明铅球质量越小，越容易获得更大的速度，即运动状态越容易改变，惯性越小．
(2)战斗机要求动作灵活，例如在极短的时间加速或转弯，以躲避来袭导弹，即战斗机要求运动状态容易改变，惯性小．说明物体的惯性大小与其质量有关．
【典例示范】
例3 解析：A错：乘坐汽车时系安全带不是减小惯性，是在紧急刹车时可以防止人由于惯性而飞离座椅，造成伤害．B、C错：质量是物体惯性大小的唯一量度，与速度的大小无关．D对：任何物体都有保持原来运动状态的性质，物体抵抗运动状态变化的“本领”是惯性．
答案：D
例4 解析：由于小球放在劈形物体A上，劈形物体A的上表面光滑，在劈形物体A下滑过程中，小球在水平方向上不受外力作用，则小球在水平方向上没有位移，仅沿竖直方向运动，故B正确．
答案：B
素养训练4 解析：惯性是物体具有的保持原来运动状态的性质，是物体固有的属性，不能被克服或避免，也不会失去，故A、B、C错误，D正确．
答案：D
素养训练5 解析：A错，B对，人刚踏上电梯时，人相对电梯有向后运动的趋势，则受到向前的摩擦力，从而会有向后倾的趋势．C错：人的惯性只由人的质量决定，与电梯的速度无关．D错：摩擦力的大小与相对速度无关．
答案：B
随堂演练·自主检测
1．解析：伽利略通过理想斜面实验得出“力不是维持物体运动的原因”，打破了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论，故B正确．
答案：B
2．解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体所具有的惯性大．大货车超载时质量变大，导致大货车惯性变大，A错误，B正确；惯性的大小与大货车的速度大小无关，C错误，D正确．
答案：BD
3．解析：运动状态的特征物理量是速度，速度是矢量，速度大小和方向都不变时运动状态才不变，A错误；位移变化而速度不变，说明运动状态不改变，B错误；力是改变物体运动状态的原因，物体受到几个力作用时，若合力为零，其运动状态就不变，C错误，D正确．
答案：D
4．解析：自行车原来处于运动状态，当不再蹬自行车时，由于惯性，自行车仍然能滑行一段距离，该现象是利用惯性，A正确；锤头和锤柄一起向下运动，当锤柄撞在地上静止时，锤头由于惯性继续向下运动，可以紧套在锤柄上，该现象利用了锤头的惯性，B正确；汽车高速行驶时，如果遇到紧急情况刹车，人由于惯性还要保持原来的高速运动，会撞到前面物体造成损伤，所以驾驶员要使用安全带，这是防止惯性带来的伤害，C错误；跳远运动员助跑是为了起跳前使自己处于运动状态，起跳后，人由于惯性会跳的更远，该现象是利用惯性，D正确
答案：ABD
5．解析：当列车加速时，小球由于惯性要保持原来的运动状态，相对于列车向后运动，即这位同学发现面前的水平桌面上一个原来静止的小球突然向他滚来的现象，故列车突然加速．
答案：B
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
代表人物
研究方法
观点与论断
亚里士多德
生活经验
力是维持物体运动的原因
伽利略
理想实验
(实验＋逻辑推理)
力不是维持物体运动的原因
笛卡儿
数学演绎法
不受力时，运动的物体将做匀速直线运动
普遍性
一切物体皆有惯性，惯性是物体的固有属性
相关性
惯性仅与物体的质量有关，与受力或运动情况等无关
唯一性
质量是惯性大小的唯一量度
惯性
惯性定律
基本含义
物体本身固有的一种属性
物体运动的规律(牛顿第一定律)
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无法用实验直接验证，它所描述的是一种理想状态，即不受力的状态
②当物体所受合力为0时，其效果跟不受力作用相同，但“所受合力为0”不能说成“不受力作用”
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)
随堂演练·自主检测——突出创新性 素养达标