2014-2015学年高中物理 4.1 牛顿第一定律课件 新人教版必修1

课件65张PPT。第四章　牛顿运动定律
1　牛顿第一定律一、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_______________。才能运动静止在一个地方2.伽利略的斜面实验：
(1)理想实验：让小球沿一个斜面从静止
状态开始向下运动,再让小球冲上第二个
斜面,如果没有摩擦,无论第二个斜面的
倾角如何,小球所达到的_________,若将
第二个斜面放平,小球将_____________。
(2)实验结论：_________________________。高度相同永远运动下去力不是维持物体运动的原因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,既不停下来也不偏离原来
的方向。同一速度同一直线【自我思悟】
1.关于力与运动的关系,亚里士多德和伽利略的观点分别是什么?
提示：亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因;伽利略认为,力不是维持物体运动的原因。2.伽利略在自己设计的理想斜面实验中,当第二个斜面放平时,真正观察到了在没有摩擦力作用时小球以恒定的速度运动下去了吗?
提示：在当时伽利略的实验中不可能真正观察到“无摩擦力作用时小球以恒定的速度运动下去”,因为摩擦力不可能完全消除,水平面也不可能造得无限长。二、牛顿物理学的基石——惯性定律
牛顿第一定律：一切物体总保持_____________状态或_____状
态,除非作用在它上面的力___________这种状态。牛顿第一定
律又叫_________。匀速直线运动静止迫使它改变惯性定律【自我思悟】
1.只要有力作用在物体上,物体的运动状态就会改变吗?
提示：只有当作用在物体上的合力不为零时,物体的运动状态才会发生改变。
2.当物体的运动状态发生改变时,一定是由于物体受到了力的作用吗?
提示：力是改变物体运动状态的原因,当物体的运动状态发生改变时,一定是由于物体受到了力的作用。三、惯性与质量
1.惯性：物体保持原来_________________或_________的性
质。
2.惯性的量度：_____是物体惯性大小的唯一量度。匀速直线运动状态静止状态质量【自我思悟】
1.下列两个物体中哪个物体的惯性大,为什么?
A.以10m/s的速度运动的质量为2kg的铁球
B.以1m/s的速度运动的质量为5kg的铁球
提示：B中铁球的惯性大。物体惯性的大小是由物体的质量大小决定的,质量越大,惯性越大;而物体惯性的大小与速度的大小无关。
2.物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性吗?
提示：不是。一切物体在任何状态下都具有惯性。【盲区扫描】
1.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。
2.牛顿第一定律不是实验定律。
3.物体在任何情况下都具有惯性,与运动状态无关。
4.力能改变物体的运动状态,但不能改变物体的惯性。
5.物体惯性的大小是由质量决定的,而不是由速度决定的。
6.物体的质量越大,惯性越大。一、对牛顿第一定律的理解　 深化理解
1.牛顿第一定律的得出：牛顿第一定律不是从实验中直接得出的,它是在大量实验基础上通过进一步的科学推理得到的。由于这个进一步科学推理得出的科学推论经受住了实践的检验,虽然无法直接验证,但仍具有科学意义。2.牛顿第一定律的意义：
(1)牛顿第一定律揭示了惯性的概念。定律中“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态”揭示了物体所具有的一种重要属性——惯性,即物体具有的保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。
(2)牛顿第一定律揭示了力与运动的关系。定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,这句话揭示了力与运动的关系的本质,即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。3.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。【微思考】
(1)在现实环境中,能找到不受外力作用的物体吗?牛顿第一定律能够通过实际实验验证吗?
提示：在自然界中,不受外力作用的物体是不存在的,但是当物体所受的合力为零时相当于不受力。由于自然界中不受外力作用的物体是不存在的,所以牛顿第一定律无法通过实际实验验证。(2)牛顿第一定律并非实验定律,但它具有重要的意义,它的意义体现在哪些方面?
提示：牛顿第一定律揭示了惯性的概念,指出一切物体在任何情况下都具有惯性;牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,指出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。【题组通关】
【示范题】(多选)关于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,是由于没有外力维持木块运动的结果
D.飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态【解题探究】(1)力对物体(质点)的作用效果：
①合外力不为零时,物体的运动状态_________;
②合外力为零时,物体的运动状态_______。
(2)物体运动状态的改变就是物体速度大小的改变吗?
提示：运动状态的改变包括物体速度大小的改变,如由运动到静止或由静止到运动,也包括物体速度方向的改变或大小和方向的同时改变。发生改变不改变【规范解答】选A、B、D。牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,A、B正确;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,是由于摩擦阻力的作用而改变了木块的运动状态,飞跑的运动员,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,C错误,D正确。【通关1+1】
1.(多选)(2014·惠州高一检测)关于牛顿第一定律,以下说法正确的是(　　)
A.牛顿第一定律是依靠实验事实,直接归纳总结得出的
B.牛顿第一定律是以可靠实验为基础,通过抽象出理想化实验而得出的结论
C.根据牛顿第一定律可知,力是维持物体运动的原因
D.根据牛顿第一定律可知,力是改变物体速度的原因【解析】选B、D。牛顿第一定律不是实验定律,但它是以可靠实验为基础,通过抽象出理想化实验而得出的结论,A错,B对;牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,指出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,C错,D对。2.(多选)(2014·茂名高一检测)由牛顿第一定律可知(　　)
A.物体的运动是依靠惯性来维持的
B.力停止作用后,物体的运动就不能维持
C.物体做变速运动时,一定有外力作用
D.力是改变物体惯性的原因【解析】选A、C。物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性,由于惯性的存在物体才保持原来的运动状态,A对;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,B错;当物体做变速运动时,运动状态发生了改变,一定有外力作用,C对;惯性是物体的固有属性,不因为力而发生改变,D错。3.(2014·厦门高一检测)在物理学史上,正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是(　　)
A.亚里士多德、伽利略
B.伽利略、牛顿
C.伽利略、笛卡儿
D.亚里士多德、笛卡儿【解析】选B。由物理学史可知,伽利略通过“理想斜面”实验推翻了“力是维持物体运动的原因”,而牛顿在大量实验的基础上,通过逻辑推理,归纳总结出了牛顿第一定律,即惯性定律。故选项B对,A、C、D错。【变式训练】(多选)下列物理现象中,可以用牛顿第一定律解释的是(　　)
A.必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来
B.物体如果向正北方向运动,其受外力方向必须指向正北
C.如果没有外力作用,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向
D.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【解析】选C、D。一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,直到有外力迫使它改变这种状态为止。没有外力作用时,物体可以做匀速直线运动,不一定静止,故A错误;物体向正北方向做匀速直线运动时,可以不受外力,当有向正北方向力的作用时,它向北运动的速度会变大,当有向正南方向力的作用时,它向北的速度会减小,但仍可以向正北方向运动,B错误;C、D两种说法均符合牛顿第一定律,C、D正确。【素养升华】
牛顿第一定律巧应用
(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状态的原因。
(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。 二、惯性的四种关系　 深化理解
1.惯性与质量的关系：
(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。
(2)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：
(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。
(2)力是改变物体运动状态的原因。惯性是维持物体运动状态的原因。力越大,物体的运动状态改变越快;惯性越大,物体的运动状态越难改变。
(3)惯性与物体的受力情况无关。3.惯性与速度的关系：
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量,惯性是物体本身固有的性质。
(2)一切物体都有惯性,并且惯性的大小由物体本身决定,与物体是否有速度及速度的大小无关。4.惯性与惯性定律的关系：
(1)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作用时所遵守的一条规律,属性不同于规律。
(2)惯性使物体保持原来运动状态,但能否保持取决于其受力情况。当物体不受外力(或所受合外力为零)时,物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。惯性定律揭示了物体的惯性,正因为物体有惯性,故物体的运动不需要力来维持。这是它们的联系。【微思考】
(1)沪杭高铁的列车最高时速可以达到400
多千米,是世界上最快的火车。有的同学
认为：火车变快了,其惯性变大了,所以难
刹车。他的认识正确吗?
提示：他的认识是错误的,惯性是物体的固有属性,火车提速后,其质量不变,惯性也不变。(2)某同学看到竖直向上抛出的篮球,他认为在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力,否则它不可能向上运动。他的观点对吗?为什么?
提示：该同学的观点是错误的。竖直向上抛出的篮球在空中继续向上运动,是因为篮球具有惯性,篮球的惯性要保持其原来的运动。篮球受到的重力和空气阻力的方向都竖直向下,不受向上的力的作用。【题组通关】
【示范题】(2014·怀化高一检测)关于惯性的大小,下列叙述正确的是(　　)
A.两个质量相同的物体,在阻力相同的情况下,速度大的不容易停下来,所以速度大的物体惯性大
B.两个质量相同的物体,不管速度大小,它们的惯性的大小一定相同C.推动地面上静止的物体,要比维持这个物体做匀速运动所需的力大,所以物体静止时惯性大
D.在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小【解题探究】(1)物体的惯性由什么因素决定?
提示：质量是物体惯性大小的唯一量度。
(2)物体所处的位置、物体的运动状态和受力情况对物体的惯性是否有影响?
提示：物体所处的位置、速度的大小和方向以及物体的受力情况对物体的惯性均无影响。【规范解答】选B。物体的惯性的大小是由物体的质量决定的,质量相同则惯性大小相同,惯性的大小与物体的位置、是否受力和如何运动均无关。故B正确,A、C、D错误。【通关1+1】
1.(2014·蒙自高一检测)下列关于惯性的说法中,正确的是
(　　)
A.物体只有在突然运动或突然停止时才有惯性
B.物体的质量越大或速度越大,其惯性也就越大
C.在太空中飞行的航天飞机内的物体,其惯性消失
D.惯性是物体的属性,与物体是否受力和运动无关【解析】选D。物体的惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,与物体的位置、是否受力和如何运动无关。故选项A、B、C错误,选项D正确。2.(多选)(2014·沈阳高一检测)关于惯性,下列说法正确的是
(　　)
A.惯性是物体固有的属性,惯性越大的物体,它的运动状态越难改变
B.同一物体运动时的惯性大于静止时的惯性
C.“嫦娥三号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性相同(燃料消耗忽略不计)
D.各种机床和发电机的底座做得很笨重,并用螺丝固定在地面上,目的是增大惯性【解析】选A、C、D。惯性的大小反映的是物体运动状态改变的难易程度,惯性越大的物体,它的运动状态越难改变,选项A对;同一物体在任何情况下惯性都是一样的,选项B错,选项C对;质量越大,物体的惯性越大,选项D对。3.(2014·唐山高一检测)行驶的汽车在刹车后能静止,这是因为(　　)
A.汽车的惯性消失了
B.汽车的惯性小于汽车的阻力
C.汽车受到平衡力的作用而静止
D.阻力的作用改变了汽车的运动状态【解析】选D。汽车原来是运动的,刹车后,汽车由于惯性仍保持原来的运动状态,继续向前运动;但在运动过程中会受到摩擦阻力的作用,所以最终要停下来,即这是由于阻力改变了汽车的运动状态。4.(2014·长春高一检测)关于物体的惯性,下列说法中正确的是(　　)
A.射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性减小了
B.战斗机在空战时,甩掉副油箱是为了减小惯性,提高飞行的灵活性
C.用力推一个处在地面上的物体,没有推动,原因是物体的惯性太大了
D.高速公路上要限速,是因为车速越大惯性越大【解析】选B。物体惯性大小是由质量量度的,与速度大小无关,选项A、D错误;战斗机甩掉副油箱后减小了质量,减小了惯性,运动状态易改变,提高了灵活性,选项B正确;推物体而物体不动是因为存在摩擦力,只要推力小于最大静摩擦力,物体就不动,与物体的惯性大小无关。选项C错误。【素养升华】
惯性的特性与表现形式
(1)惯性的特性：
①普遍性：惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。
②无关性：惯性与物体的运动状态无关,与物体所处的位置无关,无论物体处于怎样的运动状态、处于何处,惯性总存在。
③唯一性：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在物体所受合外力不为零时,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。 【资源平台】备选角度：牛顿第一定律与电路的综合应用
【示范题】有一仪器中的电路如图所示,其中
M是质量较大的一个金属块,将仪器固定在一
辆汽车上,汽车启动时,　　 　灯亮,原理
　　　　　　　　　　　　　　　　　;汽车
急刹车时,　　　　灯亮。【标准解答】汽车启动时,金属块由于惯性向后移动,使绿灯电路接通,绿灯亮;汽车急刹车时,金属块由于惯性向前运动,使红灯电路接通,红灯亮。
答案：绿　金属块由于惯性向后移动,使绿灯电路接通　红误区一　误认为运动的物体有惯性,静止的物体没有惯性
静止的物体总要保持静止(反抗从静到动),运动的物体总要保持运动(反抗从动到静),恰恰就是物体具有惯性的体现。所以说,不论物体静止还是运动都具有惯性。误区二　误认为运动速度大的物体惯性大
惯性的大小与物体运动速度的大小无关,它只与物体的质量大小有关,质量越大的物体惯性越大。例如,静止的篮球比静止的汽车容易运动起来;具有相同速度的篮球和汽车,篮球比汽车更容易停下来。误区三　误认为重力越小,惯性越小
例如,月球表面的引力只有地球的六分之一,宇航员在月球上即使背上一个质量很大的背包也不感到沉重,但走起路来却要十分小心,不能突然移动或突然停止。因为背包的重力小了,但惯性并没有减小(因背包的质量没有减小)。质量很大的背包具有很大的惯性,当行走的宇航员突然停下来时,背包由于具有惯性将会继续向前运动,宇航员就会像在地球上脚被东西绊了一样,向前倾倒。误区四　误认为惯性是一种特殊的力
产生这种想法的原因就是认为物体的运动需要力来维持。事实上,如果正在运动的物体所受的外力同时消失,物体是不会停止运动的,而是以外力消失时刻的速度做匀速直线运动。这充分说明物体运动不需要任何外力来维持。【案例展示】下面关于惯性的说法中,正确的是(　　)
A.人快速奔跑时要比正常行走时难以停下来,所以运动速度大的物体具有的惯性大
B.冰壶被运动员推出后能沿冰面继续向前滑行很长一段距离是由于冰壶受到了向前的“惯性力”
C.“神舟十号”发射升空时,飞船内的人所受的重力越来越小,惯性也越来越小
D.物体所含的物质越多,惯性越大【精讲精析】选D。惯性是物体的固有属性,惯性的大小与物体的运动状态及受力情况均无关,它仅取决于物体的质量大小,因此A、B、C错误;物体所含的物质越多质量越大,惯性越大,D正确。【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：【自我小测】
1.(2014·茂名高一检测)下列说法中正确的是(　　)
A.运动越快的汽车越不容易停下来,是因为汽车运动得越快,惯性越大
B.小球由于重力的作用而自由下落时,它的惯性就不存在了
C.一个小球被竖直上抛,抛出后能继续上升,是因为小球受到了向上的推力
D.物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性,与物体的速度大小无关【解析】选D。物体的惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,与物体的位置、是否受力和如何运动无关,故选项A、B错,选项D正确;小球被竖直上抛后能继续上升,是由于物体具有惯性,选项C错。2.下列判断正确的是(　　)
A.惯性是物体的固有属性之一,其大小与物体的运动速度是无关的
B.惯性是一种力,刹车时乘客受到一个向前的力,所以向前倒
C.跳远时人要助跑一段路再起跳,这是为了增大人的惯性
D.只有保持静止和匀速直线运动的物体才具有惯性【解析】选A。惯性是物体具有的一种固有属性,其大小由物体的质量决定,与物体的运动状态无关,A正确,D错误;惯性不是力,刹车时乘客向前倒是由于惯性的原因而非力的作用,B错误;惯性的大小与速度无关,C错。3.(2014·洛阳高一检测)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.物体只有运动时才有惯性
C.羽毛球可以快速扣杀,是因为羽毛球的惯性小
D.已知月球上的重力加速度是地球上的 ,故一个物体从地球
移到月球惯性减小为 【解析】选C。惯性是物体具有的一种固有属性,其大小由物体的质量决定,质量越小,惯性越小,C对;惯性与物体的运动状态和所受的重力无关,A、B、D错误。