【学霸笔记】 23　第四章　第一节　牛顿第一定律 课件（57页） 高中物理粤教版必修1

(共57张PPT)
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第四章　牛顿运动定律
第一节　牛顿第一定律
[学习目标]　1．初步体会伽利略理想实验的魅力，知道理想实验是科学探究的重要方法．2．理解牛顿第一定律的内容及意义．3．理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．
必备知识·自主预习储备
知识点一　伽利略的理想实验
1．亚里士多德认为：维持物体运动需要____．
2．伽利略的理想实验
(1)斜面实验：将轨道弯成曲线，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到轨道另一边与原来的释放__________的点．减小另一边斜面的倾角，钢珠滚动的距离______，当另一边斜面放平，钢珠将__________________________．
(2)推理结论：物体的运动不需要____来维持．
力
高度相同
增大
以恒定的速度一直运动下去
力
3．笛卡尔的补充
笛卡尔认为：如果没有其他原因，运动的物体将继续以__________沿着一条直线运动，既不会________，也不会偏离原来的______．
知识点二　牛顿第一定律
1．内容：一切物体总保持______________状态或______状态，直到有______迫使它改变这种状态为止．
2．牛顿第一定律的意义
揭示了力和运动的关系：力是______物体运动状态的原因，而不是______物体运动的原因．
同一速度
停下来
方向
匀速直线运动
静止
外力
改变
维持
体验　1．(1)伽利略的理想实验是科学的理想实验． (　　)
(2)必须有力作用在物体上，物体才会运动． (　　)
(3)物体的运动状态改变指的是速度的改变． (　　)
(4)牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因． (　　)
√
×
√
√
知识点三　惯性
1．惯性定义：物体具有保持原来______________状态或______状态的性质称为惯性．
2．惯性是物体的__________，与物体的受力情况及运动情况______．
3．______是惯性大小的量度，质量越大的物体惯性______，质量越小则惯性______．
提醒　一切物体在任何情况下都具有惯性．
匀速直线运动
静止
固有属性
无关
质量
越大
越小
体验　2．(1)物体运动的速度越大，惯性越大． (　　)
(2)乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小． (　　)
(3)在宇宙飞船中的物体不存在惯性． (　　)
×
√
×
关键能力·情境探究达成
很多同学都很喜欢足球运动，在一次比赛中，对于被运动员踢出的在水平草地上运动的足球．
请探究：
(1)甲同学认为足球受重力、支持力、空气和草地的阻力，还有向前的推力，你认为他的观点正确吗？
(2)乙同学认为足球之所以会停下来，原因是足球受到阻力改变了其运动状态，你认为他的观点正确吗？
(3)足球停下的现象是否违背了牛顿第一定律？
提示：(1)不正确，足球没有受到向前的推力．
(2)正确．
(3)不违背．
考点1　伽利略理想实验
1．伽利略的理想斜面实验
甲　　　　乙　　　　丙
如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．
如果第二个斜面倾斜角度小，如图乙，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾斜角度，如图丙，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定的速度持续运动下去．
2．伽利略的思想方法
伽利略用“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．
伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它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．
伽利略的观点：在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度一直运动下去．
【典例1】　理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是实验事实，其余是推论．
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，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动．
(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列___________ (只要填写序号即可)．
(2)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．下列关于事实和推论的分类正确的是________．
A．①是事实，②③④是推论
B．②是事实，①③④是推论
C．③是事实，①②④是推论
D．④是事实，①②③是推论
②③①④
B
思路点拨：理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验，但是理想实验是建立在可靠事实的基础上的．
[解析]　本题考查对理想斜面实验的理解．只有②是事实，其他是推论．(1)排列顺序为②③①④；(2)应选B．
规律方法　对理想实验的认识
“理想实验”虽然叫作“实验”，但它同真实的科学实验是有区别的．真实的科学实验是一种实践活动，而“理想实验”则是一种思维的活动，前者是可以将猜想通过物理过程实现的实验，后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”．
[跟进训练]
1．(多选)图甲、乙分别表示伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究过程，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法．下列说法正确的是(　　)
A．图甲中通过对小球在斜面上运动的研究，合理外推得出小球自由落体运动是匀变速直线运动
B．图甲中先在倾角较小的斜面上进行实验，可以减小小球重力，使时间测量更容易
C．图乙中实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持
D．图乙中在左侧斜面上由静止释放小球，小球可运动到比释放点更高的位置
√
√
AC　[伽利略对自由落体运动的研究，设想物体下落的速度与时间成正比，因当时物体的瞬时速度很难测量，所以伽利略用数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比，因此要测量时间，由于自由落体运动的加速度较大，下落的时间很短，比较难测量，伽利略设计了让小球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，小球在斜面上运动的加速度较小，运动的时间较长，这样比较容易测量，伽利略做了上百次的实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推得出小球自由落体运动是匀变速直线运动，A正确，B错误；题图乙中实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，C正确；题图乙中在左侧斜面上由静止释放小球，小球不可能运动到比释放点更高的位置，D错误．]
考点2　牛顿第一定律
1．对牛顿第一定律的理解
(1)定性说明了力和运动的关系：
①力是改变物体运动状态的原因，或者说力是产生加速度的原因，而不是维持物体运动状态的原因．
②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态．
(2)揭示了一切物体都具有一种固有属性——惯性．因此牛顿第一定律也叫惯性定律．
2．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况
(1)速度的方向不变，只有大小改变(物体做直线运动)．
(2)速度的大小不变，只有方向改变(物体做曲线运动)．
(3)速度的大小和方向同时发生改变(物体做曲线运动)．
3．注意
(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的．
(2)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的．
【典例2】　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．一定不相碰
C．不一定相碰
D．无法确定
√
思路点拨：①小车上表面光滑且足够长，说明小车停止运动后，两小球在水平方向不受外力的作用，且不会滑离小车．②两小球随车一起运动，说明两球与小车的速度均相同．
B　[小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用．原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰，故选项B正确．]
规律方法　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，要把握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：一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象．
[跟进训练]
2．火车在长直水平轨道上匀速行驶，在门窗紧闭的车厢内，有一个人竖直向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为(　　)
A．人跳起时会得到一个向前的冲力，使他随火车一起向前运动
B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随火车一起向前运动
C．人跳起后，车在继续前进，所以人落下后必定偏向后一些，只是由于时间很短，偏后的距离太小，不明显而已
D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终具有相同的速度
√
考点3　惯性
1．对惯性的理解
(1)惯性是物体保持原状态的一种性质，是物体维持原运动状态的原因．
(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性．
2．惯性的表现形式
(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态．
(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变．
3．几个关系
(1)惯性与质量的关系：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：惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关．
(3)惯性与速度：一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关．
(4)惯性与惯性定律：惯性不是惯性定律，惯性是物体的一种固有属性，惯性定律是物体不受外力时所遵循的一条规律．
【典例3】　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．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
C．乒乓球可以快速抽杀是因为乒乓球的惯性小
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
√
思路点拨：惯性只与物体的质量有关，与速度、重力等均无关．
C　[物体的惯性大小与物体的运动状态无关，只与物体的质量有关，所以惯性与速度的大小无关，故选项A、B错误；乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的质量小，所以它的惯性小，故选项C正确；在月球上和在地球上，重力加速度的大小不一样，所以受到的重力的大小也就不一样，但质量不变，惯性也不变，故选项D错误．]
规律方法　惯性的特性
(1)普遍性：一切物体都有惯性．
(2)唯一性：质量是惯性大小的唯一量度．
(3)无关性：惯性大小与运动状态无关，与受力情况及所处位置无关．
[跟进训练]
3．某同学在乘坐公交车时，遭遇了如图所示的情况．报纸对此事进行了相关报道(如表所示)．请你根据所学知识回答下列问题．
遇险情急刹车　乘客受伤
本报讯　今天清晨6：30，21路公交车在行驶途中遇险，司机紧急刹车，有三名站在后排的乘客由于突然刹车失去惯性向前急冲而受伤……
(1)分析此时公交车的运动状态，并解释产生此现象的原因；
(2)指出这则报道中的错误之处．
[解析]　(1)当车突然刹车减速或向后倒车时，人的下半身随车一起运动，状态发生改变，人的上半身因为惯性保持原来的运动状态而身体前倾，公交车的运动状态是公交车突然刹车或突然减速；出现报道中的现象的原因是一切物体都具有惯性．
(2)当公交车突然刹车时，公交车和乘客的脚同时受到阻力的作用而停止运动，而乘客的上半身因为惯性继续保持向前的运动状态而向前倾倒；惯性是物体的固有属性，取决于物体的质量，与物体的运动状态无关，报道中的“突然失去惯性”说法是错误的．
[答案]　(1)公交车的运动状态是公交车突然刹车或突然减速；出现报道中的现象的原因是一切物体都具有惯性
(2)报道中的错误是“突然刹车失去惯性”
学习效果·随堂评估自测
1．以下说法符合物理学史的是(　　)
A．关于自由落体运动，伽利略认为，越重的物体下落越快
B．亚里士多德通过理想斜面实验得出结论：力是维持物体运动的原因
C．牛顿最早提出力不是维持物体运动的原因
D．牛顿第一定律又称为惯性定律，是利用逻辑思维对事实进行分析的产物
√
D　[关于自由落体运动，亚里士多德认为，越重的物体下落越快；伽利略认为同一地点，轻重物体下落一样快，发现亚里士多德关于落体运动的认识有自相矛盾的地方，故A错误；伽利略通过理想斜面实验得出结论：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，故B错误；伽利略根据理想斜面实验，最早提出力不是维持物体运动的原因，故C错误；牛顿第一定律又称惯性定律，牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验来直接验证，故D正确．]
2．下列关于惯性的说法正确的是(　　)
A．空间站中的物体由于处于失重状态会失去惯性
B．羽毛球可以快速扣杀，是因为羽毛球惯性小
C．静止的火车启动十分缓慢，说明火车静止时惯性较大
D．从高处下落的玻璃杯比从低处下落的玻璃杯容易碎，是因为前者惯性比较大
√
B　[惯性是物体的固有属性，在任何情况下都有惯性，失重时也有惯性，故A错误；物体的惯性只与物体的质量有关，羽毛球的质量小，惯性小，容易扣杀，故B正确；惯性与速度无关，故C错误；惯性与物体所处的位置高度无关，故D错误．]
3．关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(　　)
A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的
B．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因
C．惯性是物体的固有属性，物体的质量越大，惯性越大
D．物体保持静止或匀速直线运动状态时有惯性，加速时没有惯性
√
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．运动状态的变化是加速度的变化吗？
提示：不是．
2．牛顿第一定律是实验定律吗？
提示：不是．
3．惯性越大，物体的运动状态越难改变吗？
提示：是的．
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
?题组一　力和运动状态
1．下列关于运动和力关系的相关说法正确的是(　　)
A．牛顿第一定律是有实验基础的，随着科学技术的发展是可以用实验来直接验证的
B．伽利略用实验证明了物体的运动不需要力来维持
C．物体不受力时才能保持自己运动状态不变的特性称为惯性
D．笛卡尔认为，如果没有其他原因，运动的物体不会偏离原来运动的方向
√
课时分层作业(十五)　牛顿第一定律
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[牛顿第一定律是有实验基础的，即使随着科学技术的发展也不可以用实验来直接验证，选项A错误；伽利略在理想斜面实验的基础上经过合理外推得出了物体的运动不需要力来维持的结论，选项B错误；物体保持自己运动状态不变的特性称为惯性，与物体是否受力无关，选项C错误；笛卡尔认为，如果没有其他原因，运动的物体不会偏离原来运动的方向，选项D正确．]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
?题组二　牛顿第一定律
2．(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
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
ABD　[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．]
题号
1
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7
9
3．(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，物体就要停下来
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
√
√
题号
1
3
5
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4
6
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7
9
CD　[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，B错误．C、D两种说法均符合牛顿第一定律，C、D正确．]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
4．如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右水平拉动木块，小球可能落在桌面上的哪点(　　)
A．A点　　　　　
B．B点
C．O点
D．无法确定
C　[小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的运动状态不变，在重力的作用下，小球落在O点，故选C．]
√
题号
1
3
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2
4
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7
9
5．(多选)如图所示，物体B在气球A的带动下匀速上升，运动到某一时刻，连接A、B的绳子断了，关于A、B后来的运动情况正确的是(不考虑空气阻力)(　　)
A．A仍匀速上升
B．A以初速度v变速上升
C．B做自由落体运动
D．B做竖直上抛运动
√
题号
1
3
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2
4
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8
7
9
BD　[物体B与气球A整体匀速上升，气球的浮力与总重力等大、反向；绳子断后，由于惯性B仍有向上的速度，在重力作用下，B将做竖直上抛运动，C错误，D正确；对A，此时浮力大于A受到的重力，合力向上，所以A的运动状态发生变化，做变速运动，A错误，B正确．]
题号
1
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2
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7
9
?题组三　惯性
6．一碗水置于火车车厢内的水平桌面上．当火车向右做匀减速运动时，水面形状接近于图(　　)
√
A　　　 B　 　　C　　　　D
A　[火车向右减速运动，由于惯性，水具有保持原来运动状态的趋势，即继续向右运动，导致右侧水面高于左侧水面，故A正确．]
√
题号
1
3
5
2
4
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8
7
9
7．我国《道路交通安全法》中规定各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带．从物理知识的角度看，这是因为(　　)
A．系好安全带可以减小人的惯性
B．系好安全带可以增大人的惯性
C．系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害
D．系好安全带可以让人更加舒适
题号
1
3
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7
9
C　[质量是物体惯性大小的唯一量度，系好安全带不可以改变人的惯性，故A、B错误；安全带系在人的身上，对人有一定的作用力，可以改变人的运动状态，所以系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，故C正确，D错误．]
√
题号
1
3
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2
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6
8
7
9
8．(多选)如图所示，在沿东西方向直线运动的小车上，放一竖直木块，突然发现木块向西倒，则小车可能的运动情况(　　)
A．以很大的速度向东做匀速运动
B．向东做减速运动
C．向东做加速运动
D．向西做减速运动
√
题号
1
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7
9
CD　[若小车以很大的速度向东做匀速运动，木块原来的速度与小车相同，木块不会向西倒；若小车向东做减速运动，木块由于惯性保持原来速度，相对小车向东倒，选项A、B错误。若小车向东做加速运动，木块由于惯性保持原来的速度，相对小车向西倒；若小车向西做减速运动，木块由于惯性保持原来的速度，相对小车向西倒，选项C、D正确．]
√
题号
1
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9
9．大型油罐车内部设置了一些固定挡板，如图所示，油罐车在水平路面上行驶，下列说法正确的是(　　)
A．油罐车匀速前进时，油没有惯性
B．挡板间油的质量相对小，可以有效增加变速时油的涌动
C．油罐车加速前进时，油的液面前低后高
D．油罐车减速前进时，油的液面前低后高
题号
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C　[物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，称为惯性．惯性是物体的一种固有属性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度，质量是对物体惯性大小的量度，与运动状态无关，故A错误；惯性表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度，汽车加速或者减速时由于运动状态变化，大型油罐车内部设置了一些固定挡板后挡板间油的质量相对小，可以有效减小变速时油的涌动，故B错误；汽车加速或者减速时由于运动状态变化，运输的油必然发生涌动，油罐车加速前进时，车体加速，而油由于惯性仍然相对车体向后涌动，油的液面前低后高；油罐车减速前进时，车体减速，而油由于惯性仍然相对车体向前涌动，油的液面前高后低，故C正确，D错误．]
谢 谢！