教科版（2019）高中物理 必修第一册 4.1 牛顿第一定律课件

第四章　牛顿运动定律
第1节　牛顿第一定律
学习目标要求
核心素养和关键能力
1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。
2.理解牛顿第一定律的内容及意义。
3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。
4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
1.科学思维
能领悟科学实验的科学推理方法及其意义；能从不同的角度解决动力学问题。
2.关键能力
科学推理能力。
一、亚里士多德的运动理论
1.亚里士多德把运动分为两大类——______运动和______运动。在他看来，每个物体都有自己的固有位置，偏离固有位置的物体将做______________的运动。
2.亚里士多德认为：必须__________________，物体才能运动；没有力的作用，物体就要________________。
自然
受迫
趋向固有位置
有力作用在物体上
静止在某个地方
[想一想]
用力踢球，球才会运动起来，运动需要外力来维持吗？
提示　不需要。
二、伽利略的研究工作
1.伽利略的理想实验：让一个小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点__________的地点。减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍将达到______高度，但它要运动得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球到达同一高度时就会离得______。若将第二个斜面放平，球将永远运动下去。如图所示。
几乎等高
同一
更远
2.伽利略的观点：力不是______物体运动的原因。
3.笛卡儿的观点：不受其他物体的作用时，原来运动的物体将会做__________运动。
维持
匀速直线
[判一判]
(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。( )
(2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。( )
(3)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变。( )
√
×
√
三、牛顿第一定律　惯性与质量
(1)迅速打击杯子上的玻璃板，鸡蛋会落入杯子中，为什么？
(2)汽车安全带有什么作用？
1.牛顿第一运动定律：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.惯性：一切物体都有保持______________状态或______状态的性质，叫作惯性，因此牛顿第一定律也称为______定律。
3.惯性与质量：质量大的物体惯性____，质量是物体惯性大小的______。惯性是物体______属性。惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。
匀速直线运动
静止
匀速直线运动
外力
静止
惯性
量度
固有
大
[判一判]
(1)牛顿第一定律可以用实验验证。( )
(2)物体的速度越大，惯性越大。( )
(3)物体受力越大，惯性越大。( )
×
×
×
如图所示是冰壶在冰面上的运动图片，如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来；如果摩擦阻力很小，可以忽略，冰壶将永远运动下去。
■情境导入
探究
对牛顿第一定律的理解
试结合上述现象讨论：
(1)牛顿第一定律中的“直到有外力迫使它改变这种状态为止”说明运动与力有什么关系？
(2)根据牛顿第一定律思考，如果物体不受外力作用，物体将处于什么状态？
提示　(1)说明力是改变物体运动状态的原因。
(2)原来静止的物体，不受外力时，仍然静止；原来运动的物体，不受外力时，将永远做匀速直线运动。
■归纳拓展
1.牛顿第一定律的物理意义
(1)揭示了力与运动的关系
①力是改变物体运动状态的原因：物体受到力的作用，它的运动状态就一定发生改变，并且产生加速度。
②力不是维持物体运动状态的原因：物体若不受力，它将保持匀速直线运动或者静止状态。
(2)揭示了一切物体都具有的一种属性——惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。
(3)牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。
(4)牛顿第一定律无法用实验直接验证。它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态。
2.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。
[例1] (多选)下列说法中正确的是(　　)
A.牛顿第一定律是一条实验定律
B.牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持
解析　牛顿第一定律反映了物体在不受力的理想条件下所遵循的运动规律，不能通过实验验证，并非实验定律，选项A错误；牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，选项B、D正确；惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律则反映了物体在一定条件下的运动规律，选项C错误。
答案　BD
[针对训练1] (多选)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(　　)
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律
B.牛顿第一定律就是物体的惯性
C.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性
D.物体的运动状态发生变化时，必定受到外力的作用
解析　惯性是物体的固有属性，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关。牛顿第一定律(惯性定律)是物体在不受外力作用(或所受合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用。总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性。故选项A、C、D正确。
答案　ACD
■情境导入　
探究
对惯性的理解与应用
(1)如图甲所示，公交车突然快速启动时，车上站着的乘客身体为什么会向后倾倒？
(2)如图乙所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？
答案　(1)当公交车由静止突然快速启动时，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车运动，而上半部分由于要保持原来的静止状态，故向后倾倒。
(2)乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒。
■归纳拓展
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，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，物体的运动状态越容易改变；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属性。
(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.惯性的表现
(1)在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思。
(2)在受力的条件下，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。
温馨提示　运动的物体总要保持运动，物体的惯性总是以保持“原状”或者反抗“改变”两种形式表现出来。
[例2] 火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到火车上原处。这是因为(　　)
A.人跳起后，车厢内空气给他一向前的力，带着他随同火车一起向前运动
B.人跳起的瞬间，车厢的地板给人一个向前的力，推动人随同火车一起向前运动
C.人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已
D.人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度
解析　人跳起后，因人与空气及车在水平方向上速度相同，所以车厢内空气不能给人向前的力，A错误；人跳起时车厢地板给人竖直向上的力，B错误；人跳起后，在水平方向不受外力的作用，由于惯性人跳起后直到落地，仍保持与车相同的速度，因此人与车在水平方向上总是具有相同的位移，所以仍然会落回原处，C错误，D正确。
答案　D
[针对训练2] (多选)关于惯性的大小，下列说法错误的是(　　)
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.两个物体的质量相同，惯性就一定相同
C.推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大
D.在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小
解析　惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，质量相同的物体惯性相同，A错误，B正确；推动静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，是由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，不是由于静止的物体惯性大，静止时与运动时物体的惯性相同，C错误；同一物体的质量不变，在月球上和地球上惯性一样大，D错误。
答案　ACD