5.1 牛顿第一定律 —【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第一册学案Word版含答案

第1节
牛顿第一运动定律
学案
学习目标：
1．了解人们对运动和力的关系的认识历程，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．知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象，知道惯性大小只与质量有关。
基础知识：
一．力与运动的关系
代表人物
主要观点
亚里士多德
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
伽利略
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
笛卡儿
如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向
．伽利略的理想实验
(1)斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到与原来释放时相同的高度。减小第二个斜面的倾角，小球仍将到达原来的高度，但是运动距离更长。当把第二个斜面放平时，小球要到达原有高度将永远运动下去。
(2)推理结论：力不是(填“是”或者“不是”)维持物体运动的原因。
二．牛顿第一运动定律及其意义
(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状态。
(2)意义
①揭示了物体具有的一个固有属性，即物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质——惯性。
②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。
惯性
(1)描述物体惯性的物理量是它的质量。质量大的物体惯性大。
(2)质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。
重难点理解：
1．对牛顿第一定律的理解
(1)运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：
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。
(2)牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态，它是利用逻辑思维进行分析的产物，不可能用实验直接验证。
2．牛顿第一定律的意义
(1)揭示了运动和力的关系
①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。
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。
揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性，即物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，因此牛顿第一定律也被叫作惯性定律。
3.对惯性的理解
(1)惯性与质量
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
①惯性是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的。
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，运动状态越易改变；惯性越大，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
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，惯性和物体是否有速度及速度的大小均无关。不能说“速度大惯性就大”。
(4)惯性与惯性定律
惯性不是惯性定律。惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性。惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵循的一条规律。
典例1、(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
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
典例2、关于物体的惯性，下述说法中正确的是(　　)
A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大
B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大
C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小
D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性，因此可飘浮起来
解析：A、D错：一切物体都有惯性，惯性大小只与物体的质量有关．惯性是物体本身的一种属性，与外界因素(受力大小及所处环境)无关．B错：静止的火车启动时，速度变化缓慢，是因为火车质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大．C对：乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，在相同力的作用下，运动状态容易改变．答案：C
巩固练习：
1.关于伽利略的理想实验，以下说法中正确的是(　　)
A．完全是理想的，没有事实为基础
B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映了自然规律
C．没有事实为基础，只是理想推理
D．以上说法都不对
2．交通法规中规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都应系上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害(　　)
A．车速太快　　　　　　　B．车速太慢
C．紧急刹车
D．突然启动
3．如图所示，小明用水平方向的力推一木箱．小明发现：用力推时，木箱才能运动；撤去推力，木箱便停下来．有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正确的是(　　)
A．木箱的运动需要力来维持
B．木箱由静止到运动需要力的作用，由运动到静止不需要力的作用
C．撤去推力，木箱停下来是木箱具有惯性的表现
D．撤去推力，木箱停下来是由于摩擦力的作用
4．关于牛顿第一定律，以下说法错误的是(　　)
A．牛顿第一定律又叫惯性定律
B．牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论
C．牛顿第一定律说明一切物体都有惯性
D．牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态
5．如图所示，小车上竖直放置一个小木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车碰到挡板时，车上的木块向右倾倒．下列分析正确的是(　　)
A．木块上部有惯性，下部没有惯性
B．惯性使木块具有倾倒的性质
C．小车碰到挡板时，木板上部受到了惯性力的作用而向前运动
D．木块底部受到摩擦力很快停止运动，上部没有受摩擦力由于惯性要继续运动
参考答案：
1.解析：伽利略的理想实验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．答案：B
2.解析：小汽车车速太快或太慢时，只要速度不发生变化，人就不会向前冲或向后仰，所以不会使人受伤，故选项A、B不符合题意；当紧急刹车时，车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人向前冲而受伤，故选项C符合题意；突然启动时，人会向后仰，有靠背支撑，安全带不起作用，故选项D不符合题意．答案：C
3.答案：D
4.解析：牛顿第一定律又叫惯性定律，选项A正确；牛顿第一定律是牛顿在伽利略实验的基础上，通过抽象推理总结出来的结论，选项B错误；牛顿第一定律说明一切物体都有惯性，选项C正确；牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态，选项D正确．答案：B
5.解析：惯性的大小与物体的运动状态无关，木块的上部与下部都有惯性，选项A错误；当小车碰到挡板后，由于惯性，木块具有保持原来的速度运动的性质，选项B错误；小车碰到挡板时，木块上部由于惯性才具有倾倒的性质，不能说受到了惯性力的作用而向前运动，选项C错误、选项D正确．
答案：D