高中物理人教版（2019）必修第一册导学案 第四章 第一节 牛顿第一定律 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版（2019）必修第一册导学案 第四章 第一节 牛顿第一定律 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 301.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-12-18 18:19:03 | ||
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文档简介
第四章 运动和力的关系
第1节 牛顿第一定律
教学设计
问题与目标
能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述。
能清楚地描述伽利略关于力与运动的观点，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论。
准确描述牛顿第一定律（惯性定律），并能对定律有较为深入的理解，体会定律深刻的思想性及认识问题的本质性。
理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的唯一量度。
重点与难点
理解力与运动的关系。（重点）
理解牛顿第一定律，认识惯性与质量的关系。（重点）
惯性与质量的关系（重点）
教学准备
教师要求
课件
学生要求
复习初中所学的牛顿定律，预习这一节课程
教学过程
一、导入新课
1.我国公安交通部门规定，从1993年7月1日起，各种小型汽车前排乘坐的人（包括驾驶员）必须系好安全带，这是为什么？
2.在滑冰运动中，滑冰运动员如果不用力，他会慢慢停下来吗？这是否与牛顿第一定律矛盾呢？
二、新课教学
（一）理想实验的魅力
1.回顾历史
代表人物 基本观点(对力和运动关系的认识)
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，物体就处于静止状态
伽利略 如果没有摩擦阻力，水平面上运动的物体将保持这个速度一直运动下去，因此力不是维持物体运动的原因
笛卡儿 如果运动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，既不停下来也不偏离原来的方向
在科学家探索自然地奥秘时，就是在进行破案，有时显而易见的现实现象往往把人们引导错误的道路上而不自知。像“最博学的人”亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”，就是被现实现象引向歧途的代表，这也是物理学史的“经典”错误。
2.伽利略的斜面实验：
即便前人（亚里士多德）提出了错误的观点，也没有影响后人对自然真理的探索。伽利略通过理想斜面实验提出了新的研究方法（事实与逻辑推理相结合），推翻了亚里士多德持续了很久的错误。实验过程如下：
(1)将两个对称的斜面末端平滑地对接在一起．让小球沿一个斜面从静止滚下来．小球将滚上另一个斜面．
(2)(推论)如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度．
(3)(推论)减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来释放时的高度．
(4)(推论)继续减小第二个斜面的倾角，最后变成水平面，小球将沿水平面永远运动下去．
(5)(结论)物体在水平面上做匀速运动时并不需要外力来维持．
（二）牛顿第一定律
1. 牛顿在前人的工作基础上，提出了动力学的一条基本定律：牛顿第一定律
定义：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。
注意：牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，不是实验定律，但是由它得出的结论，都经历了广泛、严谨的事实检验．
2.惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。所以牛顿定律也叫惯性定律。
（三）惯性与质量
牛顿第一定律涉及两个重要的物理概念：力和惯性。那么力是决定惯性的因素吗？
思考1
参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱(如图)以减小质量，这是为什么呢？你能解释一下吗？
提示：战斗机在执行战斗任务时，为了使自己便于调节，灵活运动，就要抛掉副油箱以减小惯性，更容易改变原有的运动状态。
思考2
公路上奔驰的汽车，速度越大，刹车后停下来所用的时间越长，这些说明速度越大惯性越大吗？
提示：相同速度的大客车比小汽车更难刹车停下来，说明质量越大，运动状态越难改变．
1．惯性的特点：
普遍性 惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性
无关性 惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关
唯一性 质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大
2.惯性的表现形式：
(1)不受力时，惯性表现为“保持”“原来的”运动状态，有“惰性”的含义．
(2)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，运动状态越难以改变．
（四）知识拓展
1．惯性参考系
牛顿第一定律的表述中，不受力的物理要么匀速运动，要么保持静止。这时选取的参考系一般都是地面。那么，当我们坐在正在启动的汽车中时，去看路边的树木，树木是在加速向我们的后方运动的，那这时树木受力了吗？是否满足牛顿第一定律呢？
很明显，从我们的角度看过去，树木并没有受力，但树木也没有满足牛顿第一定律中的匀速直线运动或静止，是不满足牛顿第一定律的。这是因为，上述问题并不是在惯性系的背景下进行的。那什么是惯性系呢？
定义：如果在一个参考系中，一个不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系。
三、课堂小结
1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
2.伽利略得到力和运动关系的研究方法。
3.牛顿第一定律的内容。
4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
四、作业设计
完成课本第82页练习题。
课堂练习
1.意大利著名物理学家伽利略开科学实验之先河，奠定了现代物理学的基础。图示是他做了上百次的铜球沿斜面运动的实验示意图。关于该实验，下列说法中错误的是( )
A.它是伽利略研究自由落体运动的实验
B.伽利略研究发现：斜面倾角一定，从不同高度开始滚动，小球的加速度各不相同
C.伽利略设想，图中斜面的倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动
D.伽利略认为，若发现斜面上的小球都做匀加速直线运动，则自由落体运动也是匀加速直线运动
2.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )
A．如果斜面光滑，小球将上升到与点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
3.下列说法中正确的是( )
A.亚里士多德发现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
B.伽利略在对亚里士多德关于物体下落论断的怀疑下，做了著名的斜面实验，并应用实验观察和逻辑推理，得出轻重物体自由下落一样快的结论
C.伽利略在亚里士多德、笛卡尔等科学家关于力与运动关系研究的基础上，运用理想实验和归谬法得出了惯性定律
D.牛顿第一定律是通过多次实验总结出来的一条实验定律
4.在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动叙述正确的是（ ）
A.小车可能突然向左加速运动 B.小车可能突然向左减速运动
C.小车可能突然向右加速运动 D.小车可能突然向右减速运动
5.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）
A.不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义
B.牛顿第一定律是从实验现象归纳总结出来的
C.牛顿第一定律表明，物体在任何状态下都具有惯性
D.牛顿第一定律表明，外力的作用会改变物体的惯性
6.关于惯性，下列说法正确的是( )
A.静止的火车启动时，速度变化缓慢是因为火车静止时惯性大
B.乒乓球可以迅速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故
C.在月球上举重比在地球上举重容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小
D.在宇宙飞船内的物体不存在惯性
答案以及解析
1.答案：B
解析：题图所示实验是伽利略研究自由落体运动的实验，在本实验中，伽利略将实验和逻辑推理和谐地结合在一起，如选项A、C、D所述。斜面倾角一定，从不同高度开始滚下，小球的加速度相同，故选项B所述是错误的。
2.答案：A
解析：从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是：如果不受阻力，就会升到与O点相等的高度，A项符合题意；而其他选项都不是由该实验直接得到的，需要进一步推理或其它实验验证，BCD三项不符合题意
3.答案：B
解析：根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
A.伽利略发现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，故A错误；
B.伽利略在对亚里士多德关于物体下落论断的怀疑下，做了著名的斜面实验，并应用实验现察和逻辑推理，得出轻重物体自由下落一样快的结论，故B正确；
C.牛顿在亚里士多德、笛卡尔等科学家关于力与运动关系研究的基础上，运用理想实验和归谬法得出了惯性定律，故C错误。
D.牛顿第一定律是一条理想化情况下的规律，是逻辑思维的产物，不能通过实验来直接验证，故D错误。
故选：B。
4.答案：AD
解析：若小车突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向左的速度大于水向左的速度，水会向右洒出，故A正确；若小车突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向左的速度小于水向左的速度，水会向左洒出，故B错误；若小车突然向右加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向右的速度大于水向右的速度，水会向左洒出，故C错误；若小车突然向右减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向右的速度小于水向右的速度，水会向右洒出，故D正确。
5.答案：C
解析：虽然不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力时的运动规律，是整个牛顿力学的基础，是有意义的，故A错误；牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出的，故B错误；惯性与运动状态无关，即不论是运动的还是静止的物体都具有惯性，故C正确；惯性仅由物体的质量决定，与外力无关，故D错误。
6.答案：B
解析：惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体所处空间位置和运动状态无关，故B正确
第1节 牛顿第一定律
教学设计
问题与目标
能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述。
能清楚地描述伽利略关于力与运动的观点，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论。
准确描述牛顿第一定律（惯性定律），并能对定律有较为深入的理解，体会定律深刻的思想性及认识问题的本质性。
理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的唯一量度。
重点与难点
理解力与运动的关系。（重点）
理解牛顿第一定律，认识惯性与质量的关系。（重点）
惯性与质量的关系（重点）
教学准备
教师要求
课件
学生要求
复习初中所学的牛顿定律，预习这一节课程
教学过程
一、导入新课
1.我国公安交通部门规定，从1993年7月1日起，各种小型汽车前排乘坐的人（包括驾驶员）必须系好安全带，这是为什么？
2.在滑冰运动中，滑冰运动员如果不用力，他会慢慢停下来吗？这是否与牛顿第一定律矛盾呢？
二、新课教学
（一）理想实验的魅力
1.回顾历史
代表人物 基本观点(对力和运动关系的认识)
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，物体就处于静止状态
伽利略 如果没有摩擦阻力，水平面上运动的物体将保持这个速度一直运动下去，因此力不是维持物体运动的原因
笛卡儿 如果运动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，既不停下来也不偏离原来的方向
在科学家探索自然地奥秘时，就是在进行破案，有时显而易见的现实现象往往把人们引导错误的道路上而不自知。像“最博学的人”亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”，就是被现实现象引向歧途的代表，这也是物理学史的“经典”错误。
2.伽利略的斜面实验：
即便前人（亚里士多德）提出了错误的观点，也没有影响后人对自然真理的探索。伽利略通过理想斜面实验提出了新的研究方法（事实与逻辑推理相结合），推翻了亚里士多德持续了很久的错误。实验过程如下：
(1)将两个对称的斜面末端平滑地对接在一起．让小球沿一个斜面从静止滚下来．小球将滚上另一个斜面．
(2)(推论)如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度．
(3)(推论)减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来释放时的高度．
(4)(推论)继续减小第二个斜面的倾角，最后变成水平面，小球将沿水平面永远运动下去．
(5)(结论)物体在水平面上做匀速运动时并不需要外力来维持．
（二）牛顿第一定律
1. 牛顿在前人的工作基础上，提出了动力学的一条基本定律：牛顿第一定律
定义：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。
注意：牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，不是实验定律，但是由它得出的结论，都经历了广泛、严谨的事实检验．
2.惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。所以牛顿定律也叫惯性定律。
（三）惯性与质量
牛顿第一定律涉及两个重要的物理概念：力和惯性。那么力是决定惯性的因素吗？
思考1
参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱(如图)以减小质量，这是为什么呢？你能解释一下吗？
提示：战斗机在执行战斗任务时，为了使自己便于调节，灵活运动，就要抛掉副油箱以减小惯性，更容易改变原有的运动状态。
思考2
公路上奔驰的汽车，速度越大，刹车后停下来所用的时间越长，这些说明速度越大惯性越大吗？
提示：相同速度的大客车比小汽车更难刹车停下来，说明质量越大，运动状态越难改变．
1．惯性的特点：
普遍性 惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性
无关性 惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关
唯一性 质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大
2.惯性的表现形式：
(1)不受力时，惯性表现为“保持”“原来的”运动状态，有“惰性”的含义．
(2)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，运动状态越难以改变．
（四）知识拓展
1．惯性参考系
牛顿第一定律的表述中，不受力的物理要么匀速运动，要么保持静止。这时选取的参考系一般都是地面。那么，当我们坐在正在启动的汽车中时，去看路边的树木，树木是在加速向我们的后方运动的，那这时树木受力了吗？是否满足牛顿第一定律呢？
很明显，从我们的角度看过去，树木并没有受力，但树木也没有满足牛顿第一定律中的匀速直线运动或静止，是不满足牛顿第一定律的。这是因为，上述问题并不是在惯性系的背景下进行的。那什么是惯性系呢？
定义：如果在一个参考系中，一个不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系。
三、课堂小结
1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
2.伽利略得到力和运动关系的研究方法。
3.牛顿第一定律的内容。
4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
四、作业设计
完成课本第82页练习题。
课堂练习
1.意大利著名物理学家伽利略开科学实验之先河，奠定了现代物理学的基础。图示是他做了上百次的铜球沿斜面运动的实验示意图。关于该实验，下列说法中错误的是( )
A.它是伽利略研究自由落体运动的实验
B.伽利略研究发现：斜面倾角一定，从不同高度开始滚动，小球的加速度各不相同
C.伽利略设想，图中斜面的倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动
D.伽利略认为，若发现斜面上的小球都做匀加速直线运动，则自由落体运动也是匀加速直线运动
2.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )
A．如果斜面光滑，小球将上升到与点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
3.下列说法中正确的是( )
A.亚里士多德发现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
B.伽利略在对亚里士多德关于物体下落论断的怀疑下，做了著名的斜面实验，并应用实验观察和逻辑推理，得出轻重物体自由下落一样快的结论
C.伽利略在亚里士多德、笛卡尔等科学家关于力与运动关系研究的基础上，运用理想实验和归谬法得出了惯性定律
D.牛顿第一定律是通过多次实验总结出来的一条实验定律
4.在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动叙述正确的是（ ）
A.小车可能突然向左加速运动 B.小车可能突然向左减速运动
C.小车可能突然向右加速运动 D.小车可能突然向右减速运动
5.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）
A.不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义
B.牛顿第一定律是从实验现象归纳总结出来的
C.牛顿第一定律表明，物体在任何状态下都具有惯性
D.牛顿第一定律表明，外力的作用会改变物体的惯性
6.关于惯性，下列说法正确的是( )
A.静止的火车启动时，速度变化缓慢是因为火车静止时惯性大
B.乒乓球可以迅速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故
C.在月球上举重比在地球上举重容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小
D.在宇宙飞船内的物体不存在惯性
答案以及解析
1.答案：B
解析：题图所示实验是伽利略研究自由落体运动的实验，在本实验中，伽利略将实验和逻辑推理和谐地结合在一起，如选项A、C、D所述。斜面倾角一定，从不同高度开始滚下，小球的加速度相同，故选项B所述是错误的。
2.答案：A
解析：从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是：如果不受阻力，就会升到与O点相等的高度，A项符合题意；而其他选项都不是由该实验直接得到的，需要进一步推理或其它实验验证，BCD三项不符合题意
3.答案：B
解析：根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
A.伽利略发现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，故A错误；
B.伽利略在对亚里士多德关于物体下落论断的怀疑下，做了著名的斜面实验，并应用实验现察和逻辑推理，得出轻重物体自由下落一样快的结论，故B正确；
C.牛顿在亚里士多德、笛卡尔等科学家关于力与运动关系研究的基础上，运用理想实验和归谬法得出了惯性定律，故C错误。
D.牛顿第一定律是一条理想化情况下的规律，是逻辑思维的产物，不能通过实验来直接验证，故D错误。
故选：B。
4.答案：AD
解析：若小车突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向左的速度大于水向左的速度，水会向右洒出，故A正确；若小车突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向左的速度小于水向左的速度，水会向左洒出，故B错误；若小车突然向右加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向右的速度大于水向右的速度，水会向左洒出，故C错误；若小车突然向右减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向右的速度小于水向右的速度，水会向右洒出，故D正确。
5.答案：C
解析：虽然不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力时的运动规律，是整个牛顿力学的基础，是有意义的，故A错误；牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出的，故B错误；惯性与运动状态无关，即不论是运动的还是静止的物体都具有惯性，故C正确；惯性仅由物体的质量决定，与外力无关，故D错误。
6.答案：B
解析：惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体所处空间位置和运动状态无关，故B正确