2020-2021学年沪科版八年级物理下册 第七章 7.1科学探究：牛顿第一定律 课件（共63张PPT）

第七章 力与运动
第1节 科学探究：牛顿第一定律
第1课时 牛顿第一定律
沪科版物理八年级下册
1．利用探究实验和推理的方法得出力和物体运动的关系。
2．知道牛顿第一定律并能用牛顿第一定律解决简单的问题。
学习目标
从以下力学现象中你有什么发现?
F
对静止的课本等文具施加一个水平方向轻轻的拉力，
课本等沿水平方向运动，撤去拉力后，课本等停了
下来。
那么，力与运动的关系到底是怎样的呢？
导入新知
1
知识点
阻力对物体运动的影响
亚里士多德提出：
力是维持物体运动状态的原因
（没有力的作用，物体就不能运动。）
合作探究
（伽利略）
伽利略对亚里士
多德的观点提出了怀疑
，并做了一个理想实验
来反驳其观点。
小车在水平面上运动状态的变化情况，小车通过的距离
此实验中，你要哪些器材要观察和记录哪些数据？
实验结论：
实验记录表
表面的材料
小车受到摩擦力的大小(最大、较大、小）
小车运动的距离（最长、较长、短）
小车速度减小（最慢、较慢、快）
毛纸板
棉布
木板
最大
小
较长
短
最长
较大
快
较慢
最慢
水平表面越______，小车运动时受到的阻力______ ，通
过的距离______，运动时间______，速度减小得_____。
光滑
越小
越长
越长
越慢
推理：
①阻力很小很小，运动距离___________，速
度改变___________。
②阻力为0（水平方向不受力作用），运动速
度___________。
③假如小车静止在水平面上，水平方向不受
力，你认为小车的运动状态又会如何？
很长很长
很慢很慢
不改变
我们通过怎样的研究方法得到这些结论的？
研究方法：实验加推理
思考小结：
影响小车滑行距离的主要因素：
摩擦力
力不是维持物体运动的原因
伽利略的观点：
(玉林，实验探究题)在学习“牛顿第一定律”时，为了探究“阻力对物体运动的影响”，我们做了如图所示的实验①、②、③及推理④。
【例1】
(1)为了使小车在进入平面时初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的_____________由静止开始滑下。
(2)实验表明表面越光滑，小车运动的距离越_____(填“远”或“近”)，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越_____(填“快”或“慢”)。
(3)进而推理得出：如果运动物体不受力，它将_______________________________。　
同一高度
远
慢
以恒定不变的速度永远运动下去
(1)让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下，这样可以使小车在进入平面时的运动速度相同；
(2)表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越长，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；
(3)假如小车受到的阻力为零，那么就没有阻力可以改变小车的运动状态，小车将以恒定不变的速度永远运动下去。
【导引】
在本实验探究时采用了“控制变量法”，同一小车、同
一斜面、同一高度，由静止释放即保证了小车进入水
平面的初速度相等，同时还采用了 “(实验)推理法”，
在现实生活中运动时不受力是不存在的，所以牛顿第
一定律是在实验的基础上经科学推理、概括出来的，
我们把这一探究方法称为“(实验)推理法”。
新知小结
1
【中考·桂林改编】如图所示，滑板车在沿水平方向运动时，如果人不再用脚蹬地，它最终就会停下来，以下说法正确的是(　　)
A．滑板车没有力就不能运动
B．滑板车的运动需要力的维持
C．阻力改变了滑板车的运动状态
D．以上说法都不正确
C
巩固新知
2
【中考·台州】在学习牛顿第一定律的时候，我们做了如图所示实验。下列有关叙述正确的是(　　)
?
?
A．每次实验时，小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
B．实验中运动的小车会停下来，说明力能改变物体的运动
状态
C．实验表明，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越近
D．根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
B
2
知识点
牛顿第一定律
笛卡儿补充了伽利略的认识，指出：如果运动物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动。
300年前，伽利略通过实验及推理得出结论：如果物体在运动中不受到力的作用，它的速度将保持不变。
合作探究
牛顿总结了伽利略等人的研究成果，进一步得出：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动或静止状态。
牛顿(Newton，1642-1727)
英国物理学家、数学家和天文学家
如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上。
我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。
——牛顿　　　　　　
牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，
总保持静止或匀速直线运动状态。
1.牛顿第一定律不可能用实验来直接验证。
2.物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动
状态的原因。
定义
(1)物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静
止状态，说明力不是维持物体运动的原因。
(2)外力的作用是迫使物体改变其运动，说明力是使
物体运动状态改变的原因。
(3)不受外力作用的物体是不存在的。
不受外力作用等效于受平衡力作用，合力为零。
说明：
如图所示，在讨论“力与运动的
关系”时，小明认为“如果我们
不去推原来静止的小车，它就
不会运动，小车运动后，如果
不继续推它，它就会停下来，这说明没有力物体就不能运动”。小华则认为“风吹树摇，风停树静，如果没有风吹，树就处于静止状态，说明力是维持物体运动的原因。”下列说法正确的是(　　)
A．小明正确　　　　　B．小华正确
C．小明和小华都正确 D．小明和小华都不正确
D
【例2】
【导引】
由牛顿第一定律分析可知：力不是维持物体运动的原
因，力也不是使物体运动的原因，力是改变物体运动
状态的原因。小明和小华的观点都不正确。
牛顿第一定律的核心内容之一就是指出了物体的运
动不需要力来维持。分析有关运动和力的关系的选
择题时，可以采用直接判断法，即只要认为力是维
持物体运动的原因和力是使物体运动的原因，就可
断定是错误的。
新知小结
1
关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是(　　)
A．物体不受力时，一定保持静止状态
B．物体不受力时，一定保持匀速直线运动状态
C．物体不受力时，保持静止和匀速直线运动状态
D．物体不受力时，保持静止或匀速直线运动状态
一切物体在没有受到力的作用时，总保持_______状态或_____________运动状态。这就是著名的牛顿第一定律。
D
2
静止
匀速直线
巩固新知
1
知识小结
牛顿第一定律
归纳新知
1. 力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，
力是改变物体运动状态的原因。
2. 实验方法：理想实验法，就是在真实的科学实验
基础上，基于可靠的事实，抓住主要因素，忽略
次要因素，对实际过程进行更深一层次的抽象分
析及合理的推理，从而揭示出自然规律。
在物理学中，牛顿第一定律是通过什么方法获得的(　　)
A．直接由猜想得到的
B．直接由日常经验得到的
C．直接由实验得到的
D．通过分析事实、概括和推理得到的
2
易错小结
易错点：误认为牛顿第一定律可以通过实验验证
D
某同学用如图所示的实验装置探究阻力对小车运动的影响。他在水平桌面上分别铺上毛巾、棉布、木板，让小车从斜面上的同一高度由静止滑下，在小车停下的位置分别做上标记。标记③是小车在________表面上停下的位置。分析可知：水平表面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越________。推理可知：运动的小车如果不受阻力作用，它将做匀速直线运动。
1
木板
慢
课堂练习
【中考·福州】第一个通过理想实验发现“力不是维持物体运动的原因”的科学家是(　　)
A．伽利略 B．亚里士多德
C．牛顿 D．帕斯卡
若物体不受任何外力作用，则该物体(　　)
A．一定做匀速直线运动　　
B．一定保持静止状态
C．运动状态可能会发生改变　
D．以上说法都不对
2
3
A
D
根据牛顿第一定律可知，物体的运动_______(填
“需要”或“不需要”)力来维持，运动的物体如果不受力的作用，会________(填“保持”或“停止”)这种运动。
4
不需要
保持
如图所示，对静止的木箱施加一水平方向的推力，木箱沿着水平方向运动。撤去推力后，木箱会停下来。这是因为木箱____________________；若木箱向前运动时所受外力全部消失，木箱将会_________________。
5
受到阻力的作用
做匀速直线运动
1．在学习牛顿第一定律的时候，我们做了如图所示实验。下列有关叙述正确的是(　　)
A．每次实验时，小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
B．实验中运动的小车会停下来，说明力能改变物体的运动状态
C．实验表明，
小车受到的摩擦力越小，运动的距离越近
D．根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
B
课后练习
2．在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，所用器材有斜面、小车、刻度尺、木板、棉布和毛巾等，实验装置如图所示。
(1)实验中“对物体运动的影响”
是比较小车在不同的阻力下以相同的初速度在水平面上由运动到静止所通过的________。
(2)怎样做可以保证每次实验小车在平面上有相同的初速度？_____________________________________。
距离
从斜面同一高度处由静止释放小车
3．【中考·铜仁】关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是(　　)
A．牛顿第一定律是通过凭空想象出来的
B．物体只要运动，就一定受到力的作用
C．不受力的物体，只能保持静止状态
D．如果物体不受到力的作用，原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
D
4．如图所示，吊在天花板下面的电灯处于静止状态，如果某一天，吊线突然间断开的同时，所受外力全部消失，则电灯将(　　)
A．竖直向下匀速运动 　
B．竖直向下加速运动
C．保持原来静止状态 　
D．竖直向上匀速运动
【点拨】电灯处于静止状态，若吊线突然间断开的同时，所受外力全部消失，根据牛顿第一定律，电灯仍将保持静止状态。
【答案】C
5．正在运动的物体，如果它受到的所有外力同时消失，将发生的现象(　　)
A．物体会立即停下来 　
B．物体将慢慢停下来
C．物体将做匀速直线运动 　
D．以上情况都有可能
【点拨】正在运动的物体具有一定的速度，如果物体所受的所有外力同时消失，则物体将不受力的作用，将保持自己原来的速度做匀速直线运动。故选C。
【答案】C
6．如图所示，小球沿弧形轨道从A点运动到B点时，所受外力全部消失，小球将沿轨迹______(填“a” “b” “c” 或“d”)运动，理由是
________________________
________________________
________________________。
c
所受外力消失，原来运动的物体将沿原来的运动方向做匀速直线运动
7．如图所示，在竖直平面内用细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，由静止开始释放小球，不计摩擦，小球可在A、B两点间来回摆动。
(1)请画出小球在A点的受力示意图。
解：(1)如图所示。
(2)当小球从A点摆到B点时，其运动状态________(填“不变”或“改变”)。
(3)当小球运动到B点时，细线恰好断开，则小球将________。当小球运动到B点时，如果一切外力都消失，则小球将______。(均填序号)
①在B点保持静止 ②沿BD方向运动
③沿BE方向运动 ④沿BF方向运动
改变
④
①
8．同学们在一起讨论运动和力的关系时，提出了下列四种观点，其中正确的是(　　)
A．一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态
B．一切物体只有受到力的作用，才能保持静止状态
C．物体的运动需要力来维持
D．一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态
D
9．如图所示为高速照相机连拍的自行车极限运动中某运动员在空中的情形，P点为该运动员运动的最高点。如果他运动到P点时所有的外力都消失，他以后的运动可能是(　　)
A．马上停止在P处不动
B．沿PA方向竖直下落
C．沿PB方向做直线运动
D．沿PC方向做曲线运动
【点拨】当他运动到P点时，如果所有的外力都消失，根据牛顿第一定律可知，他会在空中继续沿原来的方向运动，即沿PB方向做匀速直线运动，故C正确。
【答案】C
10．【中考·枣庄】如图是足球运动员踢足球
时的场景，下列说法正确的是(　　)
A．足球在空中飞行的过程中，
只受到空气阻力的作用
B．足球在空中飞行的过程中，运动状态一定发生改变
C．脚踢足球使球飞出去，说明力是物体运动的原因
D．足球在空中飞行的过程中，若它所受的外力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动
B
11．【中考·扬州】下列人或物体运动到最高点，若外力全部消失，能保持匀速直线运动状态的是(　　)
【点拨】当皮球在某次跳到最高点时，皮球在竖直方向上速度为零，水平方向速度不为零，若外力突然全部消失，皮球在水平方向上会保持原来的水平速度，在水平方向上做匀速直线运动。
【答案】C
12．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为m1，m2的两个小球，随车一起向右做匀速直线运动。当车突然停止时，对两小球的运动情况判断正确的是(设车无限长，其他阻力不计)(　　)
A．若m1＜m2，则两小球一定相碰
B．两小球一定不相碰
C．两小球一定相碰
D．若m1＞m2，则两球一定相碰
B
13．如图为荡秋千的情景。当小红荡到最高点时，如果她受到的力全部消失，她的运动状态会怎么样呢？你认为小红将处于________状态，你的判断理由是：______________________。
【点拨】当小红荡到最高点时，速度为零；此时若她受到的力全部消失，则将保持静止状态。
【答案】静止；小红荡到最高点时速度为零，不受外力时将保持静止状态
14．【模拟·保定】如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)，则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是________，若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部
消失，则小球的运动状态是
________________________。
c
水平向右做匀速直线运动
15．NBA球星库里投篮后，篮球在空中的
飞行轨迹如图所示，忽略一切阻力。
(1)请在图中画出篮球在点C时的受力示意图；
(2)篮球运动到点B时的速度为v，如果此时受到的所有力突然消失，请在图中用虚线画出此后篮球的运动轨迹。
解：如图所示。
16．【中考·桂林选编】小蓉和同学们用如图所示实验装置来探究阻力对小车运动的影响。
(1)实验开始前，小蓉让小车从斜面
不同高度由静止下滑，大家发现，小车在斜面上的高度越高，小车到达水平木板时的________越大，小车在水平木板上运动的距离越远。从而让大家更加明确了，本实验要使用__________法。
初速度
控制变量
(2)实验中，大家将可调节倾斜角度的斜面与木板平面组合，然后依次将毛巾、棉布铺在木板上，开始探究小车在三种平面上的运动情况，结果发现小车直接冲出棉布末端，在仅有目前已搭建好的实验器材基础上，他们采取____________________的方法完成了整个实验探究过程。
减小斜面倾斜角度
17．【中考·牡丹江】如图是研究牛顿第一定律的实验。请回答：
(1)三次实验中让小车从斜面
同一高度由静止开始滑
下，是为了使它在平面
上开始运动的速度
________。
相同
(2)实验为了让小车受到不同的阻力，采用的做法是______________________________。
(3)实验结论是：平面越光滑，小车受到的摩擦力越________，速度减小得越________。
(4)根据实验结论，可推理得出：运动的小车如果所受的阻力为零，小车将做___________运动。
使水平面的粗糙程度不同
小
慢
匀速直线
(5)可见力不是使物体运动的原因，而是改变物体____________的原因。
(6)牛顿第一定律是建立在________(填序号)。
A．日常生活经验的基础上
B．科学家猜想的基础上
C．直接实验结果的基础上
D．实验和科学推理相结合的基础上
运动状态
D
18．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。
(1)伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去。结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序：________(用字母表示)。
【点拨】牛顿第一定律的形成过程采用了逐渐逼近的方法，即先实验再推理，图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以选C再选A，而图B中，是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下，物体将做匀速直线运动，故正确的顺序应该是CAB。
【答案】CAB
(2)笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？
________________________________________________________________________________________________。
【点拨】牛顿第一定律的内容是一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态，而笛卡尔的观点中，只涉及了物体做匀速直线运动的情况，没有提及静止物体的运动规律，所以这是他的观点的不足之处。
【答案】没有涉及静止物体的运动规律
再见