2012高中物理 4.1 牛頓第一定律 25課件 新人教版必修1

1、本章綜述本章是在前面三章內容的基礎上進一步研究運動和力的關系，這是質點動力學的內容，牛頓運動定律是動力學的核心內容．牛頓第一定律從根本上解決了力和運動的關系；牛頓第二定律定量研究物體的受力與運動狀態(tài)變化間的關系，本章第二節(jié)的實驗“探究加速度與力、質量的關系”采用控制變量法獲取結論，滲透物理思想和物理方法；牛頓第三定律描述了物體間相互作用的一對力之間的關系，深化了力的概念．,本章的許多知識都是與生產、生活有著密切聯(lián)系的，例如牛頓運動定律

2、的兩種特殊應用：共點力的平衡條件、超重和失重，通過這些問題的解決，我們可以獲取許多研究方法，從而達到學以致用的目的．三個定律：牛頓第一定律(慣性定律)、牛頓第二定律、牛頓第三定律．四種研究方法：理想實驗法、控制變量法、整體法和隔離法．,主要內容、課標要求、重點、難點及關鍵,1．通過觀察和實驗以及推論，正確理解力和運動的關系，建立科學的物理思想，才能正確地解決物理問題，避免平時對物體運動規(guī)律的一些誤解．2．矢量性是本章的一個重要特征

3、．加速度方向總是與力的方向一致，而不是與速度方向或位移的方向一致．力變大，加速度也變大，而力變大，速度卻不一定變大．判斷速度是否變大，應看力的方向是否與速度方向一致．反過來，在直線運動中加速度方向一定時，速度變化有兩種可能，一種是加速，一種是減速．,3．重視分析物理情境．善于觀察與思考平時所接觸的一些現象．幾乎所有宏觀物體的運動均與牛頓運動定律有關．當我們觀察到物體的運動時應想到背后的力的情境，例如，我們應想到飛機起飛前的加速過程中發(fā)動

4、機的推力有多大．力與物體運動的關系是本章的重點．我們在解決實際問題時要用到公式，但每個公式均有它的物理意義，與物體的運動狀態(tài)有關．可以說：公式離開了具體的物理情境，就變得一無用處．我們不提倡死記公式，而是要求把主要精力放到對實際物體運動的思考上，這是我們學會物理的基礎．,4．本章中所涉及的基本方法有：力的分解與合成的平行四邊形定則，這是所有矢量進行加、減法運算的通用定則；運用牛頓定律解決具體實際問題時，常需要將某一個物體從眾多其他物體中

5、隔離出來進行受力分析的“隔離法”，隔離法是分析物體受力情況的基礎，而對物體的受力情況進行分析又是應用牛頓第二定律的基礎．因此，這種從復雜的對象中隔離出某一孤立的物體進行研究的方法，在本章中便顯得十分重要．,知識與技能1．知道伽利略和亞里士多德對力和運動的關系的不同認識；2．知道伽利略的理想實驗及其主要推理過程和結論，知道理想實驗是科學研究的重要方法；3．理解牛頓第一定律的內容和意義；4．知道什么是慣性，會正確解釋有關慣性的現象．

6、,過程與方法1．通過對歷史的回顧，感知伽利略和亞里士多德對力和運動關系的不同認識；2．通過對伽利略的理想實驗的探究，知道理想實驗是科學研究的重要方法；3．通過學習研究，理解牛頓第一定律．,情感、態(tài)度與價值觀通過教學活動，體會科學研究方法對人們認識自然規(guī)律的重要性，激發(fā)學生探索自然的情感．,斗轉星移，潮起潮落，世間萬物都處于不停的運動之中．但是它們的運動形式卻千差萬別，有的沿直線運動，有的沿曲線運動，有的運動逐漸加快，有的運動逐漸

7、變慢．物體為什么運動？運動方式又為什么千差萬別呢？,物體在力的作用下，由靜止變?yōu)檫\動或由運動變?yōu)殪o止，或者速度的大小發(fā)生了變化，或者速度的大小保持不變，但速度的方向發(fā)生了改變，都稱為物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變．運動狀態(tài)改變時，物體具有加速度．,特別提醒：判斷運動狀態(tài)是否改變即判斷物體運動的速度是否變化，可能是速度的大小發(fā)生了變化，也可能是速度的方向發(fā)生了變化，或者速度的大小和方向都發(fā)生了變化，個別同學往往只從速度的大小這一方面去考慮，忽

8、視了速度的矢量性．,1．亞里士多德的觀點物體受到力的作用才能運動，沒有力的作用，物體就要停下來．,2．伽利略的理想斜面實驗如圖甲所示，讓小球沿一個斜面從靜止?jié)L下，小球將滾上另一個斜面，如果沒有摩擦力，小球將上升到原來的高度．如圖乙所示，如果第二個斜面傾角減小，小球在這個斜面上達到原來的高度就要通過更長的路程．繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，如圖丙所示，使它最終成為水平面，小球就再也達不到原來的高度，而將沿水平面以恒定的速度持續(xù)運動下去．,

9、實驗結論：伽利略的理想斜面實驗得出的結論是：力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因．知識拓展：伽利略用“實驗＋科學推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點．伽利略的斜面實驗是理想的實驗，它反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實基礎上，以事實為依據，以邏輯推理為指導，抓住主要因素，忽略次要因素，從而深刻揭示了自然規(guī)律．,3．笛卡兒的觀點：除非物體受到外力作用，物體將永遠保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，永遠不會使自己沿曲線運動，而是

10、保持在直線上運動．,1．內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．2．意義：①澄清了力的概念：力是改變運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因．②指出了力和運動的定性關系，不受外力作用的物體，將保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)．③揭示了一切物體具有的一種固有的屬性——慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律．,特別提醒：(1)牛頓第一定律所描述的是物體不受外力作用的狀態(tài)，是一種理想化的狀態(tài)，

11、雖然不能由實驗直接證實，但可經過理想實驗科學外推得出．(2)物體所受的合外力為零時，從運動效果來說，相當于物體不受力，因此也可以應用牛頓第一定律解釋它的運動狀態(tài)．,1．慣性物體具有的保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質，叫做慣性．慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關，人們只能“利用”慣性而不能“消除”慣性．(1)慣性與運動狀態(tài)無關：不論物體處于怎樣的運動狀態(tài)，慣性總是存在的．當物體原來靜止時，它一直“想”保持這

12、種靜止狀態(tài)；當物體運動時，它一直“想”以那一時刻的速度做勻速直線運動．,特別提醒：即使運動狀態(tài)發(fā)生了改變，物體仍具有慣性，正因為物體具有慣性才需要外力的作用，若沒有慣性，那么改變物體運動狀態(tài)時也就不需要外力作用了．,(2)慣性沒有方向(3)物體慣性表現方式①當合外力為零時，它表現為保持物體運動狀態(tài)不變．②當物體受到合外力不為零時，它表現為物體運動狀態(tài)改變的難易程度．③當物體具有某速度，則其慣性將力圖保持這一速度，當物體受不為零

13、的合力時，物體便不能保持這一速度，運動狀態(tài)要發(fā)生變化，物體慣性與外力作用這一對矛盾的統(tǒng)一，形成宏觀物體多樣化運動．,2．慣性和慣性定律的區(qū)別區(qū)分慣性和慣性定律(1)慣性是物體具有的一種固有屬性——物體具有保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質；慣性定律是一種運動規(guī)律——物體不受外力作用時能夠保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．屬性不同于規(guī)律，這是它們的區(qū)別．,(2)慣性也可以理解為所有的物體都企圖保持原來的運動狀態(tài)，這種企圖能否實現決定于

14、物體的受力情況，當物體不受外力(或所受合外力為零)，物體將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，慣性定律揭示了物體的慣性，正因為物體有慣性，故物體的運動不需要力來維持，這是它們的聯(lián)系． 3.質量(1)從物質角度理解：物體含有物質的多少叫做質量．(2)從慣性角度理解：質量是物體慣性大小的唯一量度．,特別提醒：區(qū)分物體“運動狀態(tài)改變的難易”、“運動狀態(tài)改變的快慢”與“運動狀態(tài)改變的多少”運動狀態(tài)改變的難易是物體慣性大小的

15、表現，是由物體的質量決定的．運動狀態(tài)改變的快慢即為速度變化的快慢，是由加速度的大小決定的．運動狀態(tài)改變的多少即為速度變化量的大小，是由運動加速度和所經時間共同決定的，因為Δv＝a·Δt.常因三者混淆而出現誤解．,4．慣性的防止和利用當我們需要物體的運動狀態(tài)容易改變時，應該盡可能減小物體的質量；當我們需要物體的運動狀態(tài)不容易改變時，應該盡可能增大物體的質量．例如，在跳水運動、體操運動等體育項目中，要求運動員的身材瘦小、體重較

16、輕，目的是為了提高身體的靈活性，便于做出各種動作；在鉛球運動、相撲運動等體育項目中，要求運動員的身材高大、體重較重，目的是讓身體穩(wěn)如泰山，狀態(tài)不易被改變．,例1關于力和運動的關系，下列說法正確的是(　　)A．物體受力才會運動B．力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變C．停止用力，運動的物體就會停止D．力是使物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的原因,答案：B分析：關于力和運動的關系，必須明確力和物體的運動無關，力只與物體運動狀態(tài)的改變有關．解

17、析：由牛頓第一定律可知，力的作用不是使物體產生運動，而是使物體的運動狀態(tài)改變．物體如果原來的狀態(tài)是運動的，不受力仍將永遠運動下去，即物體的運動不需要力來維持，因此A、C是錯誤的．物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，是物體不受力時的運動規(guī)律，并不是力作用的結果，因此D是錯誤的．答案是B.,如果物體所受合力為零時，對物體的作用效果等同于物體不受力，運動規(guī)律也與物體不受力時的運動規(guī)律相同．因此力與物體運動的關系可表達為：當物體所受合力為零時，物體

18、的運動狀態(tài)不變，當物體所受的合力不為零時，其運動狀態(tài)發(fā)生改變．,規(guī)律總結：要把生活中的感受和理論問題聯(lián)系起來，深刻認識運動和力的關系，正確理解力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動的原因．克服生活中一些錯誤的直覺印象，建立正確的思維習慣．,變式訓練1　關于力和運動的關系，下列說法中正確的是(　　)A．物體的速度不斷增大，表示物體必受外力的作用B．物體向著某個方向運動，則在這個方向上必受力的作用C．物體的速度大小不

19、變，則其所受的合外力必為零D．物體處于平衡狀態(tài)，則該物體必不受外力作用答案：A,解析：當物體速度增大時，運動狀態(tài)發(fā)生了變化，而力是改變運動狀態(tài)的原因，故物體必受外力作用，A項正確；物體向某個方向運動，可以不在此方向上受力的作用，故B項錯誤；當物體的速度大小不變時，其速度方向可能發(fā)生變化，即運動狀態(tài)可能變化，合外力不一定為零，故C項錯誤；物體處于平衡狀態(tài)時，所受合外力為零，并不是物體不受外力作用，故D項錯誤．,例2伽利略的理想斜面實驗

20、將可靠的事實和抽象思維結合起來，能更深刻地反映自然規(guī)律，有關的實驗程序內容如下：①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度．②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面．,③如果沒有摩擦，小球將上升到釋放時的高度．④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球將沿水平面做持續(xù)的勻速運動．請按先后次序排列，并指出它究竟屬于可靠的事實，還是通過抽象思維得出的推論，下列選項正確的是(圓圈內

21、數字表示上述程序的號碼)(　　),A．事實②＋事實①＋推論③→推論④B．事實②→推論①→推論③→推論④C．事實②→推論③→推論①→推論④D．事實②→推論①→推論④＋推論③答案：C,解析：以②為事實，減小摩擦，則小球上升到另一斜面的高度增加；如果沒有摩擦，小球將上升到釋放時的高度，推理得出結論③.減小第二個斜面的傾角，小球仍將到達釋放的高度，得到結論①.繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球將達不到釋放時的高度

22、，故將沿水平面持續(xù)運動；高度上升是速率減小的原因，由于高度不變，因而速度不變，推理得結論④.,規(guī)律總結：(1)伽利略的理想實驗只是一個想象中的實驗，實際中無法驗證．(2)反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實基礎之上，以抽象思維為指導，抓住了主要因素，從而揭示了正確的自然規(guī)律．,變式訓練2　關于伽利略理想實驗，下列說法正確的是(　　)A．完全是理想的，沒有事實為基礎B．是以可靠事實為基礎的，經科學抽象，深刻反映自然規(guī)律的C．

23、沒有事實為基礎，只是理想推理D．以上說法都不對答案：B,解析：真實的實驗是一種實踐的活動，是可以通過一定的實驗器材和實驗方法而實現的實驗．“理想實驗”是一種思維的活動，是人們在抽象思維中設想出來而實際上無法做到的“實驗”．,“理想實驗”并不是脫離實際的主觀臆想，它是以實踐為基礎的，是在真實的科學實驗的基礎上抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，是以一定的邏輯法則為依據的，而這些邏輯法則，都是從長期的社會實踐中總結出來的，并為實踐所證實了的．理

24、想實驗可以深刻地揭示自然規(guī)律．,例3如果正在做自由落體運動的物體的重力忽然消失，那么它的運動狀態(tài)應該是 (　　)A．懸浮在空中不動B．運動速度逐漸減小C．做豎直向下的勻速直線運動D．以上三種情況都有可能答案：C,解析：由題意可知，正在做自由落體運動的物體一定具有速度，而且僅受重力作用．如果重力忽然消失，則物體就不受外力的作用，根據牛頓第一定律，撤去外力作用的物體應該保持它撤消外力時的運動狀態(tài)，所以該物體應該做豎直向下

25、的勻速直線運動．,規(guī)律總結：牛頓第一定律學習后糾正以下錯誤認識：(1)認為運動的物體一定受到力的作用．(2)認為物體向哪個方向運動，就受向那個方向的力．(3)物體受力越大，速度越大．,變式訓練3　如圖所示，在一輛表面光滑的小車上有質量不等(m1>m2)的兩個小球，兩小球原來與車一起勻速運動．當車突然停止時，不考慮空氣阻力，兩個小球(　　)A．可能相碰B．一定相碰C．一定不碰D．無法確定答案：C,解析：小車表面光滑，

26、小球在水平方向不受任何力作用，原來兩個小球與車的速度相同，當車突然停止后，因為慣性，兩小球的速度不變，所以一定不相碰．選項C正確．,例4下列說法正確的是(　　)A．慣性是只有物體在勻速運動或靜止時才表現出來的性質B．物體的慣性是指物體不受外力作用時仍保持原來直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質C．物體不受外力作用時保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，有慣性；受外力作用時，不能保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，因而就無慣性D．慣性是物體

27、的固有屬性，與運動狀態(tài)和是否受力無關答案：D,解析：慣性是物體的固有屬性，與運動狀態(tài)無關，故A錯；有外力作用時，物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，但運動狀態(tài)的改變不等于物體慣性的改變．“克服慣性”、“慣性消失”等說法均是錯誤的，不管物體是否受外力作用，其慣性是不能被改變的，故B、C錯．物體慣性由物體本身決定．與運動狀態(tài)和受力無關，故D正確．,規(guī)律總結：慣性是物體的固有屬性，物體在任何情況下都有慣性．(1)質量是慣性大小的惟一量度，質量越大，慣

28、性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變；質量越小，慣性越小，物體的運動狀態(tài)越易改變．(2)運用慣性解釋有關現象時，通?？砂聪旅娴牟襟E思考分析：①明確研究的物體原來處在怎樣的運動狀態(tài)．②當外力作用在該物體的某一部分(或外力作用在與該物體有關聯(lián)的其他物體上)時，這一部分的運動狀態(tài)的變化情況．③該物體由于慣性將保持怎樣的運動狀態(tài)，最后會出現什么現象．,變式訓練4　有一儀器中電路如圖所示，其中M是質量較大的一個金屬塊，兩端與彈簧相連接．將儀器固定

29、在一輛汽車上，當汽車啟動時，哪只燈亮？當汽車急剎車時，哪只燈亮？為什么？,答案：當汽車啟動時，綠燈亮；當汽車急剎車時，紅燈亮解析：當汽車啟動時，汽車的速度變大了，而金屬塊由于慣性，將保持原來的靜止狀態(tài)，從而使綠燈所在的電路被接通，所以啟動時綠燈亮；反之，急剎車時，汽車的速度變小了，而金屬塊由于慣性，將保持原來的速度運動，從而使紅燈所在的電路被接通，所以急剎車時紅燈亮．當汽車勻速行駛時，彈簧將使金屬塊復位，兩燈均不亮．,一、理想實驗的魅

30、力1．伽利略的猜想十七世紀的意大利科學家__________，他在大量實驗的基礎上明確指出：在水平面上運動的物體會停下來，是因為受到__________的緣故；如果沒有__________，物體將保持自己的速度__________．,2．笛卡兒的補充與完善與伽利略同時代的法國科學家__________進一步補充和完善了伽利略的觀點，明確指出：除非物體受到力的作用，物體將永遠保持其__________或__________狀態(tài)，永遠

31、不會使自己沿曲線運動，而只保持在__________上運動．,二、牛頓第一定律(慣性定律)1．內容一切物體總保持__________狀態(tài)或__________狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它__________這種狀態(tài)．這就是牛頓第一定律，又叫做__________．2．慣性物體具有保持__________或__________狀態(tài)的性質，我們把這個性質叫做__________．,三、慣性與質量(1)在受到相同的作用力時，決定

32、物體運動狀態(tài)變化難易程度的惟一因素就是它們的__________．由此我們得出結論：描述物體慣性的物理量是它們的__________．(2)質量只有大小，沒有方向，它是__________．,自主校對：一、1.伽利略　摩擦阻力　摩擦阻力　一直運動下去　2.笛卡兒　靜止　勻速直線運動　直線二、1.勻速直線運動　靜止　改變　慣性定律　2.勻速直線運動狀態(tài)　靜止　慣性三、1.質量　質量　2.標量,1．下面是摘自上個世紀美國報紙上的一篇小

33、文章：阿波羅登月火箭在脫離地球飛向月球的過程中，飛船內宇航員通過無線電與在家中上小學的兒子湯姆通話．宇航員：“湯姆，我們現在已關閉火箭上所有推動機，正向月球飛去．”湯姆：“你們關閉了所有推動機，那么靠什么力量推動火箭向前運動？”宇航員猶豫了半天，說：“我想大概是伽利略在推動飛船向前運動吧．”若不計星球對火箭的作用力，由上述材料可知下列說法錯誤的是(　　),A．湯姆問話所體現的物理思想是“力是維持物體運動的原因”B．宇航員答話所體現的物

34、理思想是“力是維持物體運動的原因”C．宇航員答話所體現的物理思想是“物體運動不需要力來維持”D．宇航員答話的真實意思是火箭正在依靠慣性飛行答案：B,解析：宇航員答話所體現的物理思想是：運動物體不需要力來維持，B錯誤．,2．關于慣性在實際中的應用，下列說法中不正確的是(　　)A．工廠里的機床，都是要使其底座的質量大一些，以增大它的慣性B．手扶拖拉機的飛輪，做得很笨重，目的是增大其慣性，以保證其運轉盡量均勻C．戰(zhàn)斗機投入戰(zhàn)斗時

35、，必須丟掉副油箱，減小慣性，以保持其運動的靈活性D．為了保持物體的平衡，只要盡量增大它的慣性就可以了答案：D,解析：質量是慣性大小的量度，質量小，慣性小，運動狀態(tài)容易改變，A、B、C正確；保持物體的平衡可以降低重心及增大接觸面積，D錯誤．,3．火車在長直水平軌道上勻速行駛，在火車的天花板上用軟質電線掛一電燈，怎樣由電燈的位置判斷火車是否在勻速行駛中？為什么？若突然加速或減速呢？答案：能由電燈的位置判斷火車是否在勻速行駛．若電燈位置

36、始終豎直向下不變，則表示火車是在勻速行駛中；若火車突然加速，由于慣性電燈會向后擺；若火車突然減速，由于慣性，電燈會向前擺．,安全帶與安全氣囊現代汽車的設計十分重視安全，安全帶和安全氣囊就是保護乘員人身安全的兩個重要裝置．道路交通事故多種多樣，其中對車內人員造成傷害的，大多是由于運動中的車輛與其他物體(車輛或障礙物)發(fā)生碰撞．從力學觀點看，運動的車輛受到碰撞突然停止，但車內人員在慣性的作用下仍以碰撞前的速度向前運動，結果在車內甚至沖出車

37、外與剛性物體發(fā)生第二次碰撞，因而造成傷害．設置安全帶和安全氣囊的目的就是盡量避免或減輕第二次碰撞對車內人員的傷害．,安全帶是20世紀60年代初發(fā)明的，經過40多年的發(fā)展，現在的安全帶均由強度極大的合成纖維制成，帶有自鎖功能的卷收器，采用對乘員的肩部和腰部同時實現約束的V形三點式設計．系上安全帶后，卷收器自動將其收緊，一旦車輛緊急制動、發(fā)生碰撞甚至翻滾，安全帶因乘員身體的前沖而發(fā)生猛烈的拉伸，卷收器的自鎖功能便立即發(fā)揮作用，瞬間卡住安全帶

38、，使乘員緊貼座椅，避免第二次碰撞．,安全氣囊是安全帶的輔助設施，于1990年問世，在車輛發(fā)生碰撞的瞬間，控制模塊會對碰撞的嚴重程度立即做出判斷，若確認安全帶已不能承受，便在1/100s內使氣囊充氣，讓乘員的頭、胸部與較為柔軟有彈性的氣囊接觸，減輕傷害．最新式的汽車還安裝了防側撞氣囊，今后可能在汽車其他位置上也會裝上安全氣囊，有關機構的統(tǒng)計數據表明，在所有可能致命的車禍中，如果正確使用安全帶，可以挽救約45%的生命，如果同時使用安全氣囊，