資源簡介

4.1牛頓第一定律
【學習目標】
1.能大致敘述發現牛頓第一定律的歷史過程，并能作出初步評述。
2.能清楚地描述伽利略關于力與運動的觀點，以及對應設計出的理想實驗和相應的推理結論。
3.準確描述牛頓第一定律（慣性定律），并能對定律有較為深入的理解，體會定律深刻的思想性及認識問題的本質性。
4.能舉例說明物體的質量是其慣性大小的量度。
【學習重難點】
1.理解力與運動的關系。（重點）
2.理解牛頓第一定律，認識慣性與質量的關系。（重點）
3.慣性與質量的關系（重點）
【預習新知】
（一）理想實驗的魅力
伽利略的理想實驗
①（實驗事實）兩個斜面，小球從一個斜面的某一高度滾下，將到達另一個斜面的某一高度
②（科學推想）若另一個斜面光滑，則小球一定會滾到另一斜面的 高度
③（科學推想）若降低另一個斜面的坡度，則小球 高度，不過，在另一個斜面上將滾得更遠
④（科學推想）若把另一個斜面改成光滑的水平面，則物體將 。
理想實驗是建立在可靠的基礎上的一種科學方法。
練習1：伽利略理想實驗將可靠的事實和理論思維結合起來，能更深刻地反映規律，有關的實驗程序內容如下：
（1）減小第二個斜面的角度，小球在這個斜面上仍要達到原來的高度。（2）兩個對接的光滑斜面，使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，小球將上升到釋放的高度。（4）繼續減小第二個斜面的傾角，最后使它處于水平位置，小球沿水平面做持續的勻速運動。請按程序先后次序排列，并指出它究竟屬于可靠事實，還是通過思維過程的推論，下列選項中正確的是：( )
A．事實2→事實1→推論3→推論4 B．事實2→推論1→推論3→推論4
C．事實2→推論3→推論1→推論4 D．事實2→推論1→推論4
（二）牛頓第一定律
對牛頓第一定律的理解
(1)明確了慣性的概念．揭示了物體所具有的一個重要屬性——慣性，即物體總有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質．定律指出，一切物體在任何情況下都具有慣性，正因為如此，牛頓第一定律又叫慣性定律．
(2)明確了力的含義．力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態的原因．
(3)定性地揭示了力和運動的關系．任何物體只要運動狀態保持不變，它所受的合外力必然為零；反之，如果物體的運動狀態發生了變化，那么物體必受到了不為零的合外力．
例3 關于物體的慣性，下列說法中正確的是(　　)
A．運動速度大的物體不能很快地停下來，是因為物體的速度越大，慣性也越大
B．靜止的火車啟動時，速度變化慢，是因為靜止的物體慣性大的緣故
C．乒乓球可以快速抽殺，是因為乒乓球的慣性小
D．在宇宙飛船中的物體不存在慣性
（三）慣性與質量
1、物體 的性質，叫做慣性。慣性是物體的 ，與物體的運動狀態、物體是否受力均無關； 是慣性大小的量度，
越大，慣性就越大； 越小，慣性就越小。
①任何物體都有慣性，任何狀態下都有慣性（錯誤的說法：只有在勻速直線運動或靜止的狀態時才有慣性）
②慣性不是一種力（錯誤的說法：物體受到慣性力的作用，所以要保持原有的運動狀態）
③慣性有大小，慣性的大小只與物體的質量有關，質量大，慣性就大；或者說：質量是慣性大小的量度。（錯誤的說法：速度大的物體慣性大）
練習2：一列在平直鐵路上勻速行駛的火車，當車廂里的人看到車廂內水平桌面上的小球突然向前運動時，說明火車是突然加速還是突然減速運動？
【重難探究】
在足球場上，為了不使足球停下來，運動員帶球前進必須不斷用腳輕輕地踢撥足球(如下圖甲)。又如為了不使自行車減速，總要不斷地用力蹬腳踏板(如下圖乙)。這些現象不正說明了運動需要力來維持嗎？那為什么又說“力不是維持物體運動的原因”？
提示：這一問題，我們可以這樣思考：如果足球不是在草地上滾動，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滾動，它將會滾出比草地上遠得多的距離，這說明了由于阻力的存在才導致足球的運動狀態發生了改變，足球在草地上滾動時所受阻力大，運動狀態很快發生改變；足球在水泥地面上滾動時所受阻力小，運動狀態改變得慢，但終究還是要停下來。在盤帶足球時，人對足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已經變小的運動速度再變大的作用。自行車的例子也是同樣的道理。
這兩個例子都充分說明了阻力能使物體的運動狀態發生改變(物體的速度變小)，動力也能使物體的運動狀態發生改變(物體的速度變大)，即力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態的原因。
要點提煉
1．牛頓第一定律的物理意義：
(1)揭示了力與運動的關系：
①力是改變物體運動狀態的原因：物體受力的作用，它的運動狀態就一定發生改變，并且產生加速度。
②力不是維持物體運動的原因：物體若不受力，它將做勻速直線運動或者保持靜止狀態。
(2)揭示了一切物體都具有的一種屬性——慣性，所以牛頓第一定律也叫慣性定律。
2．物體運動狀態改變的三種情況：
(1)速度的方向不變，只有大小改變。(物體做直線運動)
(2)速度的大小不變，只有方向改變。(物體做勻速曲線運動)
(3)速度的大小和方向同時發生改變。(物體做變速曲線運動)
特別提醒
(1)牛頓第一定律所描述的是物體不受外力作用時的狀態，與物體所受合外力為零是等效的。　　　
(2)牛頓第一定律不是實驗定律，它是在理想實驗的基礎上總結得出的。
(3)牛頓第一定律只適用于慣性參考系中的運動，在非慣性參考系中不適用。
思維升華：牛頓第一定律巧應用
(1)由“因”索“果”：在判斷力與運動之間的關系時，一定要把握準牛頓第一定律的含義，即力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因。
(2)由“果”索“因”：如果物體的運動狀態發生改變，則物體必然受到不為零的合外力的作用，所以判斷物體的運動狀態是否改變以及如何改變，應分析物體的受力情況。
(3)應用步驟：應用牛頓第一定律解釋有關現象時，一要看物體原來的運動狀態，二要看物體現在的受力情況及所受合力是否為零，最后判斷由于物體具有慣性將會出現的現象。
探究：對慣性概念的理解
情境導入
錘頭松了，把錘柄的一端在凳子上撞擊幾下，錘頭就套緊了，為什么？試解釋其中的原因。
提示：錘與柄原來都處于運動狀態，柄撞在凳子上受到阻力作用，改變了它的運動狀態，就停止了運動，錘頭由于慣性仍保持原來的運動狀態，這樣錘頭就繼續向前運動緊套在錘柄上了。
1．慣性與質量的關系
(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。
(2)慣性與物體受力情況、運動情況及地理位置均無關。
(3)質量是物體慣性大小的唯一量度，質量越大，慣性越大。
2．慣性與力的關系
(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質，因此說“物體受到了慣性作用”“產生了慣性”，“受到慣性力”等都是錯誤的。
(2)力是改變物體運動狀態的原因，慣性是維持物體運動狀態的原因。力越大，運動狀態越易改變；慣性越大，運動狀態越難改變。
(3)慣性與物體的受力情況無關。
3．慣性與速度的關系
(1)速度是表示物體運動快慢的物理量，是矢量，慣性是物體本身固有的性質，其大小僅由物體質量決定。
(2)一切物體都有慣性，和物體是否有速度及速度的大小均無關。
4．慣性與慣性定律的關系
(1)慣性不是慣性定律，慣性沒有條件限制，是物體的一種固有屬性。
(2)慣性定律是物體不受外力作用時物體運動所遵守的一條規律。
特別提醒
(1)在不受力(或合外力為零)的條件下，慣性表現為保持原來的運動狀態。　　　　
(2)在受力條件下，慣性表現為運動狀態改變的難易程度。質量越大，慣性越大，運動狀態越難改變。
思維升華：慣性理解兩注意
(1)注意一個“一切”，即一切物體具有慣性；
(2)注意一個“唯一”，即質量是慣性大小的“唯一”量度。
【鞏固訓練】
1.打水漂是人類最古老的游戲之一。如圖所示，僅需要一塊小瓦片，在手上呈水平放置后，用力使它水平飛出，瓦片擦水面飛行，不斷地在水面上向前彈跳，直至下沉。下列判斷正確的是( )
A.瓦片飛出時的初速度越大，它的慣性一定越大
B.瓦片飛行時所用時間越長，它的慣性一定越大
C.瓦片飛出去的距離越長，它的慣性一定越大
D.瓦片的質量越大，它的慣性一定越大
2.“復興號”高鐵在某段水平軌道上勻速行駛，假設高鐵上固定著盛滿水的紙杯。若突然發現紙杯中的水向右灑出，如圖所示，則關于高鐵在此種情況下的運動，下列描述正確的是( )
A.高鐵勻速向左運動 B.高鐵可能突然向左加速運動
C.高鐵可能突然向左減速運動 D.高鐵可能突然向右加速運動
參考答案
1.答案：D
解析：慣性的大小只與物體的質量有關，D正確。
2.答案：B
解析：若高鐵勻速向左運動，則水也勻速運動，速度相等，水不會從紙杯中灑出，故A錯誤；高鐵突然向左加速，由于慣性，水還沒有來得及加速，所以高鐵向左的速度大于水向左的速度，可以出現題圖所示情況，故B正確；同理可知，D錯誤；高鐵突然向左減速，由于慣性，水還沒有來得及減速，所以高鐵向左的速度小于水向左的速度，水應向左灑出，故C錯誤。

展開更多......

收起↑