《41牛顿第一定律》教学设计导学案同步练习Word文件下载.docx

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如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。

出示动画：

伽利略理想实验

如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。

当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。

这个实验说明：

力不是维持物体运动的原因。

思考讨论：

为什么说伽利略的实验是一个“理想实验”？

第一：

阻力不可能完全消除；

第二：

斜面也不可能做得无限长。

所以，伽利略的实验是一个“理想实验”。

说明：

虽然这个实验无法实现，但是，伽利略在实验基础上进一步推理的方法，帮助我们找到了解决运动和力的关系问题的方法。

伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。

法国科学家笛卡儿

他认为，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。

针对练习：

1．关于伽利略理想实验，以下说法正确的是（）

A．完全是理想的，没有事实为基础的。

B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的。

C．没有事实为基础，只是理想推理。

D．以上说法都不对。

答案：

（三）牛顿第一定律

在伽利略和笛卡儿工作的基础上，英国科学家牛顿提出了动力学的一条基本定律：

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，这就是牛顿第一定律。

（1）物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。

牛顿第一定律也被叫作惯性定律。

（2）惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物体都具有惯性。

2．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：

（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状态，说明力是使物体运动状态改变的原因。

思考1：

牛顿第一定律可不可以直接用实验来验证？

为什么？

参考答案：

牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，所以不能用实验来验证。

思考2：

什么时候可以看作不受力？

并举例说明。

当物体受力但所受外力的合力为零时可以看作物体不受力。

（四）惯性与质量

1．惯性的表现

（1）在不受力的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态；

出示视频：

惯性现象

（2）在受力条件下，惯性表现为阻止物体运动状态的改变。

推小车和汽车图片

让大小不同的车由静止获得同样的速度，需要的力就不同，质量大的汽车需要的力大。

大小不同的沙袋

让摆动的大沙袋停下来就比让摆动的小沙袋停下来费力得多。

从牛顿第一定律得知，物体都要保持它们原有的匀速直线运动状态或静止状态。

也可以说，它们都具有抵抗运动状态变化的“能力”，即都具有惯性。

那么，怎样描述惯性的大小呢？

不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大。

描述物体惯性的物理量是它的质量。

2．惯性与质量

（1）质量是惯性大小的唯一量度。

质量越大惯性越大，质量越小惯性越小。

（2）惯性是一切物体所固有的一种属性。

惯性与物体的运动状态、所处位置等外部条件无关。

（3）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。

课堂练习

1．物体具有保持原来状态或状态的性质，叫作惯性，物体惯性大小的唯一量度是物体的。

匀速直线运动；

静止；

质量。

2．正在运动着的物体，如果它所受的一切外力同时消失，那么它将（）

A．立即停下来

B．先慢下来，然后再停下来

C．改变运动方向

D．沿原来的运动方向做匀速直线运动

3、下列说法正确的是（）

A．高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客受到惯性力的作用

B．短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大，惯性越大

C．惯性的大小仅与质量有关，质量越大，惯性越大

D．把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球具有惯性的缘故

4．公交车辆有广播提示语：

“车辆转弯，请抓好扶手”，是为了避免转弯时乘客（）

A．向前倾倒

B．向后倾倒

C．向弯道的内侧倾倒

D．向弯道的外侧倾倒

5．一列火车减速进站，最后停在站台上。

火车在减速过程中，下列说法正确的是（）

A．火车的惯性越来越小

B．火车的惯性一直不变

C．火车停止时惯性为零

D．火车的惯性不断增大

拓展提高

1．《中华人民共和国道路交通安全法》明确规定：

机动车载物应当符合核定的载质量，严禁超载。

这个规定的实施是保障交通安全的有效措施之一。

请你根据所学的物理知识，写出制定这一规定的两条科学依据：

_______________。

物体的惯性大小与质量有关，质量越大惯性越大，遇到紧急的情况下操作更加困难；

物体的质量大，则物体在相等的速度时的动能大，汽车的刹车片与车轮之间的最大摩擦力是一定的，汽车的动能越大则刹车的时间越长，位移越大，遇到紧急的情况刹车的距离更大，更容易引起交通事故。

2．牙医建议每天早晚各刷一次牙能有效预防各种口腔疾病。

生活中人们常常刷牙后，用力甩一甩牙刷后放回牙刷杯中。

关于用力甩牙刷的分析正确的是（）

A．用力甩牙刷使牙刷运动和停止，说明牙刷的运动状态要靠力来维持；

B．刷毛间的水被甩出去是因为刷毛太细太光滑，没有摩擦力造成的；

C．仅仅是个人习惯没有科学依据；

D．甩牙刷时，在突然运动和突然停止瞬间，刷毛之间的水由于惯性继续运动，导致水、刷毛分离，有利于保持刷毛干燥，从而有利于口腔健康。

三、课堂小结

1．牛顿第一定律

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．力不是维持物体运动的原因而是使物体运动状态改变的原因。

3．质量是物体惯性大小的唯一量度。

四、板书设计

1．亚里斯多德观点：

2．伽利略的观点：

实验+推理帮助我们找到了解决运动和力的关系问题的方法

质量是惯性大小的唯一量度。

《4.1牛顿第一定律》导学案

【学习目标】

物理观念

惯性的概念、运动状态的改变

科学思维

（1）牛顿第一定律；

（2）理想实验的方法

科学探究

伽利略理想实验及推理方法

科学态度与责任

了解生活中的惯性现象，并解释常见的惯性现象

【学习重难点】

【学习过程】

一、知识纲要导引

二、基础导学

（一）理想实验的魅力（自学教材“理想实验的魅力”部分）

1．亚里士多德的观点：

必须有力作用在物体上，物体才能运动；

没有力的作用，物体就要停止运动．

2．伽利略的斜面实验：

（1）理想实验过程

①让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．

②如果没有摩擦，小球将到达原来的高度．

③如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长．

④当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去．

（2）实验结论：

力不是维持物体运动的原因．

3．笛卡儿的观点：

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，既不停下来也不偏离原来的方向．

（二）牛顿第一定律（自学教材“牛顿第一定律”部分）

1．牛顿第一定律：

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．这就是牛顿第一定律（Newton'

sfirstlaw）．

2．惯性：

物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性（inertia）．

3．牛顿第一定律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．

（三）惯性与质量（自学教材第85页“惯性与质量”部分）

1．惯性：

不同质量的物体，惯性的大小是不一样的，也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大．描述物体惯性的物理量是它的质量（mass）．

2．质量：

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．

三、思考判断

（1）亚里士多德认为物体的自然状态是静止，只有当它受到力的作用才会运动．（）

（2）伽利略认为力不是维持物体运动的原因．（）

（3）力不是使物体运动的原因，而是使物体运动状态改变的原因．（）

（4）速度大的物体不能很快停下来，是因为速度大时惯性也大．（）

（5）物体的运动状态的改变指的是速度的改变．（）

（1）√

（2）√（3）√（4）×

（5）√

思考与讨论

从牛顿第一定律得知，物体都要保持它们原有的匀速直线运动状态或静止状态．也可以说，它们都具有抵抗运动状态变化的“能力”，即都具有惯性．那么，怎样描述惯性的大小呢？

问题解答：

物体抵抗运动状态变化的“能力”与物体的质量有关，如小轿车比大货车启动时更容易提速；

工厂的车床等一些机械，它们的质量很大，目的是增大惯性，使运动状态不易改变；

又如战斗机在投入战斗前，为了提高其灵活性而抛掉副油箱．所以质量是惯性大小的量度．

四、启迪思维，突破重点

主题一：

理想斜面实验及力与运动的关系

问题探究

探究点1：

请阅读教材“理想实验的魅力”的内容，说说在研究力和运动的关系过程中三位代表人物的主要观点．

提示：

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，物体就要静止下来．

伽利略：

力不是维持物体运动状态的原因．在水平面上运动的物体之所以会停下来，是受到摩擦阻力的缘故．

笛卡儿：

如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．

探究点2：

请同学们讨论回答：

为什么说伽利略理想实验方法是科学的，结论是可靠的？

伽利略的理想斜面实验虽然是理想的实验，但它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，从而揭示了正确的自然规律．,

知识链接：

运动的物体不一定受力，但物体的运动状态发生变化时一定受到了力的作用．

探究总结

1．历史上对力与运动关系的认识过程：

代表人物

对力与运动关系的看法

亚里士多德

力是维持物体运动的原因

如果没有摩擦阻力，运动的物体将保持这个速度一直运动下去

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，既不停下来也不偏离原来的方向

2．伽利略的理想实验推论：

力不是维持物体运动的原因，如果没有摩擦阻力，物体将一直运动下去．

3．科学实验与理想实验的比较

项目

科学实验

理想实验

区别

一种实践的活动，可以将设计通过物化过程而实现的实验

一种思维的活动，是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”

联系

“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想，而是建立在以实践为基础上的。

在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析

伽利略理想实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特的方法，在实验的基础上，进行理想化推理（也叫合理外推）。

它标志着物理学的真正开端．

典例示范

例1：

伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示．伽利略设计这个实验的目的是说明（）

A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度

B．如果没有摩擦，物体运动时速度不变

C．维持物体做匀速直线运动并不需要力

D．如果物体不受到力，就不会运动

解析：

伽利略的斜面实验证明了：

运动不需力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，选项A、B、D错误，C正确．

（1）运动不需要力来维持，光滑水平面上的物体，可以一直做匀速直线运动．

（2）要使物体的速度改变，就必须有力的作用．区分“维持”与“改变”．

训练1：

（多选）科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用．下列说法符合历史事实的是（）

A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变

B．伽利略通过“理想实验”得出结论：

一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去

C．笛卡儿指出：

D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，A错；

由伽利略理想斜面实验知，B对；

由笛卡儿观点知，C对；

由惯性定律知，D对．

BCD

主题二：

牛顿第一定律

探究点2018年世界青年冰壶锦标赛B组比赛在芬兰洛赫亚落幕，中国男女队凭借出色发挥在决赛中战胜各自对手双双夺冠，如图甲所示是冰壶在冰面上的运动情景，如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来．如图乙所示，一足球沿水平面滚动很远的距离停下．

（1）图甲中的冰壶和图乙中的足球为什么会停下来？

它说明了什么问题？

（2）在问题

（1）中，试猜想如果冰壶、足球不受外力作用将处于什么状态．

（3）从

（1）、

（2）两个问题中，我们能得到什么结论？

（1）冰壶和足球停下来都是因为受到了地面的摩擦力的作用．这些现象说明力是改变物体运动状态的原因．

（2）原来静止的物体，不受外力作用时，仍然静止；

原来运动的物体，不受外力作用时将永远做匀速直线运动．

（3）物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态．

牛顿第一定律关键词的理解

1．对牛顿第一定律的理解

（1）明确了惯性的概念：

①定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质．

②牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性．因此牛顿第一定律又叫惯性定律．

（2）揭示了力和运动的关系：

定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即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．

（3）反映了物体不受外力时的运动状态：

①匀速直线运动或静止（原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止）．

②不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义．

2．物体的运动状态变化有以下三种情况

（1）速度的大小不变，只有方向改变．

（2）速度的方向不变，只有大小改变．

（3）速度的大小和方向都发生改变．

（1）力是改变物体运动状态的原因；

（2）惯性有维持物体原来运动状态的性质．

例2：

（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

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．

ABD

训练2：

（多选）如图所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止，关于小球与列车的运动，下列说法正确的是（）

A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进

B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进

C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动

D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动

可通过以下表格对各选项逐一分析

选项

过程分析

结论

若小球向前滚动，可知小球的速度大于列车的速度，知列车的速度减小

若小球向后滚动，可知列车的速度大于小球的速度，可知列车的速度增加，做加速运动

√

磁悬浮列车急刹车时，小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚动

主题三：

惯性

为何“秋风”可以“扫落叶”，却不能“扫汽车”？

因为汽车的质量大，运动状态难改变．

沪杭高铁的列车最高速度可达到400多千米每小时，是世界上跑得最快的火车．有人说火车的速度越大，惯性越大，刹车停止所需时间越长，刹车距离越大，你认为这种说法正确吗？

这种说法不正确．惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的唯一量度，火车的质量不变，则惯性不变．由t＝

，x＝

可知，火车速度越大，则刹车时间和刹车距离越大．

1．惯性的三个特点

普遍性

一切物体皆有惯性，惯性是物体的固有属性