牛顿第一第三定律教案.docx

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牛顿第一第三定律教案

适用学科

高中物理

适用年级

高一

适用区域

沪科版区域

课时时长（分钟）

2课时

知识点

1.牛顿第一定律，质量与惯性.

2.牛顿第三定律，相互作用力.

教学目标

1．正确理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持.

2．理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的.

3．理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度.

4．知道力的作用是相互的，理解作用力与反作用力的概念.

5．理解牛顿第三定律，并能用它解决有关问题.

教学重点

1．牛顿第一定律，惯性.

2．探究如何从实验观察，归纳总结出牛顿第三定律.

教学难点

1．对牛顿第一定律及惯性的理解.

2．区别作用力、反作用与一对平衡力.

教学过程

一、导入

现象1：

教师：

同学们在骑车上学过程中，是怎样是自行车加速的？

又是怎样使自行车减速的？

学生：

用力踩脚踏板时可使自行车加速，刹车可使自行车减速.

教师：

用力踩脚踏板时，实质是通过链条传动给车轮施加了动力的作用，

那么刹车是车子减速的实质又是什么呢？

学生：

刹车时的实质是通过橡皮对轮子施加了阻力的作用.

教师：

通过这一生活常识可知：

要使物体加速则必须对它施加力的作用，

同样要使物体减速也要对其施加力的作用，那么力和物体的运动究竟有什么关系呢？

现象2：

伽利略理想实验思路

客观事实：

小球从一个斜面的高处滚下，会滚上另一个对接的斜面，摩擦力越小，越接近原来的高度

假想：

摩擦力大小为零，观察小球在另一个斜面的运动情况

推理：

小球将会达到同一高度

对接斜面倾角越小，运动距离越远

对接斜面倾角为零，小球永远运动

现象3：

笛卡儿的观点：

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，即：

运动状态不会改变.

用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。

二、知识讲解

（一）考点解读

1．惯性的两种表现形式

（1）物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变（静止或匀速直线运动）。

（2）物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。

惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。

2．对牛顿第一定律的四点说明

（1）明确惯性的概念：

牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性。

（2）揭示力的本质：

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。

（3）理想化状态：

牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。

在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。

（4）与牛顿第二定律的关系：

牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。

力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答。

牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。

考点1牛顿第一定律

1、牛顿第一定律

（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。

（2）意义

①揭示了物体的固有属性：

一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

②揭示了力与运动的关系：

力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。

2、惯性

（1）定义：

物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

（2）惯性的两种表现

①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态。

②物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的改变。

（3）量度：

质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。

（4）普遍性：

惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关（选填“有关”或“无关”）。

考点２　牛顿第三定律

牛顿第三定律

1.作用力和反作用力

两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体同时对这个物体也施加了力。

2．内容

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

3．意义：

建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。

三、例题精析

例题1

[对牛顿第一定律的理解]（多选）关于牛顿第一定律的说法正确的是（　　）

A．牛顿第一定律不能在实验室中用实验验证

B．物体的运动状态发生变化则物体一定受到力的作用

C．惯性定律与惯性的实质是相同的

D．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态

【答案】AＢ

【解析】

　牛顿第一定律描述的是物体不受外力的情况下所遵循的规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，所以A正确。

力是改变物体运动状态的原因，所以B正确。

惯性定律是牛顿第一定律，反映的是物体在一定条件下的运动规律，而惯性是物体的属性，故C错误。

物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，与运动状态和受力情况无关，故D错误。

例题2

[对惯性的理解]关于惯性的大小，下列说法中正确的是（　　）

A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大

B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大

C．两个物体只要质量相同，那么惯性大小就一定相同

D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小

【答案】C

【解析】

　质量是惯性大小的唯一量度，所以A、D错误，C正确。

用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，是否难以推动与摩擦力有关，所以B错误。

例题3

[牛顿第三定律]如图是利用计算机记录的“嫦娥三号”发射时，火箭和地面的作用力和反作用力变化图线，根据图线可以得出的结论是（　　）

A．作用力大时，反作用力小

B．作用力和反作用力的方向总是相反的

C．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的

D．牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用

【答案】Ｂ

【解析】

　作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上，选项A、C错误，B正确；牛顿第三定律反映的规律与运动状态无关，选项D错误。

例题4

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：

小球从左侧斜面上的O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O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

【答案】Ａ

【解析】

根据实验结果，得到的最直接的结论是如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，A项正确。

而小球不受力时状态不变，小球受力时状态发生变化，是在假设和逻辑推理下得出的结论，不是实验直接结论，所以B和C选项错误。

而D项不是本实验所说明的问题，故错误。

例题5

（多选）伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。

早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是（　　）

A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性

B.没有力的作用，物体只能处于静止状态

C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性

D.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动

【答案】AD

【解析】　　物体不受外力时，将保持静止或匀速直线运动状态，物体具有保持原来运动状态不变的性质叫惯性，也可以说物体抵抗运动状态变化的性质是惯性，故选项A、D正确；没有力的作用时物体处于平衡状态，即物体处于静止或匀速直线运动状态，选项B错误；行星在圆周轨道上做匀速圆周运动时，要受到万有引力的作用产生向心加速度，选项C错误。

四、课堂运用

基础

１、【题干】（多选）下面是摘自20世纪美国报纸上的一篇小文章：

阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内的宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。

宇航员：

“汤姆，我们现在已关闭了所有发动机，正向月球飞去。

”汤姆：

“你们关闭了所有发动机，那靠什么力量推动火箭向前运动呢？

”宇航员犹豫了半天，说：

“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动。

”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法中正确的是（　　）

A.汤姆的问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”

B.宇航员的答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”

C.宇航员的答话所体现的物理思想是“物体的运动不需要力来维持”

D.宇航员的答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行

【答案】ＡＣＤ

【解析】

　上小学的汤姆，对于力和运动的认识，只能凭经验感觉，不会认识到力是改变物体运动状态的原因，故选项A正确；宇航员的答话所体现的物理思想是“物体的运动不需要力来维持”，即火箭依靠惯性飞行，故选项B错误，C、D正确。

２、【题干】（多选）

如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是（　　）

A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜

B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小

C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力

D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜

【答案】　BD

【解析】

甲对乙的拉力和乙对甲的拉力属于作用力与反作用力，总是大小相等，与甲、乙运动状态无关。

故B正确，A、C错误。

地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜。

３、【题干】如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。

两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢者。

若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（　　）

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

【答案】　C

【解析】

甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误。

甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B错误。

设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲>m乙，则由a＝

得，a甲

at2得在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙会过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确。

收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误。

巩固

1、【题干】下列运动中，物体的运动状态不变的是（）

A.匀速直线运动

B.匀加速直线运动

C.匀减速直线运动

D.自由落体运动

【答案】A

【解析】运动状态的变化是指物体的运动速度的大小或方向发生了变化，或者两者都发生了变化，

运动状态不变，一定是其速度的大小、方向均不发生变化，所以只有选项A正确．

2、【题干】根据牛顿第一定律，以下说法正确的是（）

A.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因

B.在宇宙飞船内物体不存在惯性

C.物体运动状态发生了改变，必定受到外力的作用

D.歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了减小惯性，有利于运动状态的改变

【答案】ACD

【解析】力是改变物体运动状态的原因，牛顿第一定律说明了这一点，A、C正确；质量是惯性大小的唯一量度，宇宙飞船内物体仍存在惯性，和物体是否处于超、失重无关，B错；歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了减小惯性，有利于运动状态的改变，D对．

3、【题干】下列叙述中，哪些是关于力和运动关系的错误观点（）

A.力是维持物体运动的原因

B.力是改变物体运动状态的原因

C.力是产生运动的原因

D.物体向某方向运动

【答案】ACD

【解析】运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因，运动不需要力来产生，物体的运动方向也不总和物体的受力方向一致，所以A、C、D错误．

拔高

1、【题干】下面说法正确的是（）

A.惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质

B.物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质

C.物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态有惯性；受外力作用时，

不能保持匀速直线运动状态或静止状态因而就无惯性

D.惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关

【答案】D

【解析】惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，故A错；有外力作用时，物体运动状态发生改变，但运动状态的改变不等于物体惯性的改变．“克服惯性”“惯性消失”等说法均是错误的，不管物体是否受外力作用，其惯性是不能被改变的，故B、C错．物体惯性由物体本身决定，与运动状态和受力无关，故D正确．

2、【题干】人从行驶的汽车上跳下来后容易（）

A.向汽车行驶的方向跌倒

B.向汽车行驶的反方向跌倒

C.向汽车右侧跌倒

D.向汽车左侧跌倒

【答案】A

【解析】当人在汽车上时与车具有相同的速度，因此，当人从车上跳下来时，身体由于惯性要保持原有状态继续向前运动，而脚着地后，受摩擦力作用，运动状态要发生改变，速度要减小到零，故人向汽车行驶的方向摔倒．为了避免摔倒，人从车上跳下后要跟着车小跑几步．

3、【题干】对于牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是（　　）

A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失

B．弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力

C．甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的作用力可以是摩擦力

D．作用力和反作用力，这两个力在任何情况下都不会平衡

【答案】D

【解析】根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力，大小相等，方向相反，性质相同，同时产生，同时消失，故可判定A、B、C错误，D正确.

课堂小结

牛顿第三定律的理解与应用　拓展延伸

1.作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”

（1）“六同”：

①大小相同；②性质相同；③同一直线；④同时产生；⑤同时变化；⑥同时消失。

（2）“三异”：

①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同。

（3）“二无关”：

①与物体的运动状态无关；②与是否和另外物体相互作用无关。

2.一对平衡力与作用力、反作用力的比较

课后作业

基础

1、【题干】在足球比赛中，前锋队员一记势大力沉的射门，足球应声入网.在射门瞬间，比较力的大小，正确的说法是（　　）

A．脚对球的力大于球对脚的力

B．脚对球的力等于球对脚的力

C．脚对球的力小于球对脚的力

D．脚对球的力等于足球受到的重力

【答案】B

【解析】脚对球的力与球对脚的力是一对作用力与反作用力，其大小相等方向相反.

2、【题干】用绳子拉小车在光滑水平面上运动，当绳子突然断裂后，小车的运动速度将（）

A.变小

B.不发生变化

C.变大

D.立即变为零

【答案】B

【解析】当绳子突然断裂后，小车在光滑水平面上所受合力为0，小车的运动状态不会改变，速度不发生变化．

3、坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带，这主要是为了当下列哪种情况出现时,

减轻可能对人的伤害（）

A.车速太快

B.车速太慢

C.突然起动

D.紧急刹车

【答案】D

【解析】坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带，是为了减轻紧急刹车时可能对人的伤害．

巩固

1、【题干】有一热气球以一定的速度匀速竖直上升到某一高度时,从热气球里掉出一个物体，

这个物体离开热气球后将（）

A.继续上升一段距离，然后下落

B.立即下落

C.以原来的速度永远上升

D.以上说法都不对

【答案】A

【解析】热气球里的物体，未掉出之前具有竖直向上的速度，由于惯性，物体离开热气球后将继续上升一段距离，然后下落.

2、【题干】人站在地面上，先将两腿弯曲，再用力蹬地，就能跳离地面，人能跳起离开地面的原因是（　　）

A．人对地球的作用力大于地球对人的引力

B．地面对人的作用力大于人对地面的作用力

C．地面对人的作用力大于地球对人的引力

E.D．人除受地面的弹力外，还受到一个向上的力

【答案】C

【解析】对人受力分析：

人受到地面给人的弹力和重力，因为弹力大于重力所以人跳起.

3、【题干】下列说法中正确的是（）

A.运动越快的汽车越不容易停下来,是因为汽车运动得越快，惯性越大

B.小球由于受重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了

C.一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到向上的推力

D.物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无关

【答案】D

【解析】做变速运动的物体之所以速度改变是受到外力的原因，外力迫使它改变运动状态，不是物体失去了惯性．

拔高

1、【题干】在平直轨道上，匀加速向右行驶的封闭车厢内，悬挂着一个带有滴管的盛油容器，如图所示，当滴管依次滴下三滴油时（设这三滴油都落在车厢底板上），下列说法中正确的是（）

A.这三滴油依次落在OA之间，且后一滴比前一滴离O远

B.这三滴油依次落在OA之间，且后一滴比前一滴离O近

C.这三滴油依次落在OA之间同一位置上

D.这三滴油依次落在O点上

【答案】C

【解析】由于车是匀加速运动，则油滴都将偏向O点左侧，且是同一位臵．

2、【题干】在匀速上升的气球中突然落下一个物体，在物体刚离开气球的瞬间，下列说法中正确的是（）

A.物体立即向下做自由落体运动

B.物体具有向上的初速度，做匀加速运动

C.物体具有向上的初速度，具有竖直向下的重力加速度g

D.物体的速度为零，但具有竖直向下的加速度

【答案】C

【解析】由于惯性，物体脱离气球后要保持原有的速度——向上运动的速度．由于物体脱离气球后只受重力作用，故物体的运动状态要改变，会向上做匀减速运动．

3、【题干】用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如下图所示，下列说法正确的是（　　）

A．F1的施力者是弹簧　　B．F2的反作用力是F3

C．F3的施力者是小球D．F4的反作力是F1

【答案】BC

【解析】F1的施力者是地球，A错，F2的反作用力是F3，B对，F3的施力者是小球，C对，F4的作用力作用在悬点上，D错．

课后反思

牛顿第一定律的应用技巧

（1）应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。

（2）如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。

因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况