必修1第4章牛顿运动定律第12节牛顿第一定律.docx
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必修1第4章牛顿运动定律第12节牛顿第一定律
精锐教育学科教师辅导讲义
讲义编号
学员编号：
年级：
高一课时数：
3
学员姓名：
辅导科目：
物理学科教师：
课题
牛顿第一定律、实验探究加速度与力、质量的关系
授课日期及时段：
教学目标
1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。
2.理解牛顿第一定律的内容及意义。
会正确地解释有关惯性的现象，并了解利用惯性及防止惯性的方法。
3.理解物体运动状态变化的快慢，加速度的大小与力有关，也与质量有关。
4.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。
教学内容
课前检测
1.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是………………………（）
A.牛顿第一定律是一条实验定律
B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C.惯性定律和惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持
2.一个物体保持静止或匀速直线运动状态不变，这是因为…………………（）
A.物体一定没有受到任何力
B.物体一定受到两个平衡力的作用
C.物体所受合力一定为零
D.物体可能受到两个平衡力的作用
3.一般通过实验得出来的规律称为“定律”，牛顿第一定律能用实验直接加以验证吗？
4.下列关于惯性的说法中，正确的是……………………………………（）
A.人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
B.百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了
C.物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了
D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关
5.竖直向上托起的排球，离开手后能继续向上运动，这是由于（）
A.排球受到向上的托力
B.排球受到惯力
C.排球具有惯性
D.排球受到惯性的作用
6.
（1）运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，能运用牛顿第一定律来解释其原因吗？
（2）推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多，物体的惯性与其质量有什么关系？
知识梳理
一、历史回顾
亚里士多德的观点：
力是维持物体运动的原因。
二、伽利略理想实验
伽利略的研究和科学想象
同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下，（这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的速度）。
第一次在水平面上铺上毛巾，小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了（如图甲）；第二次在水平面上铺上较光滑的棉布，小车在棉布上滑行的距离较远（如图乙）；第三次在水平面上铺上光滑的木板，小车滑行的距离最远（如图丙）。
伽利略认为，是平面对小车的阻力使小车停下，平面越光滑小车滑行越远。
表明阻力越小，小车滑行越远。
伽利略科学地想象：
要是能找到一块十分光滑的平面，阻力为零，小车的滑行速度将不会减慢。
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上的运动情况
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，小球将永远运动下去。
三、牛顿第一定律
1.定义：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2.牛顿第一定律的意义：
⑴揭示了力和运动的关系。
⑵指出了物体的一种属性——惯性（正因为如此，牛顿第一定律又称为惯性定律）
3.关于牛顿第一定律的理解
⑴牛顿第一定律不是一条实验定律，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，总结前人的研究成果，加以丰富的想象而提出来的。
⑵牛顿第一定律说明了物体不受力时的运动状态是匀速直线运动或静止。
所以说：
物体的运动不需要力。
⑶一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。
所以说：
一切物体都有惯性。
⑷外力的作用是迫使物体改变运动状态。
所以说：
力是改变物体运动状态的原因。
⑸自然界中实际上不存在不受力的物体，但物体所受合外力为零或某一方向受力为零的情况大量存在，牛顿第一定律也符合这些情况。
4.惯性：
物体具有保持原有运动状态的性质，这种性质就称为惯性。
⑴一切物体都具有惯性，惯性是物体的一种固有属性。
⑵惯性与物体的运动状态无关，与物体的受力情况也无关。
⑶惯性只与质量有关，质量大的物体惯性大。
⑷物体受外力作用时，惯性表现为阻碍其运动状态的改变。
◆解释惯性现象分三步，即“三步法”。
（1）明确研究的是哪个物体，它原来处于怎样的运动状态。
（2）观察哪个物体（或物体的某一部分）受到外力作用后突然改变了运动状态，并指明其运动状态的变化情况。
（3）分析所研究的物体由于惯性怎样保持原来的运动状态，从而出现题目给出的现象。
◆惯性的利用：
洗衣机脱水的原理，拍打衣服上的灰尘，抖落伞上的雨点，跳远前的助跑，高速公路上对汽车之间的车距有限制，在一些拐弯较多的地方限制车速等。
斧柄的固定战斗机投弹
惯性的防止
安全带汽车安全气囊
四、加速度与质量和力的关系
实验方法：
控制变量法
方案三：
以小车、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码为实验器材。
利用频闪照相机，拍下小车运动情况进行分析，求出加速度a。
实验结论：
与加速度有关的因素
1.物体受到的合外力2.物体的质量
实验方法
控制变量法
实验过程与结论
物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度越大
合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小
重难点突破
例1：
如图所示，一个劈形物abc各面均光滑，放在固定的斜面上，ab成水平并放上一个光滑小球，把物体abc从静止开始释放，则小球在碰到斜面以前的运动轨迹是（）。
A．沿斜面的直线
B．竖直的直线
C．弧形曲线
D．折线
分析：
因小球在物体abc上从静止释放过程中，水平方向不受力的作用，由于惯性，水平方向仍保持静止而没有运动，所以小球在碰到斜面前的运动轨迹是竖直线。
答案：
B.
例2火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为
A．人跳起后，厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动
B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动
C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显
D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度
分析门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起,在跳起时由于人和车具有相同的速度，而人具有惯性，因此，下落后在水平方向上人和车具有相同的速度。
答案：
D.
例3 在光滑水平面上的木块受到一个方向不变，大小从某一数值逐渐变小的外力作用时，木块将作[ ]
A．匀减速运动． B．匀加速运动．
C．速度逐渐减小的变加速运动．
D．速度逐渐增大的变加速运动．
分析 木块受到外力作用必有加速度．已知外力方向不变，数值变小，根据牛顿第二定律可知，木块加速度的方向不变，大小在逐渐变小，也就是木块每秒增加的速度在减少．由于加速度方向与速度方向一致，木块的速度大小仍在不断增加，即木块作的是加速度逐渐减小、速度逐渐增大的变加速运动．答案：
D．
例4 如图3－6所示，底板光滑的小车上用两个量程为20N、完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量1kg的物块．在水平地面上当小车作匀速直线运动时，两弹簧秤的示数均为10N．当小车作匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8N．这时小车运动的加速度大小是 [ ]
A．2m/s2． B．4m/s2．
C．6m/s2． D．8m/s2．
分析 因弹簧的弹力与其形变量成正比，当弹簧秤甲的示数由10N变为8N时，其形变量减少，则弹簧秤乙的形变量必增大，且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等，所以，弹簧秤乙的示数应为12N．
答案：
B．
例5下列认识中正确的是（）
A.理想实验是不科学的假想实验
B.理想实验所得的结论是不可靠的
C.理想实验是一种科学方法
D.只有理想实验才是研究物理问题的正确方法
分析理想实验是一种科学方法，并不是理想实验才是研究物理问题的唯一方法，我们可以采用等效替代、对比法等其他方法来研究。
答案：
C.
课堂练习
1.关于物体的惯性和惯性定律的关系，下列说法中正确的是（）
A．惯性就是惯性定律
B．惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律
C．物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性
D．惯性定律不但指明了物体有惯性，还指明了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
2、下述说法中正确的是
A.物体具有保持原有运动状态的性质叫惯性；
B.物体静止时有惯性,一旦运动起来不再保持原有的运动状态也就失去了惯性；
C.在相同的外力作用下,获得加速度大的物体惯性小；
D.牛顿第一定律是牛顿第二定律在加速度为零的情况下的特例。
3、如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两小球（m1>m2）随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其它阻力，设车无限长，则两个小球（）m1m2
A一定相碰B一定不相碰
C不一定相碰D难以确定是否相碰
4、下面关于惯性的说法中，正确的是（）
A速度大的物体惯性大B物体具有保持瞬时速度不变的性质
C物体不受外力时才有惯性D物体作变速运动时没有惯性
5、如图所示，木块B放在小车A上，和小车A一起以速度v向前匀速运动，A和B间光滑，当小车遇到障碍物突然停止时，B的运动情况是（）
A向前倾倒B向后倾倒
C与A一起停止D以速度v向前运动v
6、如果a－
图象是通过原点的一条直线，则说明（）
A.物体的加速度a与物体的质量m成正比；
B.物体的加速度a与物体的质量m成反比；
C.物体的质量m与物体的加速度a成正比；
D.物体的质量m与物体的加速度a成反比。
7、在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a－F图象，如下图（a）（b）中的A、B线所示；试分析：
（1）A线不通过坐标原点的原因是
；
（2）B线不通过坐标原点的原因是
。
课堂小结
牛顿运动定律是动力学的基础，正确认识力和运动的关系，是学好物理的关键，本节课的教学内容牛顿第一定律作为牛顿物理学的基石，为后续的学习打下很好的基础。
本节由“牛顿第一定律”和“惯性”两部分组成，是力的知识的深化（力的作用效果是使物体发生形变或改变物体运动状态），也是力的合成和力的平衡等内容学习的基础。
牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。
内容和要求
考点细目
出题方式
伽利略的理想实验
认识伽利略的理想实验推理过程和推论
解释题，选择题、计算题
牛顿第一定律
内容，意义，惯性现象的解释
加速度与力和质量的关系
实验方案的设计，实验数据的处理
分析方法
控制变量法的应用
选择题、计算题
重点：
1.理解力和运动的关系。
2.理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。
3.控制变量法的使用。
4.如何提出实验方案并使实验方案合理可行.实验数据的分析与处理。
难点：
1.惯性与质量的关系。
2如何提出实验方案并使实验方案合理可行，实验数据的分析与处理。
课后作业
1、请谈谈确定“探究加速度与力、质量的关系”实验研究课题的思路。
2、在“实验：
探究加速度与力、质量的关系”的探究过程中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？
3、在研究加速度与质量的关系时，为什么要以
为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—
图象，而不是描绘a—m图象？
4、根据牛顿第二定律的探究实验回答下列各问。
（1）本实验中探究的方法：
①________________________________________。
②_______________________________________。
（2）在验证实验中实验仪器有：
砂桶和砂子，小车和砝码，带滑轮的长木板，打点计时器和纸带、复写纸，除了以上仪器外，还需要的仪器有____________。
A.秒表
B.弹簧测力计
C.毫米刻度尺
D.天平
E.低压直流电源
F.低压变流电源
5、某同学用弹簧测力计、木块和细绳去粗略测定木块与固定斜面之间的动摩擦因数μ。
设此斜面的倾角θ不大，不加拉力时木块在斜面上保持静止。
（1）是否要用弹簧测力计称出木块的重力？
（2）写出实验的主要步骤。
（3）推导出求μ的计算式。
参考答案
课前检测
1、D2、CD3、不能4、D5、C
课堂练习
1、CD2、A3、B4、B5、D6、B7
（1）没有平衡摩擦力
（2）木板的倾角过大
课后作业
1、略2、由位移加速度公式可推出位移之比等于加速度之比3、减小实验误差4、
（1）控制变量法，
（2）CDE5、
（1）否，
（2）略，（3）μ=tanθ
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