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5.1牛顿第一运动定律 学案(含答案)

1、第第 1 1 节节 牛顿第一运动定律牛顿第一运动定律 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道力与运动之间的关系。 2.能理解理想实验法的意义,根据 惯性的特点解释生活中的惯性现 象。 3.能理解牛顿第一定律的内涵。 1.科学思维 能领悟理想实验的科学推理方法及其意义; 能从不同的角度解决动力学问题。 2.关键能力 科学推理能力。 一、力与运动的关系 1力与运动的关系 (1)几种观点 代表人物 主要观点 亚里士多德 有外力的作用时物体才能运动,要维持物体的运动就需要外力 伽利略 力不是维持物体运动的原因 笛卡儿 如果运动中的物体没有受到力的作用,运动物体将继续以原来的速 度沿直线运动 (2)

2、伽利略的理想实验:让一个小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时,无论右 侧斜面坡度如何,它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地点。减小第二个斜 面的倾角,小球在这个斜面上仍将达到同一高度,但它要运动得远些。继续减小 第二个斜面的倾角,球到达同一高度时就会运动得更远。若将第二个斜面放平, 球将永远运动下去。如图所示。 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方法:在 实验的基础上,进行合理外推。 2结论:力不是维持物体运动的原因。 【判一判】 (1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。() (2)伽利略认为,没有力作用在物体上,它就不能运动。() (3)笛卡儿认为若没有力作用

3、,物体的运动状态就不会改变。() 二、牛顿第一运动定律及其意义 1牛顿第一运动定律:一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,除非有外力 迫使它改变这种状态。 2惯性:任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性。 3惯性与质量:质量大的物体惯性大。质量是描述物体惯性大小的物理量。 说明:惯性大小只由质量大小决定,与其他因素无关。 【想一想】 公路上奔驰的汽车,速度越大,刹车时停下来所用的时间越长,这能说明速度越 大惯性越大吗?说明原因。 答案 不能,因为质量是惯性大小的唯一量度,质量越大,运动状态越难改变。 由 v202as 知,刹车位移和初速度的二次方成正比,汽车速度越大,刹车位移越 长,

4、但是汽车质量不变,惯性不变。 探究 1 对牛顿第一运动定律的理解 情境导入 如图所示,让一个小车从同一斜面上滑下,水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃 板,水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象。 (1)实验观察到什么现象,说明了什么问题? (2)如果没有摩擦力的作用,小车将会怎样运动呢? (3)以上实验揭示了力和运动之间是什么关系? 答案 (1)水平面越光滑,小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的 原因。 (2)如果没有摩擦力的作用,小车将永远运动下去。 (3)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。 归纳拓展 1牛顿第一运动定律的物理意义 (1)揭示了力与运动的关系

5、力是改变物体运动状态的原因:物体受到力的作用,它的运动状态就一定发生 改变,并且产生加速度。 力不是维持物体运动状态的原因:物体若不受力,它将保持匀速直线运动或者 静止状态。 (2)揭示了一切物体都具有的一种属性惯性,所以牛顿第一运动定律也叫惯 性定律。 2物体运动状态改变的三种情况 (1)速度的方向不变,大小改变。 (2)速度的大小不变,方向改变。 (3)速度的大小和方向同时发生改变。 【例 1】 (多选)(2021 河南洛阳市高一上学期期末)关于牛顿第一定律,以下说 法正确的是( ) A牛顿第一定律又叫惯性定律 B牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论 C牛顿第一定律说明一切物体

6、都有惯性 D牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态 答案 ACD 解析 牛顿第一定律是在实验的基础上进一步地推理概括出来的科学理论, 而不 是直接通过实验得出的,故 B 错误;牛顿第一定律既提出了物体不受力作用时 的运动规律,即惯性定律,又提出了力是改变物体运动状态的原因,故 A、C、 D 正确。 【针对训练 1】 (多选)(2021 山东省日照高一上学期检测)“复兴号”高铁在某 段水平轨道上匀速行驶,假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的 水向右洒出,如图所示,则关于高铁在此种情况下的运动,下列描述正确的是 ( ) A高铁匀速向左运动 B高铁可能突然向左加速运动 C高铁可能突然向

7、左减速运动 D高铁可能突然向右减速运动 答案 BD 解析 如果高铁正在向左匀速运动,突然加速,则碗中的水由于惯性仍保持原有 的速度,就会向右洒出,故 B 正确;如果高铁正向右匀速运动,突然减速,则 碗中的水由于惯性仍保持原来的速度,就会向右洒出,故 D 正确。 探究 2 对惯性的理解与应用 情境导入 (1)如图甲所示,公交车突然快速启动时,车上站着的乘客身体为什么会向后倾 倒? (2)如图乙所示, 公交车在运行时突然急刹车, 车内乘客身体为什么会向前倾倒? 答案 (1)当公交车由静止突然快速启动时,乘客的下半部分受到车的摩擦力作 用也随车运动,而上半部分由于要保持原来的静止状态,故向后倾倒。

8、(2)乘客随车一起运动,当急刹车时,车停止运动,乘客的下半部分受到车的摩 擦力作用也随车停止运动, 而上半部分由于要保持原来的运动状态, 故向前倾倒。 归纳拓展 1惯性与质量的关系 (1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。 (2)质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大。 2惯性与力的关系 (1)惯性不是力,因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力” 等说法都是错误的。 (2)力是改变物体运动状态的原因。惯性是维持物体运动状态的原因。力越大, 物体的运动状态越容易改变;惯性越大,物体的运动状态越难改变。 (3)惯性与物体的受力情况无关。 3惯性与速度的关系 (1)速

9、度是表示物体运动快慢的物理量,惯性是物体本身固有的属性。 (2)一切物体都有惯性,并且惯性的大小由物体本身决定,与物体是否有速度及 速度的大小无关。 提示: 运动的物体总要保持运动,物体的惯性总是以保持“原状”或者反抗“改 变”两种形式表现出来。 【例 2】 (2021 甘肃兰州市第二片区高一上学期期末)关于惯性,下列说法中正 确的是( ) A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 B物体运动速度大时惯性大 C质量是惯性大小的唯一量度 D体积越大的物体惯性越大 答案 C 解析 惯性的大小只与物体的质量有关, 质量越大惯性越大, 质量越小惯性越小, 质量是惯性大小的唯一量度,故选项 C 正确。

10、【针对训练 2】 如图所示的情形中,关于物体惯性的说法正确的是( ) A战斗机需要及时抛掉副油箱是为了减小惯性 B长征火箭搭载飞船升空过程中惯性不断增大 C轿车乘坐人员必须系安全带是为了减小惯性 D精彩刺激的水上飞行器表演的演员没有惯性 答案 A 解析 战斗机及时抛掉副油箱是为了减轻质量, 减小惯性, 提高了飞机的灵活性, 故 A 正确;长征火箭搭载飞船升空过程中质量不断减小,惯性不断减小,故 B 错误;惯性大小只与物体的质量有关,与其他因素无关,轿车乘坐人员必须系安 全带是为了减小车辆碰撞过程中对人的二次伤害, 不改变人的惯性, 故 C 错误; 惯性大小的唯一量度是物体的质量,与物体的速度大

11、小,与物体的速度是否变化 无关。精彩刺激的水上飞行器表演的演员质量不变,惯性不变,故 D 错误。 1(伽利略理想实验)(2021 陕西高陵区高一月考)如图所示,为现代人在实验室 所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图。 实验中把小球从左侧斜面的某个位 置由静止释放,它将冲上右侧斜面,频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相 邻的两个小球间的距离依次减小;如果右侧斜面变成水平,频闪照片显示小球在 右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验,以下叙述 正确的是( ) A小球冲上右侧斜面后做减速运动,表明“力是维持物体运动的原因”的结论 是正确的 B小球最终也会在右侧水平面上停下来,

12、表明“力是维持物体运动的原因”的 结论是正确的 C 因为没有绝对光滑的斜面或者平面, 所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力, 小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的 D上述实验表明“如果没有摩擦阻力,小球将在水平面上永远运动下去”的结 论是正确的 答案 D 解析 小球冲上右侧斜面后做减速运动, 表明“力是维持物体运动的原因”的结 论是错误的,故 A 错误;小球最终也会在右侧水平面上停下来,是由于受到摩 擦力的作用的原因,故 B 错误;因为没有绝对光滑的斜面或者平面,所以伽利 略提出的“如果没有摩擦阻力, 小球将在水平面上永远运动下去”的结论是一种 理想的推论,但是却有着非常重要的现实意

13、义,它开创了物理学研究的新方法, 故 C 错误;上述实验表明“如果没有摩擦阻力,小球将在水平面上永远运动下 去”的结论是正确的,故 D 正确。 2(牛顿第一定律的理解)牛顿是近代科学的开创者,他一生致力于科学研究, 有许多重大发明,为科学事业做出了巨大的贡献,他提出的牛顿运动三定律成为 经典力学的基础。由牛顿第一定律可知( ) A合力停止作用后,物体就会慢慢停下来 B物体的速度改变时,一定受到合力的作用 C物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性 D力是改变物体运动状态的原因,也就是改变物体惯性的原因 答案 B 解析 合力停止作用后,物体速度保持不变, 故 A 错误;力是改变速度的原因, 物体

14、的速度改变时,合力一定不为零,故 B 正确;惯性是物体的固有属性,与 运动状态无关,故 C 错误;力是改变物体运动状态的原因,惯性大小只与物体 的质量有关,与受力无关,故 D 错误。 3(惯性的理解)一辆公交车在行驶中,一条小狗突然横穿马路,司机本能地急 刹车,导致乘客身体往前倾。关于这个现象,下列说法正确的是( ) A乘客身体前倾是因为具有惯性 B乘客随汽车运动时才具有惯性 C汽车速度越大,则乘客惯性越大 D乘客身体前倾程度越大,则乘客惯性越大 答案 A 解析 司机急刹车时,由于摩擦力作用,乘客的脚随车停止运动,但由于惯性, 上身仍向前运动,因此出现身体前倾,这是由于惯性造成的,A 正确;惯

15、性大小 的唯一量度就是质量,质量大的惯性大,与物体的形状,运动状态等其它因素无 关,B、C、D 错误。 4 (牛顿第一定律的应用)如图所示, 甲车快速倒车时车尾撞上静止的乙车车头, 导致两车司机受伤。根据牛顿运动定律,下列情形最有可能出现的是( ) A甲司机胸部受伤 B乙司机胸部受伤 C两位司机都是背部受伤 D两位司机都是胸部受伤 答案 B 解析 甲车向后倒车撞到乙车上而停止运动,甲车司机相对于甲车向后运动,甲 车司机由于惯性继续向后运动而使背部受伤。乙车静止,乙车车头由于受到撞击 而导致乙车向后运动,乙车司机相对于乙车向前运动,所以乙车司机由于惯性保 持静止而和乙车的方向盘相碰,造成乙车司机胸部受伤,故 B 正确,A、C、D 错误。