高中物理 第四章 牛顿运动定律(第1课时)牛顿第一定律教师用书 新人教版必修1

第1课时 牛顿第一定律

研究学考·明确要求]

考试要求 知识内容 牛顿第一定律 必考 c 1.了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。 2．认识伽利略研究运动和力的关系的思想方法，了解理想实验的作用。 基本要求 3．知道速度是描述物体运动状态的物理量。 4．理解牛顿第一定律的内容，能运用牛顿第一定律解释有关现象。 5．知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度。 6．运用惯性概念，解释有关实际问题。 发展要求 1.了解运动学和动力学研究角度的差异。 2．会识别惯性系与非惯性系。 1.不要求区分惯性质量与引力质量。 2．不要求分析非惯性系中物体的运动情况。

知识点一 理想实验的魅力

基 础 梳 理]

1．历史上对力与运动关系的认识过程 代表人物 亚里士多德 伽利略 笛卡儿 对力和运动关系的看法 力是维持物体运动的原因，没有力的作用，物体就要停止 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 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 加试 说明 2.伽利略的理想斜面实验 (1)(事实)如图1所示，两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。

图1

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(2)(推论)如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，如图甲所示。

(3)(推论)减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度，如图乙所示。 (4)(推论)继续减小第二个斜面的倾角，最后变成水平面，小球沿水平面做持续的匀速直线运动，如图丙所示。

(5)(结论)物体在水平面上做匀速运动时并不需要外力来维持。

思考 日常生活中，我们有这样的经验：马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来。是否有力作用在物体上物体才能运动呢？马不拉车时，车为什么会停下来呢？ 答案 不是。车之所以会停下来是因为受到阻力的作用。

即 学 即 练]

1．伽利略的斜面实验和科学推理证明了( )

A．要使物体运动必须有力的作用，没有力作用的物体将静止 B．要使物体静止必须有力的作用，没有力作用的物体就运动 C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D．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

解析 伽利略的斜面实验和科学推理证明了：如果物体不受外力作用，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动下去，所以只有D正确。 答案 D

易错点津] 物体的运动不需要力来维持，如果物体不受外力，则运动的物体将保持匀速直线运动状态。

知识点二 牛顿物理学基石——惯性定律

基 础 梳 理]

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．对牛顿第一定律的理解 (1)明确了惯性的概念

牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，提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。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

牛顿第一定律的后半句话“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

匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)。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

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第一定律具有了实际意义。

3．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况 (1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动) (2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做曲线运动) (3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做曲线运动)

图2

思考 冰壶是冬奥会的正式比赛项目。如果冰壶在冰面上运动时不受阻力作用，它将如何运动？

答案 根据牛顿第一定律，冰壶的运动状态将不发生变化，即它将保持匀速直线运动状态不变。

典 例 精 析]

【例1】 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是 ( ) A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的 B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义 C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性 D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性

解析 牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上经过抽象、加工、推理后总结出来的，A正确；虽然不受力作用的物体是不存在的，但是它与受合外力为零时是等效的，故牛顿第一定律仍有实际意义，B错误；物体的惯性是物体本身的属性，与物体是否受外力无关，与物体静止还是匀速直线运动无关，C、D错误。 答案 A

技巧点拨] 牛顿第一定律巧应用

(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即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)由“果”索“因”：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的作用，所以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。

(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。

即 学 即 练]

2．关于牛顿第一定律的理解不正确的是 ( )

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

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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，是由于没有外力维持木块运动的结果

D．飞跑的运动员，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

解析 牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变，A、B正确；牛顿第一定律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，是由于摩擦阻力的作用而改变了运动状态，飞跑的运动员，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，C错误，D正确。 答案 C

知识点三 惯性与质量

基 础 梳 理]

1．惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。 2．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。 3．惯性与力的关系

(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，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，物体的运动状态改变越快；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。 4．惯性与速度的关系

(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质。

(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。

思考 坐在公共汽车里的人，当汽车突然启动时，有什么感觉？当运动的汽车突然停止时，又有什么感觉？解释上述现象。

答案 当汽车突然启动时，人身体后倾，当汽车突然停止时，人身体前倾。这是因为人具有惯性，原来人和车一起保持静止状态，当车突然启动时，人的身体下部随车运动了，但上部由于惯性保持原来的静止状态，所以会向后倾；原来人和车一起运动，当车突然停止时，人的身体下部随车停止了，但上部由于惯性保持原来的运动状态，故向前倾。

典 例 精 析]

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