第20讲 牛顿第一定律-2022年暑假新高一物理初高中衔接导学练

第20讲 牛顿第一定律 一、“伽利略斜面小车实验” 在这个实验中,让每次让小车从斜面的同一高度滑下,目的是让小车在进入水平表面时具有相同的速度,这样才能比较小车在不同表面运动的情况.如下图所示,是小车从斜面上滑下后,在平面上最终停下的位置. 实验表明：平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小的越慢.如果小车不受阻力,小车将一直运动下去。 2、 牛顿第一定律 1.内容：一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。 2.牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,运用科学的推理的方法而概括出来的规律,是一个非常重要的规律,是整个力学的基础和出发点.所以它不能用实验验证,因为任何物体都受到其它物体的作用,但是它能经受住实践的检验。 三、惯性 定义：一切物体都有保持原来运动状态不变的的性质，我们把这种性质叫作惯性。 【初高中变化】 牛顿第一定律这节课中所涉及到三方面的知识，高初中衔接的非常多，初中物理中的“伽利略斜面小车实验”与高中物理中的“伽利略理想斜面实验”在本质和目的上是一致的，都想说明一个问题，物体的运动不需要力去维持；对于牛顿第一定律的内容，高初中在内容表述形式上是有所差别的，高中物理在内容表述上说“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，更好的说明了力的作用；对于惯性，初中物理中主要研究的是惯性的应用和防止，高中物理中还进一步阐述了影响惯性大小的因素。 一、对力与运动关系的认识 1.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，物体就要静止在某个地方。 2.伽利略：(1)理想实验：让小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度；减小第二个斜面的倾角，小球仍将达到原来的高度，但它要运动得远些；由此推断，若将第二个斜面放平，小球将永远运动下去。如图所示。 伽利略理想实验的魅力不仅体现在实验本身，更体现在实验的独特方法：在实验事实的基础上，进行合理的假设、外推。 (2)结论：力不是维持物体运动的原因。 3.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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 【例1】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：将斜面1与斜面2平滑连接，让小球由斜面1上的O处由静止开始滚下，小球将滚上斜面2.逐渐减小斜面2的倾角，仍使小球从O处由静止滚下。如果没有摩擦，则（　　） A．小球在斜面2上能上升的最大高度逐渐降低 B．小球在斜面2上每次都能上升到与O处等高的位置 C．当斜面2最终变为水平面时，小球将处于静止状态 D．当斜面2最终变为水平面时，小球的运动状态将不断改变 二、牛顿第一定律　 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.意义：揭示了运动与力的关系，即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。 3.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改变。 注意：物体做匀变速直线运动时运动状态时刻在变，关键看速度是否变化，而不是看加速度，实际上只要有加速度，物体的运动状态就改变。 4.特别提醒： (1)牛顿第一定律描述的状态是一种理想状态，它是在伽利略理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到的，不可能用实验直接验证，因此牛顿第一定律不是实验定律。 (2)牛顿第一定律的适用范围为惯性参考系。 【例2】关于牛顿第一定律，下列理解正确的是（　　） A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接验证 B．牛顿第一定律反映了物体受到外力时的运动规律 C．牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错误的 D．向上抛出的物体，在向上运动的过程中，一定受到向上的作用力，否则不可能向上运动 三、惯性与质量 1.惯性：物体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.惯性与质量：决定物体惯性大小的物理量是它的质量，质量大的物体惯性大。 说明惯性大小只由质量大小决定，与运动形式无关。 3.惯性的“三性” 普遍性 一切物体皆有惯性，惯性是物体的固有属性 相关性 惯性仅与物体的质量有关，与物体的受力或运动情况等无关 唯一性 质量是惯性大小的唯一量度 4.惯性的具体表现形式： (1)当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变。原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。 (2)当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度