第四章 第1节 牛顿第一定律（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

第1节　牛顿第一定律 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解伽利略关于运动和力的关系的认识，了解他的理想实验和相应的推理过程。 2．能准确叙述牛顿第一定律的内容，并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解。 1.能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。 2．领会实验加推理的科学研究方法，培养学生科学推理和想象的能力。 通过了解牛顿第一定律的发现过程，培养学生严谨认真的科学态度。 [对应学生用书P89] 一、理想实验的魅力 1．亚里士多德的观点：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．伽利略的观点：伽利略通过研究理想斜面实验，得出的结论是：力 　　　　　　　　　　　　 　　↓ 不是维持物体运动的原因。 3．笛卡儿的观点：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。 二、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：牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，即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。 3．惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的固有属性。 三、惯性与质量 1．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性；质量是惯性大小的量 ↓ 　　　　　　　　　　　　　　　　　 度，质量大的物体惯性大。 2．质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。 1．(物理与体育)如图所示，左图为体操比赛，右图为相扑比赛。(对的画“√”，错的画“×”) (1)体操运动员在表演时运动状态不变。(　　×　　) (2)体操要求灵活，速度改变快，惯性小。(　　√　　) (3)体操运动员运动状态的改变是因为受到了力的作用。(　　√　　) (4)图中相扑运动员保持静止是因为没有受到力的作用。(　　×　　) (5)相扑运动员要求稳重，惯性大。(　　√　　) 2．(教材拓展P85)“如果一个物体由静止变为运动或由运动变为静止，我们说它的运动状态发生了改变。”请思考：物体运动状态的改变有哪些情况？ 提示：速度的大小变化，速度的方向变化，速度的大小和方向都变化。 [对应学生用书P90] 探究点一___理想实验的魅力 1．实验的意义 (1)伽利略用“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点； (2)确立了物理实验在物理研究中的基础地位； (3)揭示了力不是维持物体运动的原因。 2．对力与运动的探索过程 (1)亚里士多德(提出问题)：力是维持物体运动的原因； (2)伽利略(实验＋推论)：力不是维持物体运动的原因； (3)笛卡尔(完善补充)：力是改变物体运动状态的原因； (4)牛顿(结论)：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。 【例1】 理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论。 ①两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； ②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度； ③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； ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。 在上述的设想步骤中， ________属于可靠的事实， ________是理想化的推论。 答案：①　②③④ 一种重要的物理方法——理想实验 以可靠事实为基础，经过思维抽象，把研究的事物理想化，以思维超越现实和科学技术，可以更深刻地揭示自然规律。 [练1] 伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图a、图b分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是(　　) A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是改变物体运动状态的原因 B．图甲中的实验，可以在实验室中真实呈现 C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使速度的测量更容易 D．图乙中通过逐渐改变斜面的倾角，合理外推得出自由落体运动是匀变速运动 D　解析：分析题图a可知，伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，由于不存在没有阻力的斜面，所以无法在实验室中真实呈现，A、B错误；伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比。由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来冲淡重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的