第四章 第1节 牛顿第一定律-2022-2023学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）津鲁琼云晋皖黑吉桂贵粤辽渝鄂冀湘甘赣豫新青藏宁蒙陕

 第1节　牛顿第一定律 学习目标要求 核心素养和关键能力 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。 3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。 4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。 1.科学思维 能领悟科学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、理想实验的魅力 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；如果第二个斜面倾角减小，小球仍将达到原来的高度，但是运动的距离更长；由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要达到原有高度将永远运动下去。 (2)结论：力不是维持物体运动的原因。 (3)意义：伽利略理想实验的本质是想象着把实际中存在影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。 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。 【判一判】 (1)伽利略认为力是改变物体运动状态的原因。(√) (2)亚里士多德做了著名的斜面实验，研究了运动和力的关系。(×) (3)物体受推力没动，是由于摩擦力的存在。(√) 二、牛顿第一定律　惯性与质量 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：揭示了运动和力的关系，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.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。 4.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。 【判一判】 (1)物体运动快不易停下，说明速度大，惯性大。(×) (2)惯性大小只与物体质量有关，质量大，惯性大。(√) (3)将物体从地球上搬到月球上，惯性将减小。(×) 探究1　伽利略的理想斜面实验 ■情境导入 在伽利略的斜面实验的各个过程中(如图所示)，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？ 答案　小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以用实验完成。 ■归纳拓展 1.理想实验是一种思维活动，虽然它是抽象思维中设想出来的，在实验室无法验证，但它建立在可靠的事实基础上，以物理事实为依据，经过科学抽象和逻辑推理，从而深刻揭示了物理现象的本质，理想斜面实验反映了一种重要的物理思想。 2.理想实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。 【例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1、图2分别表示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1中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成 B.图1的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 C.图2通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 D.图2中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 答案　D 解析　完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的，故实验不可能实际完成，故A错误；图2的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，故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，所用时间长的多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，故C错误，D正确。 探究2　对牛顿第一定律的理解 ■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