第四章 第1节 牛顿第一定律-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（人教版）

第1节　牛顿第一定律 [学习目标要求]　1.理解牛顿第一定律的内容和意义。2.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象。3.知道质量是惯性大小的唯一量度。 　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．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。 3．伽利略理想实验 (1)装置： (2)事实：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。 (3)假设：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，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。 (4)推断：当斜面变为水平面时，小球要达到原有高度将永远运动下去。 (5)结论：力不是维持物体运动的原因。 [判一判] (1)车一推就动，不推就停，说明必须有力作用在物体上时物体才运动。( × ) (2)伽利略和亚里士多德对力和运动关系的认识是不同的，伽利略的观点是正确的。( √ ) (3)伽利略的实验是不科学的假想实验。( × ) 　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．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叫惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。 [判一判] (1)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性。( × ) (2)物体运动速度越大，惯性越大。( × ) (3)惯性是物体的固有属性。( √ ) 　惯性与质量 1．惯性的量度：质量是物体惯性大小的量度。 2．质量的单位：国际单位是千克，符号为 kg。 [想一想] 如图甲所示，公交车上站着的乘客身体突然向后倾倒；如图乙所示，公交车内乘客身体突然向前倾倒。(1)什么情况下会出现图甲的情景？ (2)什么情况下会出现图乙的情景？ 　 甲　　　　　　　　乙 提示：(1)公交车快速启动或突然加速时，乘客会向后倾倒。 (2)公交车急刹车时，乘客会向前倾倒。 学习任务一　伽利略理想实验的理解 [导学探究] 在伽利略的斜面实验中，当斜面变为水平面时，小球要达到原有高度将永远运动下去。在现实生活中可能发生吗？为什么？ 提示：不可能发生，因为现实生活中，摩擦是不可避免的。 [思维深化] 1．伽利略理想实验的意义 (1)伽利略用“实验和科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。 (2)第一次确立了物理实验在物理学研究中的基础地位。 (3)揭示了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。 2．真实实验与理想实验的比较 真实实验 真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验。 理想实验 理想实验是一种思维活动，是从抽象思维中设想出来的、无法做到的实验。 提醒：理想实验是以可靠的实验事实为基础的。 　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(　　) 　 图1　　　　　　　　图2 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 解析：D　完全没有摩擦阻力的斜面实际上是不存在的，故实验不可能实际完成，故A错误；图1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时，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，所用时间长得多，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。 理想实验的两点说明 (1)伽利略的理想实验是在实验事实的基础上塑造的一种理想过程，是运用逻辑推理揭示物理知识的内在联系、发现物理规律的重要方法。 (2)“理想实验”的研究方法在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 [针对训练] 1．伽利略的斜面实验证明了(　　) A．要物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止 B．要物体静止必须有力作用，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