第4章 第1节 牛顿第一定律（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

运动和力的关系 第1节　牛顿第一定律 第四章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．(物理与体育)如图所示，左图为体操比赛，右图为相扑比赛。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 √ × √ × √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 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。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 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)笛卡儿(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。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例1】 (多选)伽利略根据“对接斜面实验”提出，“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形。”其实，伽利略的表述中有明确的“原惯性”的缺陷：他还把重量看作物体固有的力，把它排除在外力之列。下列说法正确的是(　　) 关键能力 互动探究 CD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A．“重量与质量都是物体内在的属性”的这一说法是正确的 B．伽利略根据如图的实验的结论，定义了速度的概念 C．笛卡儿提出运动物体没有外力的作用时，将继续以同一速度沿同一直线运动 D．牛顿总结出速度变化快慢与外力间的定量关系 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 一种重要的物理研究方法——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。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [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(　　) 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A．图a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a中的实验，可以在实验室中真实呈现 C．图b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b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 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．对牛顿第一定律的理解 (1)明确了惯性的概念：一切物体在任何情况下都具有惯性。 (2)揭示了运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因。 (3)给出了物体不受力时的运动状态：静止或匀速直线运动。 2．实际意义：物体不受外力和所受外力的合力为0在效果上等效。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例2】 我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考与探索。根据所学知识分析，下列说法正确的是(　　) A．“力，刑(形)之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因 B．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度的减小而减小 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 C.“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动 D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作用力的效果可以相互抵消 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] 下面运动状态没有发生变化的物体是(　　) A．匀速拐弯的汽车 B．匀速竖直下落的雪花 C．绕地球匀速飞行的人造卫星 D．从车站由静止开出的火车 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 如图所示，车厢天花板上的O点有水滴下，P为O点正下方的位置，车厢向前匀速运动。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [问题设计] 试分析水滴落在什么位置？ 提示：因水滴与车厢在水平方向有共同的速度，在相同时间内水平位移相同，故水滴落在P点。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．惯性是一切物体的固有属性，与物体是否受到外力、物体是否运动均没有关系，质量是惯性大小的唯一量度。 2．在不受力时，惯性表现为物体保持原有的运动状态；在受力时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．惯性的应用与危害 (1)惯性的应用：拍打衣服时灰尘由于惯性保持静止从而脱离衣服，运动员跳远前的助跑，赛车、战斗机减小质量以增加灵活性，等等。 (2)惯性的危害：汽车刹车时，由于惯性汽车不能立即停止，容易出事故等。因此交通运输部门规定的“严禁超载”“必须系安全带”等都是为了减小惯性带来的危害。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例3】 目前国内汽车数量不断增加，交管部门出于安全性的考虑也加大了管理力度，比如开车要系安全带已经被写入了交通规则，哪怕是后排乘客也要一视同仁。下列说法正确的是(　　) A．系好安全带可以减小人的惯性 B．系好安全带可以减小车的惯性 C．系好安全带可以减小惯性对人造成的伤害 D．系好安全带对人和车的惯性都有影响 关键能力 互动探究 　　 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] 下列事例中，利用了物体的惯性的是(　　) 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解答惯性问题的思路 (1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态； (2)当外力作用在物体的某一部分时，了解这一部分运动状态的变化情况； (3)明确物体由于惯性要保持怎样的运动状态，然后判断物体会出现什么现象。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练4] (生活情境)如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以有多种方案，方案一：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端；方案二：手持球筒，使球与球筒一起下落敲击水平面，假设球筒与水平面碰后速度立即变为0，下列说法正确的是(　　) 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A．方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来 B．方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从下端出来 C．方案二利用羽毛球受到的重力，使其从下端出来 D．方案二中球筒敲击水平面后速度变为0，其惯性随之消失 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练5] (生活情境)在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外，谷有瘪粒。为了将它们分离，农民常用一种叫作“风谷”的农具分选，如图所示，对它的分选原理描述错误的是(　　) A.石子质量大惯性大，飞得最远 B．草屑和瘪谷粒质量小，飞得最近 C．草屑和瘪谷粒的惯性最大，飞得最近 D．空气阻力作用使它们速度变化的快慢不同 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练6] (生活情境)(2023·上海交通大学附属中学高一测试)地铁静止时，小明观察到车厢中间的扶手柱子近似在一条直线上，如图甲所示，现在小明看到列车如图乙所示，扶手柱不在一条直线上了，下列说法正确的是(　　) ①若小明面向车头，则列车向右转弯 ②若小明面向车头，则列车向左转弯 ③若小明面向车尾，则列车向右转弯 ④若小明面向车尾，则列车向左转弯 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1. 伽利略创造性地把实验、假设和逻辑推理相结合，有力地促进了人类科学探究的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。左侧斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。对比三次实验结果，可以得到的最直接的结论是(　　) 素养训练 学业评价 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B．如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动状态或静止状态 C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D．小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就越容易改变 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2. (2023·河北石家庄高一入学考试)春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动，这是关于惯性最早的记述。下列说法正确的是(　　) A．“马力既竭”时马没有了惯性 B．“马力既竭”时车的惯性不变 C．马的拉力越大，车的惯性越大 D．马车速度越大，车的惯性越大 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．下面小文章摘自二十世纪某报纸：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有推动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有推动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知，下列说法错误的是(　　) 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A.汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因” B．宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因” C．宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持” D．宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．关于物体的惯性，以下说法正确的是(　　) A．物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大 B．汽车突然减速时，车上的人向前倾，而汽车匀速前进时，车上的人感觉平衡，说明汽车突然减速时有惯性，匀速运动时没有惯性 C．在长直水平轨道上匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回原处，这是因为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后距离太小，不明显而已 D．在同样大小的力作用下，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 5. (2023·广西玉林高一期末)如图所示，在水平且足够长的上表面光滑的小车上，质量分别为2m、m的A、B两个物块随车一起以2 m/s的速度在水平地面上向右做匀速运动。若某时刻车突然停下，空气阻力不计，则下列说法正确的是(　　) A．A与B可能会相碰 B．A与B不可能会相碰，因为B的质量较小，惯性较小，B比A的速度更大 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 C.由于A的质量较大，惯性较大，A、B间的距离逐渐减小，直至A与B相碰 D．由于惯性，A、B均保持2 m/s的速度做匀速运动，A与B不会相碰 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 维持 力 同一速度 一、理想实验的魅力 1．亚里士多德的观点：必须有__作用在物体上，物体才能运动；没有__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____物体运动的　　　　　　　　↓ 3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到__的作用，它将继续以________沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 力 力 不是 改变物体运动状态 静止 匀速直线运动状态 二、牛顿第一定律 ↓ 　　　　 1．内容：一切物体总保持____________状态或____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____维持物体运动的原因，而是________________的原因。 3．惯性：物体保持____或________________的固有属性。 匀速直线运动 静止 标 千克 kg 三、惯性与质量 1．惯性是物体的________，一切物体都有惯性；____是惯性大小的量度，____大的物体惯性大。 ↓ 　　　　　　　　　　　　　　　　　 2．质量只有大小，没有方向，是__量。在国际单位制中，质量的单位是____，符号为____。 固有属性 质量 质量 (1)体操运动员在表演时运动状态不变。(　　 　　) (2)体操要求运动员灵活，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)相扑要求运动员稳重，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。 探究点一理想实验的魅力 质量是物体内在的属性，但重量不是，A错误； 伽利略根据如图的实验的结论，提出了惯性的概念，B错误；笛卡儿提出运动物体没有外力的作用时，将继续以同一速度沿同一直线运动，C正确；牛顿总结出速度变化快慢与外力间的定量关系，D正确。 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，使得时间容易测量。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，即自由落体运动是匀变速运动，C错误，D正确。 探究点二牛顿第一定律 力是改变物体运动状态的原因，A正确；物体的惯性只与质量有关，与速度无关，B错误；力不是维持物体运动的原因，C错误；相互作用力并没有作用在同一个物体上，作用效果不会抵消，D错误。 汽车匀速拐弯时，速度方向变化，故运动状态发生变化，A错误；匀速下降的雪花，速度没有发生变化，所以运动状态没有发生变化，B正确；环绕地球匀速飞行的人造卫星，速度方向时刻在变，运动状态发生变化，C错误；从车站由静止开出的火车，速度大小在变，运动状态发生变化，D错误。 探究点三惯性与质量 质量是惯性大小的量度，与安全带是否系好无关，A、B、D错误；安全带可以减小惯性对人造成的伤害，C正确。 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 跳远运动员在起跳前助跑，起跳时有较大的初速度，是利用惯性，①正确；跳伞运动员在落地前打开降落伞，利用空气阻力使落地时的速度较小，故与惯性无关，②错误；自行车轮胎有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦力，与惯性无关，③错误；铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转，使铁饼离开手后有较大初速度，然后利用惯性飞行，④正确，故选C。 探究点四解决实际问题 方案一中用力击打羽毛球筒的上端，球筒向下运动，利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，A正确，B错误；方案二中球与球筒一起下落敲击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，利用羽毛球的惯性，使其从下端出来，C错误；惯性是物体本身的属性，与速度无关，D错误。 小石子、实谷粒、草屑和瘪谷粒，它们飞出时初速度基本相同，由于形状和大小不同，在飞行中受到空气阻力的影响不同。一般来说，小石子受到阻力的影响比草屑等杂物受到阻力的影响要小，所以它们速度变化的快慢不同。草屑和瘪谷粒质量小惯性小，速度变化快，故落点近；小石子质量大惯性大，速度大小不易改变，速度变化得慢，故落点远，C错误。 车厢静止时，小明的视线跟扶手柱子近似在一条直线上，现在小明看到列车的情景如题图乙所示，说明小明相对柱子向右偏移，若小明面向车头，则列车向左转弯，若小明面向车尾，则列车向右转弯，②③正确，选C。 根据题意，左侧斜面先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球上升高度一直增加，可推知，当斜面光滑时，小球将上升到与O点等高的位置，A正确；本实验并不能得到力与运动状态的关系，B、C错误；本实验中小球的质量是固定的，不能得到质量与运动状态之间的关系，D错误。 惯性大小的唯一量度是质量，与速度无关，“马力既竭”时马的惯性保持不变，A、D错误，B正确；惯性大小的唯一量度是质量，拉力不能改变车的惯性大小，C错误。 汤姆：“你们关闭了所有推动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”汤姆认为“力是维持物体运动的原因”，A正确；宇航员说：“我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧。”说明火箭由于惯性飞行，并没有力作用在火箭上，C、D正确，B错误。 惯性的大小只与物体本身的质量有关，质量大惯性就大，与速度无关，A错误； 物体在任何情况下均有惯性，B错误； 人跳起时，水平方向由于惯性保持与火车相同的速度，而跳起后，在水平方向人不受外力，做匀速直线运动，速度与火车保持相同，故会落回原处，C错误； 力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态越难改变，则说明物体的惯性一定越大，D正确。 因为小车上表面光滑，所以两个物块在水平方向上没有受到外力作用，当车突然停下时，由于惯性，两物块将保持2 m/s的速度继续做匀速运动，不会相碰，A、B、C错误，D正确。 $$