步步高2015年秋高一物理必修一学案与检测：第四章《牛顿运动定律》

学案1　牛顿第一定律 [目标定位]　1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，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.理解惯性的概念，会解释有关的惯性现象． 一、理想实验的魅力 [问题设计] 1．日常生活中，我们有这样的经验：马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来．是否有力作用在物体上物体才能运动呢？马不拉车时，车为什么会停下来呢？ 答案　不是．车之所以会停下来是因为受到阻力的作用． 2．如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上运动的物体会怎样？请阅读课本中的“理想实验的魅力”，思考伽利略是如何由理想实验得出结论的． 答案　如果没有摩擦阻力，水平面上运动的物体将保持这个速度永远运动下去． 理想实验再现：如图甲所示，让小球沿一个斜面由静止滚下，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度． 如果减小第二个斜面的倾斜角度，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．继续减小第二个斜面的倾斜角度，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而将沿水平面以恒定的速度永远运动下去．[来源:Z+xx+k.Com] [要点提炼] 1．关于运动和力的两种对立的观点 (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，物体就要静止在一个地方．力是维持物体运动的原因． 这种错误的观点统治了人们的思维近两千年． (2)伽利略的观点(伽利略第一次提出)：物体的运动不需要(填“需要”或“不需要”)力来维持． 2．伽利略的理想实验的意义 (1)伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，即采用“可靠事实＋抽象思维＋科学推论”的方法推翻了亚里士多德的观点，初步揭示了运动和力的正确关系． (2)第一次确立了物理实验在物理学中的地位． 二、牛顿物理学的基石——惯性定律 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．对牛顿第一定律的理解 (1)定性说明了力和运动的关系． ①说明了物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态． ②说明力是改变物体运动状态的原因． (2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性．因此牛顿第一定律也叫惯性定律． 3．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况： (1)速度的方向不变，只有大小改变．(物体做直线运动) (2)速度的大小不变，只有方向改变．(物体做曲线运动) (3)速度的大小和方向同时发生改变．(物体做曲线运动) 三、惯性与质量 [问题设计] 坐在公共汽车里的人，当汽车突然启动时，有什么感觉？当运动的汽车突然停止时，又有什么感觉？解释上述现象． 答案　当汽车突然启动时，人身体后倾．当汽车突然停止时，人身体前倾．这是因为人具有惯性，原来人和车一起保持静止状态，当车突然启动时，人的身体下部随车运动了，但上部由于惯性保持原来的静止状态，所以会向后倾；原来人和车一起运动，当车突然停止时，人的身体下部随车停止了，但上部由于惯性保持原来的运动状态，故向前倾． [要点提炼] 1．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，我们把这个性质叫做惯性．牛顿第一定律又叫惯性定律． 2．惯性与质量的关系 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性． (2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大． 3．惯性与力无关 (1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此物体“受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等说法都是错误的． (2)力是改变物体运动状态的原因．惯性是维持物体运动状态的原因． 4．惯性的表现 (1)不受力时，惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，有“惰性”的意思．[来源:Zxxk.Com] (2)受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．质量越大，惯性越大，运动状态越难改变． [延伸思考][来源:学*科*网Z*X*X*K] 人能推动冰面上的重箱子，用同样的力却推不动粗糙地面上不太重的箱子，是不是冰面上的重箱子惯性小于粗糙地面上不太重的箱子呢？为什么？ 答案　不是．质量是物体惯性大小的唯一量度，重箱子的惯性大于轻箱子的惯性．判断物体惯性的大小应在相同情况下比较，比如用同样的力推都处于冰面上或都处于粗糙地面上质量不同的物体，比较哪个物体的运动状态更容易改变． 一、对伽利略理想实验的认识 例1　理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设计了一个如图1所示的理想实验，他的设想步骤如下： 图1 ①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；②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它