第1节 牛顿第一运动定律（导学案）物理鲁科版必修第一册

第1节 牛顿第一运动定律 导学案 物理观念 学生理解牛顿第一运动定律，建立对物体惯性及运动与力关系的基本物理观念。 科学思维 通过分析历史探究过程，培养用逻辑推理和理想实验方法推导规律的科学思维。 科学探究 模拟伽利略实验探究力与运动关系，尝试改进实验设计，提升探究创新能力。 科学态度 与责任 结合定律发展史实，培养尊重事实的态度，增强运用规律解释现象的责任感。 1.理解牛顿第一定律内容，掌握力与运动的关系。（重点） 2.领会惯性概念，区分其与力，理解定律的理想性。（难点） 【知识回顾】 初中内容复习： 1.“伽利略斜面小车实验” 在这个实验中,让每次让小车从斜面的同一高度滑下,目的是让小车在进入水平表面时具有相同的速度,这样才能比较小车在不同表面运动的情况.如下图所示,是小车从斜面上滑下后,在平面上最终停下的位置. 实验表明：平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小的越慢.如果小车不受阻力,小车将一直运动下去。 2.牛顿第一定律 (1)内容：一切物体在没有受到外力作用时,总保持 状态或 状态。 (2)牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,运用科学的 的方法而概括出来的规律,是一个非常重要的规律,是整个力学的基础和出发点.所以它不能用实验验证,因为任何物体都受到其它物体的作用,但是它能经受住实践的检验。 3.惯性 定义：一切物体都有保持 不变的的性质，我们把这种性质叫作惯性。 【自主预习】 1.对力与运动关系的认识 (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 。 ；减小第二个斜面的倾角，小球仍将达到 的高度，但它要运动得远些；由此 ，若将第二个斜面放平，小球将永远运动下去 ②结论：力不是 物体运动的原因。 (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 沿同一 运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 2.牛顿第一定律　惯性与质量 (1)牛顿第一定律：一切物体总保持 状态或静止状态，除非作用在它上面的 迫使它改变这种状态。 (2)意义：揭示了运动与力的关系，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 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 。说明惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。 【思考交流1】 1.魔术表演：心灵螺丝 2.绝技表演：手上转笔 思考：一个运动的物体如果不受力了，这个物体会如何运动？ 【问题体验1】请阅读课本，观察实验。 体会伽利略的理想斜面实验虽然是______实验，但它是建立在可靠的______基础之上的。从实际状况到理想实验，是一个以事实为依据、抓住______因素、忽略______因素的抽象过程。完成下面的归纳总结 【归纳总结1】理想实验的魅力 代表人物 主要观点 亚里士多德 必须有力作用在物体上，物体才能_____；没有力的作用，物体就要_____在某个地方 伽利略 力不是_____物体运动的原因 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_____沿同一_____运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向 【思考交流2】 看气垫导轨介绍视频。导轨表面均匀分布着大量小孔，用气泵给气垫导轨充气。空气自小孔向上喷出，在导轨和滑块之间形成气垫使滑块悬浮不与导轨接触，滑块沿导轨运动时的阻力就会很小。把滑块放在水平气垫导轨上，轻推一下滑块，观察滑块做______________运动，尝试用牛顿第一定律予以解释。 【问题体验2】小组交流讨论下列问题： 1. 飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标吗? 为什么? 2. 地球由西向东自转，你向上跳起来以后，为什么还落在原地，而不落到原地的西边? 3. 我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带。为什么要有这样的规定? 4. 一位同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。这个结论错在哪里? 【归纳总结2】 1. 牛顿第一定律的内容：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_____迫使它改变这种状态。 2. 惯性：物体这种保持原来匀速直线运动状态或_____状态的性质。一切物体都具有惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系:力不是_____物体运动状态的原因，而是_____物体运动状态的原因。 【思考交流3】 如图所示，水平放置的小瓶内装有水，其中有气泡，当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，小气泡在瓶内将向何方运动？ 【问题体验3】 请判断下列关于物体惯性的说法中，哪些是正确的?哪些是错误的? (1) 汽车速度越大，刹车后越难停下来,表明物体的速度越大，其惯性越大 (2) 汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变 (3) 被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变。 (4) 要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，对大沙袋用力比对小沙袋用力大，表明质量大的物体惯性大 (5) 物体不受外力作用时，才有惯性；受外力作用时，就没有了惯性。 (6) 做匀速直线运动的物体才有惯性，做变速运动的物体没有惯性 (7) 物体在静止时有惯性，一旦速度改变了就没有惯性 (8) 惯性是一种力，物体保持原来运动状态是因为受到惯性力的作用 【归纳总结3】惯性和质量 1. 惯性大小的量度是__________ 2. 质量只有_____没有方向，是标量，用符号 m 表示。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为_____。 1.下列说法符合历史事实的是（　　） A．亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因 B．伽利略通过“理想斜面实验”论证了力不是维持物体运动的原因 C．笛卡儿首先提出了力的概念，并指出力是改变物体运动状态的原因 D．牛顿巧妙“冲淡”重力，合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动 2.伽利略在研究力和运动的关系时，为了阐明自己的观点，设计了如图所示的实验：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。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。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。下列说法中正确的是（　　） A．该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点 B．伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过改进实验装置制作工艺实现 C．“小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验现象 D．这种理想实验是依据逻辑推理把实际实验理想化，从而揭示现象本质的研究方法 3.如图所示，工人施工时发现锤头松动，便用力将锤柄在地上撞几下，锤头就紧紧套在锤柄上。下列说法正确的是（　　） A．利用了锤头的惯性 B．利用了锤柄的惯性 C．物体的质量越大，其惯性越小 D．物体的速度越大，其惯性越大 4.北京至张家口高速铁路开通运营，崇礼铁路同步通车，为2022年北京冬奥会提供了交通运营服务保障。高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是（　　） A．高铁匀速向左运动 B．高铁可能突然向左加速运动 C．高铁可能突然向左减速运动 D．高铁可能突然向右减速运动 5.北京时间2024年7月31日，巴黎奥运会跳水女子双人10米跳台决赛中，全红婵和陈芋汐复制粘贴式的默契征服了所有人，以总分359.10分的绝对优势获得金牌。若不考虑空气阻力，从起跳到入水的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．若要研究“水花消失术”，在入水过程中应将全红婵看成质点 B．陈芋汐下落的速度越大，其惯性越大 C．全红婵和陈芋汐从起跳到入水的过程中运动路程与位移大小相等 D．两人在腾空后到入水前的加速度始终不变 6.打羽毛球是日常生活中常见的一种休闲运动，有时取羽毛球时会出现羽毛球卡在球筒里的现象，要将卡在球筒里的羽毛球取出，可以选择不同的方案方案一：一手握在球筒中部，另一手用力击打球筒上端：方案二：手持球筒，使球筒下落，敲击水平面，假设方案二中球筒与水平面碰后速度立即变为零。关于这两种方案，下列说法正确的是（　　） A．方案一利用羽毛球所受的重力，使其从球筒上端出来 B．方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从球筒下端出来 C．方案二利用羽毛球的惯性，使其从球筒下端出来 D．方案二中球筒敲击水平面后速度变为零，其惯性随之消失 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节 牛顿第一运动定律 导学案 物理观念 学生理解牛顿第一运动定律，建立对物体惯性及运动与力关系的基本物理观念。 科学思维 通过分析历史探究过程，培养用逻辑推理和理想实验方法推导规律的科学思维。 科学探究 模拟伽利略实验探究力与运动关系，尝试改进实验设计，提升探究创新能力。 科学态度 与责任 结合定律发展史实，培养尊重事实的态度，增强运用规律解释现象的责任感。 1.理解牛顿第一定律内容，掌握力与运动的关系。（重点） 2.领会惯性概念，区分其与力，理解定律的理想性。（难点） 【知识回顾】 初中内容复习： 1.“伽利略斜面小车实验” 在这个实验中,让每次让小车从斜面的同一高度滑下,目的是让小车在进入水平表面时具有相同的速度,这样才能比较小车在不同表面运动的情况.如下图所示,是小车从斜面上滑下后,在平面上最终停下的位置. 实验表明：平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小的越慢.如果小车不受阻力,小车将一直运动下去。 2.牛顿第一定律 (1)内容：一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。 (2)牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,运用科学的推理的方法而概括出来的规律,是一个非常重要的规律,是整个力学的基础和出发点.所以它不能用实验验证,因为任何物体都受到其它物体的作用,但是它能经受住实践的检验。 3.惯性 定义：一切物体都有保持原来运动状态不变的的性质，我们把这种性质叫作惯性。 【自主预习】 1.对力与运动关系的认识 (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；减小第二个斜面的倾角，小球仍将达到原来的高度，但它要运动得远些；由此推断，若将第二个斜面放平，小球将永远运动下去 ②结论：力不是维持物体运动的原因。 (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。 2.牛顿第一定律　惯性与质量 (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)意义：揭示了运动与力的关系，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。说明惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。 【思考交流1】 1.魔术表演：心灵螺丝 2.绝技表演：手上转笔 思考：一个运动的物体如果不受力了，这个物体会如何运动？ 【问题体验1】请阅读课本，观察实验。 体会伽利略的理想斜面实验虽然是______实验，但它是建立在可靠的______基础之上的。从实际状况到理想实验，是一个以事实为依据、抓住______因素、忽略______因素的抽象过程。完成下面的归纳总结 【归纳总结1】理想实验的魅力 代表人物 主要观点 亚里士多德 必须有力作用在物体上，物体才能_____；没有力的作用，物体就要_____在某个地方 伽利略 力不是_____物体运动的原因 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_____沿同一_____运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向 【思考交流2】 看气垫导轨介绍视频。导轨表面均匀分布着大量小孔，用气泵给气垫导轨充气。空气自小孔向上喷出，在导轨和滑块之间形成气垫使滑块悬浮不与导轨接触，滑块沿导轨运动时的阻力就会很小。把滑块放在水平气垫导轨上，轻推一下滑块，观察滑块做______________运动，尝试用牛顿第一定律予以解释。 【问题体验2】小组交流讨论下列问题： 1. 飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标吗? 为什么? 2. 地球由西向东自转，你向上跳起来以后，为什么还落在原地，而不落到原地的西边? 3. 我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带。为什么要有这样的规定? 4. 一位同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。这个结论错在哪里? 【归纳总结2】 1. 牛顿第一定律的内容：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_____迫使它改变这种状态。 2. 惯性：物体这种保持原来匀速直线运动状态或_____状态的性质。一切物体都具有惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系:力不是_____物体运动状态的原因，而是_____物体运动状态的原因。 【思考交流3】 如图所示，水平放置的小瓶内装有水，其中有气泡，当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，小气泡在瓶内将向何方运动？ 【问题体验3】 请判断下列关于物体惯性的说法中，哪些是正确的?哪些是错误的? (1) 汽车速度越大，刹车后越难停下来,表明物体的速度越大，其惯性越大 (2) 汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变 (3) 被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变。 (4) 要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，对大沙袋用力比对小沙袋用力大，表明质量大的物体惯性大 (5) 物体不受外力作用时，才有惯性；受外力作用时，就没有了惯性。 (6) 做匀速直线运动的物体才有惯性，做变速运动的物体没有惯性 (7) 物体在静止时有惯性，一旦速度改变了就没有惯性 (8) 惯性是一种力，物体保持原来运动状态是因为受到惯性力的作用 【归纳总结3】惯性和质量 1. 惯性大小的量度是__________ 2. 质量只有_____没有方向，是标量，用符号 m 表示。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为_____。 1.下列说法符合历史事实的是（　　） A．亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因 B．伽利略通过“理想斜面实验”论证了力不是维持物体运动的原因 C．笛卡儿首先提出了力的概念，并指出力是改变物体运动状态的原因 D．牛顿巧妙“冲淡”重力，合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动 【答案】B 【详解】A．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故A错误； B．伽利略通过“理想斜面实验”论证了力不是维持物体运动的原因，故B正确； C．“力”的概念是由牛顿提出的，并指出力是改变物体运动状态的原因，故C错误。 D．伽利略巧妙“冲淡”重力，合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动，故D错误。 故选B。 2.伽利略在研究力和运动的关系时，为了阐明自己的观点，设计了如图所示的实验：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。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。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。下列说法中正确的是（　　） A．该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点 B．伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过改进实验装置制作工艺实现 C．“小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验现象 D．这种理想实验是依据逻辑推理把实际实验理想化，从而揭示现象本质的研究方法 【答案】D 【详解】A．当右侧斜面倾角变为时，忽略摩擦力的影响，小球将一直运动下去，伽利略的结论是“力不是维持物体运动的原因”，故A错误； B．没有摩擦，绝对光滑的轨道，无论通过什么工艺都不能实现，故B错误； C．由于没有绝对光滑的轨道，故“小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验观察不到的现象，故C错误； D．伽利略理想实验的本质是想象着把实际存在，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，也是揭示现象本质的重要研究方法之一，故D正确。 故选D。 3.如图所示，工人施工时发现锤头松动，便用力将锤柄在地上撞几下，锤头就紧紧套在锤柄上。下列说法正确的是（　　） A．利用了锤头的惯性 B．利用了锤柄的惯性 C．物体的质量越大，其惯性越小 D．物体的速度越大，其惯性越大 【答案】A 【详解】AB．锤头和锤柄向下运动，锤柄撞击地面停止运动，锤头由于惯性继续向下运动，锤头就紧紧套在锤柄上，A正确，B错误； CD．惯性与物体的运动状态无关，只与质量有关，物体的质量越大，其惯性越大，CD错误。 故选A。 4.北京至张家口高速铁路开通运营，崇礼铁路同步通车，为2022年北京冬奥会提供了交通运营服务保障。高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是（　　） A．高铁匀速向左运动 B．高铁可能突然向左加速运动 C．高铁可能突然向左减速运动 D．高铁可能突然向右减速运动 【答案】BD 【详解】如果高铁正在向左匀速运动，突然加速，则水杯中的水由于惯性仍保持原有的速度，就会向右洒出，B正确；如果高铁正向右匀速运动，突然减速，则水杯中的水由于惯性仍保持原来的速度，就会向右洒出，D正确。 5．北京时间2024年7月31日，巴黎奥运会跳水女子双人10米跳台决赛中，全红婵和陈芋汐复制粘贴式的默契征服了所有人，以总分359.10分的绝对优势获得金牌。若不考虑空气阻力，从起跳到入水的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．若要研究“水花消失术”，在入水过程中应将全红婵看成质点 B．陈芋汐下落的速度越大，其惯性越大 C．全红婵和陈芋汐从起跳到入水的过程中运动路程与位移大小相等 D．两人在腾空后到入水前的加速度始终不变 【答案】D 【详解】A．研究“水花消失术”时，全红婵的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略，可知，在入水过程中不能够全红婵看成质点，故A错误； B．惯性由质量决定，可知，陈芋汐下落的速度虽然越大，但其惯性不变，故B错误； C．全红婵和陈芋汐从起跳到入水的过程中，速度方向先向上，后向下，可知，运动路程大于位移大小，故C错误； D．由于不考虑空气阻力，仅受重力作用，可知，两人在腾空后到入水前的加速度始终不变，加速度始终为重力加速度，故D正确。故选D。 6.打羽毛球是日常生活中常见的一种休闲运动，有时取羽毛球时会出现羽毛球卡在球筒里的现象，要将卡在球筒里的羽毛球取出，可以选择不同的方案方案一：一手握在球筒中部，另一手用力击打球筒上端：方案二：手持球筒，使球筒下落，敲击水平面，假设方案二中球筒与水平面碰后速度立即变为零。关于这两种方案，下列说法正确的是（　　） A．方案一利用羽毛球所受的重力，使其从球筒上端出来 B．方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从球筒下端出来 C．方案二利用羽毛球的惯性，使其从球筒下端出来 D．方案二中球筒敲击水平面后速度变为零，其惯性随之消失 【答案】C 【详解】AB．方案一中用力击打球筒上端，球筒向下运动，而羽毛球具有惯性，要保持原来的静止状态，方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，故AB错误； C．方案二中球筒下落，敲击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，而羽毛球具有惯性，要保持原来向下运动的状态，方案二利用羽毛球的惯性，使其从球筒下端出来，故C正确； D．惯性是物体本身的属性，只由质量决定，与速度无关，故D错误。故选C。 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$