4.1 牛顿第一定律 导学案-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

教版（2019）物理（必修第一册） 第四章 运动和力的关系 1．牛顿第一定律 【课标要求】 理解牛顿第一定律，能用牛顿第一定律解释生产、生活中的有关现象，解决现实情境中的有关问题． 【学习目标】 1．理解古典与现代运动理论：识别亚里士多德和伽利略理论差异，体会理想实验的价值． 2．深化牛顿第一定律认知：掌握定律内容，理解其对物体运动状态的描述． 3．惯性概念及其应用：理解惯性，探究其与质量的关系，并应用于解释日常现象． 4．科学方法的实践：通过分析伽利略斜面实验，学习科学探究方法，深入理解力与运动的联系． 【学习重难点】 重点：1．牛顿第一定律． 2．质量是惯性大小的唯一量度． 难点：牛顿第一定律的内涵及其发现过程背后的思想方法． 课本导练 1．理想实验的魅力 （1）亚里士多德认为：_____________________________________________． （2）伽利略的理想实验 ①斜面实验：_____________________________________________． ②推理结论：_____________________________________________． （3）笛卡尔的观点：_____________________________________________． 2．牛顿第一定律 （1）牛顿第一定律的内容：___________________________________________． （2）惯性：_____________________________________________． 回答下列问题． （1）飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时竖直向下投下炸弹，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？ 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示． 1．伽利略在理想斜面实验中提出了以下结论：如果另一个斜面的倾角减小至0°，小球为达到原来的高度，将永远运动下去．请你说明他得到这个结论的理由． 2．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． 点评点拨 一、伽利略理想实验 例1． 理想实验有时更能深刻地反映自然规律．如图所示，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论． ①减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度； ②两个斜面对接，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时的高度； ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动． （1）请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：_______（填数字序号）． （2）在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是_______（填选项前的字母）． A．①是事实，②③④是推论 B．②是事实，①③④是推论 C．③是事实，①②④是推论 D．④是事实，①②③是推论 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． 二、牛顿第一定律 运动状态改变即速度发生变化，有三种情况： （1）________________________________． （2）________________________________． （3）________________________________． 对牛顿第一定律的理解 （1）定性揭示了力和运动的关系： ①________________________________． ②________________________________． （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）牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的． （4）牛顿第一定律无法用实验直接验证．它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态． 例2． 中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑（形）之所以奋也．”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是（ ） A．力是维持物体运动的原因　　　　 B．力是物体位移变化的原因 C．力是物体位置变化的原因　　　　 D．力是物体运动状态改变的原因 变式训练2． 在下列各种情况中，运动状态不发生变化的是（ ） A．小朋友在荡秋千　　　　 B．雨滴在空中沿直线匀速下落 C．汽车以大小不变的速度转弯　　　　 D．将篮球竖直向上抛出 三、惯性 惯性的特性 1．____________________________________． 2．____________________________________． 惯性的表现 1．在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思． 2．在受力的条件下，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． 例3． 很多公交车内的横杆上挂着“手环”．一乘客面向行车方向坐在车上观察前方的“手环”，下列说法正确的是（ ） A．车突然加速时，“手环”仍然自然下垂　　　　 B．车突然减速时，“手环”仍然自然下垂 C．若“手环”偏向右侧，则说明车在右转弯　　　　 D．若“手环”偏向右侧，则说明车在左转弯 变式训练3． 《中华人民共和国道路交通安全法》规定，机动车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带，这是因为使用安全带可以（ ） A．减小人的惯性　　　　 B．减小车的惯性 C．增大人的惯性　　　　 D．减小因惯性造成的伤害 小结小测 一、课堂小结 1．影响惯性的因素是什么？为什么在交通安全问题中，禁止汽车超载？ 2． 牛顿第一定律的内容 二、课堂小测 判断题 1．伽利略的理想实验是永远无法做到的．（ ） 2．伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因．（ ） 3．由牛顿第一定律可知，做加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻静止．（ ） 4．物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动．（ ） 5．速度越大，物体的惯性越大．（ ） 6．受力越大，物体的惯性越大．（ ） 【参考答案】 【答案】 一、1．（1）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）① 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．减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，但所达到的高度相同．当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去；②力不是维持物体运动的原因； （3）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．（1）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）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．牛顿第一定律也叫作惯性定律 【答案】 （1）如果发现目标在飞机的正下方，竖直向下投下炸弹，不能击中目标；这是炸弹在竖直方向上做匀变速直线运动，由于惯性，炸弹在水平方向上有初速度，会在水平方向上做匀速直线运动，所以炸弹将落在目标的正前方。 （2）由于惯性，跳起来之后人依然要保持原来的运动状态，在相同的时间内，人转过的距离与地面转过的距离相等，所以总是落在原处。 （3）任何物体都有惯性，惯性就是物体保持原来的运动状态的性质，汽车高速行驶时，里面的人和车一样速度都很大，一旦出现危险情况，紧急刹车时，车在摩擦力的作用下减速停住，而人由于惯性继续向前运动，人很可能离开座位撞在车窗玻璃上，造成严重的伤害，而安全带可以起到很好的缓冲和束缚作用，可以减小对人的伤害。 （4） 向上抛出的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，不需要继续受向上的作用力。 展示讨论 【答案】 让小球从一个斜面滚下后，再滚上另一个斜面，若斜面没有摩擦，则小球会达到原来高度。然后改变另一个斜面的倾角，观察小球的运动，最后让斜面平放，则小球要达到原来高度，但又不可能达到，所以它将一直运动下去，这就是理想实验。实验表明在没有摩擦力的作用下，物体将以恒定的速度运动下去，说明力不是维持物体运动状态的原因。 【答案】 惯性的唯一量度是质量，与速度大小、方向无关，（1）（2）错误、（3）（4）正确。 点评点拨 一、伽利略理想实验 例1．【答案】 （1）②③①④；（2）B 二、牛顿第一定律 【答案】 （1）速度的方向不变，大小改变． （2）速度的大小不变，方向改变． （3）速度的大小和方向同时改变． 【答案】 ①力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因． ②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． 例2．【答案】D 变式训练2．【答案】B 三、惯性 【答案】 1．惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性． 2．物体惯性的大小由质量决定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大小无关． 例3．【答案】D 变式训练3．【答案】D 小结小测 一、课堂小结 【答案】 质量；超载说明质量过大，惯性过大容易发生交通事故 【答案】 任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止 【答案】 √ × × × × × 学科网（北京）股份有限公司 $$