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

该高中物理课件围绕牛顿第一定律及惯性展开，通过小车在不同表面滑行的情景实验、热气球环游世界的设想等导入，梳理从亚里士多德到伽利略再到牛顿关于运动与力关系的认知脉络，构建阶梯式学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过理想斜面实验演示、真实与理想实验对比等培养科学推理能力，结合劈形物体小球运动、无人机惯性变化等典例深化物理观念。采用情景探究与实例分析结合的教学方法，助力学生理解运动本质，也为教师提供高效教学资源。

4.1　牛顿第一定律 高中物理：必修第一册 授课教师：W CONTENTS 目 录 O1 O2 要点突破 O3 O4 课后提升 教学重点 教学难点 教学过程 NO.1 教学目标 教学 重点 教学 难点 (1)能准确叙述牛顿第一定律的内容。 (2)能对牛顿第一定律所揭示的运动和力的关系有较深刻的理解。 (3)能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度,会解释有关的惯性现象。 ⁠ 　　请你思考： 　　1．亚里士多德认为力的作用是什么？ 　　2．伽利略认为“直觉”不可靠，主要忽视了什么？ 　　3．牛顿认为力的作用又是什么？ PK 力是维持物体运动的原因 物体在水平面上做匀速运动不需要外力来维持 情景探究 ⁠ 　对伽利略理想实验的理解 在验证“伽利略的理想斜面实验”的描述中,是由于摩擦作用导致小车停止,设计以下情景演示,让一个小车从同一斜面上同一高度处滑下,水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板,水平面与斜面平滑连接,小车行驶距离最大的是玻璃表面,其次是木板表面,距离最小的是毛巾表面。 情景探究 (1)实验观察到什么现象,说明了什么问题? 提示:(1)水平面越光滑,小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的原因。 (2)如果没有摩擦力的作用,小车将会怎样运动呢? 提示:(2)如果没有摩擦力的作用,小车将永远运动下去。 (3)以上实验揭示了什么问题? 提示:(3)揭示了物体的运动不需要力来维持。 情景探究 知识点一　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.伽利略的理想实验 (1)让静止的小球从第一个斜面滚下,冲上第二个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的 　高度　⁠; (2)减小第二个斜面的倾角,小球所达到的高度 　相同　⁠,但滚动的距离增大; (3)当第二个斜面放平,小球将永远 　运动　⁠下去。 力　 高度　 相同　 运动　 3.伽利略的观点:力 　不是　⁠维持物体运动的原因。 4.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。 不是　 同一速 度　 同一直线　 知识梳理 知识点二　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 　保持　⁠原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第一定律也叫作惯性定律。 3.意义 (1)揭示了运动和力的关系: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。 (2)揭示了一切物体都具有 　惯性　⁠。 匀速直线运动　 静止　 保持　 改变　 惯性　 知识点三　惯性与质量 1.描述物体惯性的物理量是它的 　质量　⁠。质量大的物体惯性大。 2.质量:只有大小,没有方向,是 　标　⁠量。在国际单位制中,质量的单位是千克,符号为kg。 质量　 标　 ⁠ 历史上有人提出过这种环游世界的方式:游客乘坐热气球悬浮在一定高度,由于 地球的自转,一昼夜就可以环游世界。这个设想可行吗? 提示:不行,热气球相对地面上的物体仍然保持静止。 情景探究 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 知识梳理 【典例1】　伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系,则下列符合实验事实的是(　　) A.小球由静止开始释放,“冲”上对接的斜面 B.没有摩擦,小球上升到原来释放时的高度 C.减小斜面的倾角θ,小球仍然达到原来的高度 D.继续减小斜面的倾角θ,最后使它成为水平面,小球沿水平面永远运动下去 解析　小球由静止开始释放,“冲”上对接的斜面,这是事实,故A正确;因为生活中不可能没有摩擦,所以小球上升到原来释放时的高度为推理,故B错误;减小斜面的倾角θ,小球仍然达到原来的高度是在B项的基础上进一步推理,故C错误;继续减小斜面的倾角θ,最后使它成为水平面,小球沿水平面永远运动下去,是在C项的基础上继续推理得出的结论,故D错误。 答案　A 要点三　对惯性的理解 1.惯性与质量的关系:物体的质量是其惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大。 2.惯性与力的关系 (1)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性质。力越大,物体的运动状态改变越快;惯性越大,物体的运动状态越难改变。 (2)惯性是物体的固有属性,不是力,与物体的受力情况无关。“物体受到惯性的作用”“力克服了惯性”等说法都是错误的。 3.惯性与速度无关。 知识梳理 ⁠ 惯性 惯性定律 基本 含义 物体本身固有的一种属性 物体运动的规律 (牛顿第一定律) 理解 要点 ①与是否运动无关,与速度大小无关 ②与是否受力无关 ③与所在位置无关 ④只与质量有关 ①无法用实验直接验证,它所描述的是一种理想状态,即不受力的状态 ②当物体所受合力为0时,其效果跟不受力作用相同,但“所受合力为0”不能说成“不受力作用” 与力的 关系 ①无关 ②惯性不是一种特殊的力 强调了力的作用效果——改变运动状态(产生加速度) 知识梳理 ⁠ 【典例1】如图所示,一个劈形物体A,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在上表面上放一光滑的小球B,劈形物体A从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 (　　) A.沿斜面向下的直线　　　　 B.竖直向下的直线 C.无规则曲线 D.抛物线 典例分析 B 【典例2】　如图所示,在光滑水平面上有一密闭水箱,其中水的密度为ρ0,A、B、C三个小球的密度分别为ρA＞ρ0,ρB＝ρ0,ρC＜ρ0,均用细线系在水箱中,开始时水箱静止,细线竖直,现用力向右突然拉动水箱的瞬间,则(　　) A.细线均竖直 B.A线左倾,C线右倾,B线竖直 C.细线均左倾 D.A线右倾,C线左倾,B线竖直 解析　当用力向右突然拉动水箱,由于ρA＞ρ0,ρB＝ρ0,ρC＜ρ0,A球的惯性大于相同体积的水球的惯性,线向左倾斜;B球的惯性与相同体积的水球的惯性相同,线不倾斜,仍竖直;而C球的惯性小于相同体积的水球的惯性,线向右倾斜。故选B。 答案　B 典例分析 【典例3】漫画中的情景在公交车急刹车时常会出现。为提醒乘客注意,公交公司征集到几条友情提示语,其中对惯性的理解正确的是(　　) A.站稳扶好,克服惯性 B.稳步慢行,避免惯性 C.当心急刹,失去惯性 D.谨防意外,惯性恒在 解析:D　惯性是物体具有的保持原来运动状态的性质,是物体固有的属性,不能被克服或避免,也不会失去,故A、B、C错误;当公交车突然刹车时,公交车和乘客的脚同时受到阻力的作用而停止运动,而乘客的上半身由于惯性,继续保持向前的运动状态而向前倾倒,所以“谨防意外,惯性恒在”是对惯性的正确理解,故D正确。 典例分析 【典例4】(多选)根据下面甲、乙、丙、丁四幅图,判断下列说法正确的是(　　) A.图甲,亚里士多德认为马拉车的力与车拉马的力是一对作用力和反作用力 B.图乙,亚里士多德通过比萨斜塔实验证明了自由落体运动是匀加速直线运动 C.图丙,伽利略通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因 D.图丁,伽利略通过斜面实验并加以合理外推,得到自由落体的运动规律 典例分析 CD 1.如图所示,正在喷洒农药的无人机沿水平方向匀速飞行。随着药液不断喷出,无人机(包括未喷出的药液)的惯性(　　) A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.与其运动状态无关 解析:C　随着药液不断喷出,无人机(包括未喷出的药液)质量变小,所以惯性变小,故选C。 课后巩固 2.同学们到中国科技馆参观,看到了一个有趣的科学实验:如图所示,一辆小火车在平直轨道上匀速行驶,当火车将要从“∩”形框架的下方通过时,突然从火车顶部的小孔中竖直向上弹出一小球,该小球越过框架后,又与通过框架的火车相遇,并恰好落回原来的孔中。下列说法正确的是(　　) A.站在地面上看,小球运动的轨迹是直线 B.小球相对于小火车运动的轨迹是曲线 C.小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力 D.小球能落回小孔是因为小球有惯性,在水平方向保持与小火车同速 解析:D　当以地面为参考系时,小球存在水平的速度分量,所以运动轨迹是曲线;当以小火车为参考系时,水平方向小球与小火车共速,竖直方向做直线运动,故A、B错误;小球能落回小孔是因为小球具有惯性,在水平方向保持与火车相同的速度,并不是受到水平向前的力,故C错误,D正确。 3.如图所示,将一玻璃瓶装水后密闭,并平放在水平桌面上,在瓶的中部有一小气泡处于静止状态,现用力突然将瓶子向前推动,使其在桌面上向前运动一段后停止,可看到气泡相对瓶子的运动情况是(　　) A.向前 B.向后 C.先向前,再向后 D.先向后,再向前 解析:C　当琉璃瓶静止时,水和玻璃瓶保持相对静止,气泡在玻璃瓶中间;当突然用力将瓶子向前推动一下,水要保持原来的静止状态,向玻璃瓶后方运动,把气泡挤向玻璃瓶前进的方向。当瓶子运动起来后,最终静止,因此瓶子必然要减速运动,这时气泡右边的水受瓶的作用随瓶一起减速运动,而气泡左边的水将相对于瓶向前(右)运动,气泡将相对于瓶向后移动,最后回到原来的位置。故C正确,A、B、D错误。 课后巩固 4.如图所示,在平直轨道上匀加速行驶的封闭车厢中,悬挂一个有滴管的盛油的容器,当滴管依次滴下三滴油时,三滴油落在车厢的地板上,下列说法正确的是(　　) A.三滴油依次落在O点 B.三滴油依次落在O到A之间同一位置上 C.三滴油依次落在O到A之间,而且后一滴比前一滴离O点近些 D.三滴油依次落在O到B之间,而且后一滴比前一滴离O点远些 解析:B　根据牛顿第一定律,可知三滴油离开容器时的速度和车厢速度相同,即在水平方向上油滴相对于车厢,其初速度为零,在竖直方向上运动情况相同,落到车厢地板上所用的时间相同,在水平方向上油滴相对于车的加速度方向向左,所以在水平方向上油滴相对于车的位移方向向左,位移大小x＝at2,所以三滴油依次落在O到A之间同一位置上,B正确。 5.(多选)小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机,在旅途中用它拍下了火车内桌面上塑料杯在不同瞬间的状态,如图中的甲、乙、丙所示,则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是(　　) A.图甲中火车在匀速运动,图乙中火车突然向左加速,图丙中火车突然向左减速 B.图甲中火车在匀速运动,图乙中火车突然向右加速,图丙中火车突然向左加速 C.图甲中火车在匀速运动,图乙中火车突然向右减速,图丙中火车突然向右加速 D.图甲中火车在匀速运动,图乙中火车突然向左加速,图丙中火车突然向右减速 AC 6.如图所示,一个盛水的容器固定在一辆小车上,在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球,容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　) A.铁球向左,乒乓球向右 B.铁球向右,乒乓球向左 C.铁球和乒乓球都向左 D.铁球和乒乓球都向右 解析:A　因为小车突然向右运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有向左运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比,铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的“水球”的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起加速运动,所以小车加速运动时,铁球相对于小车向左运动;同理,由于与同体积的“水球”相比,乒乓球的质量小,惯性小,乒乓球向右运动,选项A正确。 课堂总结 作业布置： 返回 亚里士多德 伽利略 笛卡儿 运动需要力来维持。 力是改变物体运动状态的原因。 ……保持静止……或匀速直线运动 牛顿 一切物体总保持…或…状态,除非…力迫使它改变... $