5.5 牛顿第一定律（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级上册

该初中物理课件聚焦牛顿第一定律及惯性，以高尔夫球离杆运动场景导入，通过阻力对运动影响的实验，对比亚里士多德与伽利略观点，经科学推理得出定律，再结合刹车前倾等生活实例建立惯性概念，形成连贯的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，实验设计采用控制变量法、科学推理法，配合《阻力对物体运动的影响》等视频演示，帮助学生建立运动和相互作用观念。丰富例题与练习助力学生用惯性解释现象，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率与学生科学素养。

物理八年级上册 沪科版五•四学制 第5章 运动和力 第5节 牛顿第一定律 学习目标——本节主要内容和行文逻辑 1. 通过节首图呈现的高尔夫球离杆后持续运动的场景，引发对运动和力的关系的思考。 2. 通过分析生活实例和实验现象，以及回顾人类对运动与力的关系的认知历程，认识牛顿第一定律，体会科学推理在科学研究中的作用。 3. 通过分析生活实例，建立惯性的概念，用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象，初步形成运动和相互作用观念。 教学重难点 教学难点 教学重点 牛顿第一定律来解释和解决简单的实际问题，初步建立运动与力的关系。 经历牛顿第一定律的科学推理过程，理解惯性并运用惯性解释有关现象。 课堂引入 球与球杆分离后，虽然不再受到球杆的作用，但球为什么还会继续向前运动而不是立刻停下呢？ 图是用频闪摄影记录的高尔夫球杆将球击出后球与杆的运动影像。球受到球杆的击打时，由静止变为运动。 知识点一 牛顿第一定律 知识点一：牛顿第一定律 这是同学们熟悉的生活中骑自行车、玩滑板车的现象 自行车、滑板车为什么能够前进？在前进的过程中，当我们停止用力时，能够立即停下来吗？ 在历史上，人们对物体的运动是否需要力，存在两种观点。 一是哲学家亚里士多德的观点：物体运动需要力来维持。 二是物理学家伽利略的观点：物体运动不需要力来维持。 1. 阻力对物体运动的影响 知识点一：牛顿第一定律 （1）两种观点 亚里士多德 伽利略 生活现象 拉小车，小车走；不拉小车，它就停下来。 只有不断地给足球施加力，它才会一直运动，不然就会停下来 如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用，如果这个力被撤销，物体就会停止运动。也就是“物体运动要靠力来维持”。 物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力，即力是改变物体运动状态的原因。 小车开始运动是因为受到拉力，不拉之后停下来，是因为受到阻力 足球开始运动是因为受到人踢球的力，最后在地面停下来是因为受到地面的阻力 观点 知识点一：牛顿第一定律 亚里士多德 伽利略 力是维持物体 运动的原因 物体的运动 不需要力来维持 孰是孰非？ 谁的观点正确呢？ 知识点一：牛顿第一定律 （2）实验探究：阻力对物体运动的影响 【设计实验】 让小车从同一斜面上的同一位置由静止沿斜面下滑至水平面，如图所示。改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。 【实验器材】 小车、长木板、斜面、棉布、 毛巾、玻璃板、刻度尺等。 知识点一：牛顿第一定律 【进行实验与收集证据】 （1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。 （2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。 （3）让小车从斜面上同一位置 由静止滑下，观察小车在更光滑的 木板表面上滑行的距离。 知识点一：牛顿第一定律 【实验记录表】 表面材料 阻力大小 小车运动距离 小车速度减小情况 毛巾 大 短 比较快 棉布 中 比较长 比较慢 木板 小 最长 最慢 知识点一：牛顿第一定律 【分析论证】 上述实验中，小车在水平面滑行的距离与小车受到的摩擦力有关。水平面越光滑，小车在水平面上滑行时所受的摩擦力越小，滑行距离也越长。 对上述实验结论进一步推理得出： 假设水平面是光滑的，小车不受摩擦力，它会保持刚进入水平面时的速度大小和方向一直运动下去，做匀速直线运动。 由此可以说明伽利略的说法是正确的，即 物体的运动不需要力来维持。 知识点一：牛顿第一定律 【实验结论】 运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。 知识点一：牛顿第一定律 【交流讨论】 （1）实验方法 ①控制变量法：控制小车从斜面上同一位置处由静止释放，使小车到斜面底端时具有相同的初速度； ②转换法：通过小车在水平面上滑行距离的长短来间接判断小车所受阻力大小； ③科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。 知识点一：牛顿第一定律 （2）对小车受力情况的分析 小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。 （3）本实验选用小车而不选用木块的原因 相同条件下，小车受到的阻力较小，实验现象较明显。 知识点一：牛顿第一定律 视频演示——《阻力对物体运动的影响 》 知识点一：牛顿第一定律 2. 牛顿第一定律的建立过程 （1）古希腊哲学家亚里士多德观点 人类很早就开始研究运动与力的关系。2 000 多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为，只有不断用力才能维持物体的运动，所以力是维持物体运动的原因。 直到 17 世纪，人们还认为这个观点是正确的。 知识点一：牛顿第一定律 （2）伽利略斜面理想实验 ①斜面实验 1632年意大利物理学家伽利略做了著名的斜面实验。 伽利略设想小球从一个光滑斜面上A处由静止滑下并滑上第二个光滑斜面，小球应当能到达与A等高的B处。若逐渐减小右边斜面的坡度，小球在到达与A等高处之前滑行的距离越来越长。若将右边斜面放平，根据上述推理，小球因无法到达与A处等高的位置，将在光滑的水平面上一直滑下去，永远不会停下来。 由此，伽利略否定了亚里士多德的说法。 伽利略斜面理想实验 知识点一：牛顿第一定律 ②实验结论 水平表面越光滑，小球滚动时受到的阻力越小，通过的距离越长，速度减小得越慢。如果运动物体受到的阻力为零，速度就不会减小，它将永远运动下去。 知识点一：牛顿第一定律 （3）牛顿第一定律 1687年物理学家牛顿分析类似实验，总结伽利略等人的研究成果，得出牛顿第一定律。 1687年，牛顿在笛卡尔、伽利略等人工作的基础上，撰写《自然哲学的数学原理》，摆脱旧观念的束缚，把惯性定律作为第一原理正式提了出来： 一切物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 知识点一：牛顿第一定律 3. 牛顿第一定律 （1）内容 一切物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 知识点一：牛顿第一定律 （2）对牛顿第一定律的理解 ①牛顿第一定律明确指出当物体不受力作用时，总保持原来的静止或匀速直线运动状态不变，否定了力是维持物体运动的原因。牛顿第一定律是在大量事实的基础上，通过推理、抽象概括出来的。 ②“物体不受力”是一种理想状态，在现实生活中这种理想状态不存在。图中被球杆击出的高尔夫球，虽然做近似的匀速直线运动，但它在水平方向上仍受到一定的阻力，所以最终一定会停下。 知识点一：牛顿第一定律 事实上，物体总是受到力的作用 ，比如在地球表面附近的一切物体都受到重力的作用，但只要物体所受合力为零，物体就能保持静止或匀速直线运动状态。 保持平衡的丹顶鹤，所受重力与地面的支持力是一对平衡力，合力为零，所以丹顶鹤的身体保持静止。 神舟飞船返回舱降落时，所受重力与空气的阻力是一对平衡力，合力为零，以近似匀速的状态下落。 神舟飞船返回舱降落 保持平衡的丹顶鹤 知识点一：牛顿第一定律 【例题1】在一次世界摩托车锦标赛上，张雪驾驶摩托车获得了令世人瞩目的好成绩。在比赛过程中，当摩托车过一个急弯时，若一切外力都消失，摩托车将处于（ ） A．静止状态 B．匀速直线运动状态 C．加速状态 D．转弯状态 B 【解析】 在比赛过程中，若一切外力都消失，根据牛顿第一定律可知，摩托车将保持匀速直线运动状态。故选B。 知识点一：牛顿第一定律 【例题2】如图所示是“探究阻力对物体运动的影响”的实验装置。器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。 （1）在实验过程中让同一小车从同一斜面的相同高度由静止开始下滑，目的是使小车___________； （2）实验通过_______________来反映阻力对小车运动的影响； （3）由实验可以看出，小车在木板表面运动的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越_______（填“快”或“慢”）。 小车运动的距离 到达水平面时的初速度相同 慢 知识点一：牛顿第一定律 【解析】（1）让同一小车从同一斜面相同高度由静止下滑，目的是保证小车到达水平面时的初速度相同，排除初速度不同对实验结果的干扰。 （2） 阻力对运动的影响无法直接观察，通过小车在水平面上运动距离的大小，来反映阻力的作用效果。 （3） 从实验现象可以看出，水平面越光滑（如木板表面），小车受到的阻力越小，运动的距离越长，说明小车速度减小得越慢。 知识点二 惯性 知识点二：惯性 1. 现象探究：惯性现象 当汽车刹车时，人的脚部因与车厢接触受到摩擦力作用，随车减速，但是人体的上半身仍要保持它原来的运动状态，所以会向前倾。 （1）刹车前倾 我们站在行驶的汽车中，当急刹车时，会往前倒。 知识点二：惯性 （2）鸡蛋落杯 如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。 当快速水平弹动硬纸片时，硬纸片飞出，但是静止的鸡蛋要保持它原来的静止状态，鸡蛋会落入水杯中。 知识点二：惯性 （3）投球 运动员在投（踢）球时，当把球投出后，球仍然继续向前飞。 当把球投出后，球离开手时，仍要保持它原来的运动状态（离开手时的速度和方向），所以会继续向前飞。 知识点二：惯性 2. 惯性 牛顿第一定律也叫惯性定律。 （1）惯性 由牛顿第一定律可知，物体不受力时，原来静止的物体，保持静止状态 ；原来运动的物体，保持原来的速度做匀速直线运动。 这是为什么？原来，这是物体固有的一种性质。 物理学中把物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性。 知识点二：惯性 （2）理解惯性 ①惯性的普遍性 一切物体在任何情况下都具有惯性。 ②惯性大小的决定因素：惯性的大小由物体的质量决定，质量越大，惯性越大。与物体的形状、运动状态、位置、受力情况等无关。 相扑选手的质量大，惯性大，被称“惯性男子” ③惯性与牛顿第一定律的区别 惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力（或所受合力为零）时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。 知识点二：惯性 概念 惯性 力 性质 不同 要素 不同 效果 不同 表述 不同 惯性是物体自身的一种性质；与外界条件无关 力是物体对物体的相互作用，一个物体不会产生力 力有大小、方向和作用点 惯性只有大小， 只与质量有关 保持物体运动状态不变 改变物体的运动状态 应说“由于惯性”“具有 惯性”，不能说“惯性力”“受到惯性” 等 应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等 （3）区分惯性与力 知识点二：惯性 3. 利用惯性解释有关现象 （1）实例分析 例如，跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？ 【分析】跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。 知识点二：惯性 ②如图所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗？ 【分析】静止的小球没有受到击打力的作用。有保持原有静止状态的性质，所以没有随金属片飞出，而是落入支座上的凹槽中。 知识点二：惯性 （2）总结：用惯性解释有关现象的方法 ①物体原有状态 金属片和小球 →静止 ②受力作用 的物体的状态 金属片受击打力→ 由静止变为运动 ③未受击打力作用 物体的运动状态 小球不受击打力→ 保持静止 知识点二：惯性 4. 惯性的利用 （2）锤头变紧 锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。 （1）跳远 跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩。 知识点二：惯性 这些现象的共同特点是增加了物体脱离手时的运动速度，物体离开手后由于具有惯性会继续运动；离手时速度越大，在其他条件相同的情况下通常运动得越远。 投篮 掷铅球 投标枪 （3）投掷 知识点二：惯性 （1）交通事故与惯性 交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。例如，行驶的车辆在遇到紧急情况下刹车后，即使轮子不转了，但是由于惯性，汽车还会向前滑动一段距离，如果此时前面有车子离得太近，就会发生交通事故。 5. 惯性的危害和防止 知识点二：惯性 （2）交通工具保护措施 交通法规定：许多汽车安装安全气囊；乘坐交通工具时要系安全带；车辆行驶要限载限速并保持安全距离。 汽车发生碰撞时，安全气囊会打开，减轻人体与方向盘等部件撞击造成的伤害。 汽车发生碰撞时，安全带把人固定在坐椅上，防止飞出车外。 知识点二：惯性 实验演示——《物体的惯性》 知识点二：惯性 【例题3】体育课上某同学正在跳远，在如图所示的瞬间，下列说法中正确的是（ ） A．该同学由于受到重力会竖直下落 B．该同学由于受到惯性力继续向前运动 C．该同学起跳时速度越大，惯性越大 D．该同学由于惯性继续向前运动 D 【解析】A．该同学此时在空中有向前的速度，重力的作用是改变他的运动状态，使他的运动轨迹向下弯曲，并不会让他竖直下落，故A错误； B．惯性是物体的固有属性，不是“力”，不存在“惯性力”的说法，故B错误； C．惯性的大小只和物体的质量有关，和运动速度无关，同学的质量不变，惯性大小就不变，故C错误； D．该同学起跳后，由于自身具有惯性，要保持原来的向前运动状态，所以会继续向前运动，故D正确。故选D。 知识点二：惯性 【例题4】下列现象中，属于防止惯性带来危害的是（ ） A．汽车驾驶员及乘客规范系好安全带 B．标枪运动员投掷前向前助跑 C．拉弓射箭时，离弦的箭会继续飞行 D．通过拍打窗帘清除它上面的浮灰 A 【解析】A．汽车急刹车时，人由于惯性会向前冲撞，安全带可以束缚人体，防止惯性带来伤害，故A符合题意； B．助跑利用惯性让标枪投得更远，是利用惯性，故B不符合题意； C．箭离弦依靠惯性继续飞行，是利用惯性，故C不符合题意； D．拍打窗帘时，浮灰因惯性保持静止从而脱离窗帘，是利用惯性，故D不符合题意。 故选A。 课堂小结 课堂小结 阻力对运动的影响 运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢。 若运动的物体不受阻力，将保持做匀速直线运动。 ①内容：一切物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 ②力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。 ③建立过程：在大量事实的基础上，经推理、抽象概括出来的。 ①惯性：把物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性。 ②惯性是物体本身的一种属性。一切物体在任何情况下 都具有惯性。物体的质量越大，惯性越大。 ③惯性的利用与防范。 惯 性 牛顿第一定律 牛顿第 一定律 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1. 正在转弯的汽车，如果作用在汽车上的一切外力突然消失，那么汽车将（　　） A．立即停下来 B．先慢下来，然后停止 C．做匀速曲线运动 D．做匀速直线运动 D 【解析】根据牛顿第一定律，汽车原来的运动状态是正在转弯，作用在汽车上的一切外力突然消失，汽车将沿外力消失的一瞬间的方向和速度做匀速直线运动，不会静止下来，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 课堂练习 【解析】A．根据牛顿第一定律，物体不受力时，可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，故A错误； B．当物体受到平衡力作用时，其运动状态保持不变，所以物体受力，运动状态不一定改变，故B错误；C．依据牛顿第一定律，运动的物体不受力，将保持原来的运动状态做匀速直线运动，故C正确； D．惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与速度大小无关，故D错误。 故选C。 2. 关于力与运动的关系，下列说法正确的是（　　 ） A．物体不受力，一定静止 B．物体受力，运动状态一定改变 C．运动的物体不受力，将做匀速直线运动 D．物体速度越大，惯性越大 C 课堂练习 3. 用力将篮球斜向上抛出，篮球在空中运动了一段时间后落向地面，继续向前滚动，最终静止，则（ ） A．篮球运动到最高点时，若外力消失，将保持静止 B．用力将篮球抛出，篮球向前运动，说明力是维持物体运动的原因 C．抛出后的篮球在空中继续飞行，是因为受到了惯性力的作用 D．篮球在地面上滚动得越来越慢，是因为受到阻力的作用 D 【解析】A．篮球运动到最高点时水平方向仍有速度，由牛顿第一定律可知，若外力消失，将保持匀速直线运动，故A不符合题意； B．力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，篮球抛出后继续运动是因为具有惯性，故B不符合题意； C．惯性是物体的固有属性，不是力，不能表述为“受到惯性力的作用”，故C不符合题意； D．力可以改变物体的运动状态，篮球滚动越来越慢，运动状态改变，是因为受到阻力作用，故D符合题意。故选D。 课堂练习 4. 如题图，下列情形中汽车头枕能够保护驾乘人员安全的是（ ） A．紧急刹车 B．前方碰撞 C．后方追尾 D．左右转弯 C 【解析】 AB. 紧急刹车、前方碰撞时，汽车突然减速，人会向前倾，此时起保护作用的是安全带，头枕不起作用，故AB不符合题意； C.当汽车发生后方追尾时，汽车突然向前加速，驾乘人员的身体随车辆一起加速向前，而头部由于惯性，会保持原来较慢的运动状态，因此头部向后仰，此时头枕可以支撑头部，避免颈部受伤，起到保护作用，故C符合题意； D.左右转弯时人会向侧方倾斜，头枕也无法起到对应保护作用，故D不符合题意。 故选C。 课堂练习 5. 公交车内装有防护拉环。当拉环突然从图甲变成图乙的位置，由此可判断汽车可能（ ） A．向西匀速行驶 B．向东匀速行驶 C．向西紧急刹车 D．向东紧急刹车 D 【解析】AB．汽车匀速行驶时，拉环处于平衡状态，受重力和拉力作用，应保持竖直悬挂（图甲），故AB错误； C．汽车向西紧急刹车时，汽车速度减小，拉环下端由于惯性要保持原来的向西运动状态，相对于汽车向西摆动，故C错误； D．汽车向东紧急刹车时，汽车速度减小，拉环下端由于惯性要保持原来的向东运动状态，相对于汽车向东摆动，符合图乙，故D正确。故选D。 课堂练习 6．物理兴趣小组在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，让同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，分别通过水平面上的毛巾、棉布、木板表面，最终静止时如图所示。 （1）让小车从同一斜面顶端由静止滑下，是为了使其到达水平面时的_____相同。 （2）实验通过比较_______（选填字母）来反映阻力对物体运动的影响； A．小车在水平面上滑行的最大距离 B．接触面的粗糙程度 （3）由实验现象可以知道，小车在________（选填“毛巾”、“棉布”或“木板”）表面上运动时，速度减小得最慢，并据此进一步推理可知：不受阻力作用时，运动的小车将_________。 速度 A 木板 做匀速直线运动 课堂练习 【解析】 （1）让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，可使小车到达水平面时的速度相同。 （2）小车到达水平面时的速度相同，在水平面上受到阻力的作用最终停止，小车在水平面上滑行的距离越大，说明受到的阻力越小，实验通过比较小车在水平面上滑行的最大距离，来反映阻力对物体运动的影响。故选A。 （3）让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动，由图知，小车在木板上运动的距离最长，即在木板表面速度减小得最慢；由实验进一步推理得出：若运动的小车不受阻力，速度不会减小、将运动到无穷远，即将做匀速直线运动。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练一练” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 $