4.1 牛顿第一定律 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

第四章　运动和力的关系 1　牛顿第一定律 1 学习任务目标 1．了解伽利略关于运动和力的关系的认识，能准确叙述牛顿第一定律的内容，知道质量是物体惯性大小的量度。(物理观念) 2．能领悟理想实验的科学推理方法及其意义，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。(科学思维) 3．领会实验加推理的科学研究方法，培养科学推理和想象能力。(科学思维) 4．了解牛顿第一定律的发现过程，体会人类认识事物本质的曲折过程，培养严谨的科学态度。(科学态度与责任) 2 问题式预习 知识点一 理想实验的魅力 1．伽利略理想斜面实验简图如图所示，小球沿斜面由静止滚下，再滚上另一斜面。 (1)在实际生活中，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？ 提示：不等于。 (2)设想斜面是光滑的，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？ 提示：等于h。 1　牛顿第一定律 3 (3)设想斜面是光滑的，若减小另一斜面的倾角，小球还能滚到该斜面高h处吗？与没减小斜面倾角之前相比，小球滚到另一斜面高h处通过的路程如何变化？ 提示：能，通过的路程变大。 (4)设想另一斜面变成水平面，这时小球试图滚上相同的高度，但永远达不到。此种情况下小球的运动能停下来吗？ 提示：不能，若水平面光滑，小球将永远运动下去。 1　牛顿第一定律 4 2．伽利略理想斜面实验说明力______(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。 3．伽利略理想斜面实验运用的方法：在______基础上进一步______。 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。 ( ) 2．笛卡儿认为物体的运动状态不需要力来维持。 ( ) 3．伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。 ( ) 不是 实验 推理 √ √ × 1　牛顿第一定律 知识点二 牛顿第一定律 1．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；揭示了一切物体都具有一种固有属性——______。 2．如图所示，冰壶在冰面上运动。如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来；如果摩擦阻力很小，冰壶能滑得很远；如果摩擦阻力为0，冰壶将永远运动下去。 维持 改变 惯性 1　牛顿第一定律 6 试结合上述现象分析： (1)牛顿第一定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，说明运动与力有什么关系？ 提示：说明力是改变物体运动状态的原因。 (2)根据牛顿第一定律思考：如果物体不受外力作用，物体将处于什么状态？ 提示：不受外力时，原来静止的物体仍然静止，原来运动的物体速度保持不变，将永远做匀速直线运动。 1　牛顿第一定律 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．牛顿第一定律是可以通过实验验证的。 ( ) 2．由牛顿第一定律可知，若一个做匀加速直线运动的物体所受外力全部消失，它将立刻静止。 ( ) 3．牛顿第一定律说明一切物体都具有惯性。 ( ) × × √ 1　牛顿第一定律 知识点三 惯性与质量 1．惯性是指物体具有________________________的性质。 2．惯性是物体的______属性，______物体都具有惯性。 3．惯性的唯一量度是______，惯性与物体的____________以及____________无关。 保持原来运动状态 固有 一切 质量 运动状态 受力情况 1　牛顿第一定律 9 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．物体的惯性大小取决于物体的质量大小。 ( ) 2．物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性。 ( ) √ × 1　牛顿第一定律 任务式研习 任务一　伽利略理想实验 1．关于伽利略理想实验，下列说法正确的是 (　　) A．完全是理想的，没有以事实为基础，只有理想推理 B. 是以可靠事实为基础的，经科学抽象，更深刻地反映了自然规律 C. 证实了亚里士多德关于运动和力的关系的观点 D. 证实了自由落体运动是匀变速直线运动 √ 1　牛顿第一定律 11 B　解析：伽利略在研究运动和力的关系时，在斜面实验的基础上，成功地设计了理想斜面实验，他以实验事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，从而能够更深刻地揭示自然规律。因此，理想实验是建立在实际事实基础上的合乎逻辑的科学推断，更深刻地反映了自然规律，故A错误，B正确；伽利略理想实验否定了亚里士多德关于运动和力的关系的观点，即否定了力是维持物体运动的原因的理论，故C错误；伽利略理想实验并没有证实自由落体运动是匀变速直线运动，故D错误。 1　牛顿第一定律 2. (2024·娄底学业考试)伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的研究方法。图(a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是 (　　) A. 图(a)通过逻辑推理得出物体 的运动需要力来维持 B. 图(a)中的斜面是完全光滑的 C. 图(b)实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，所以该实验结论与实际不符 D. 图(b)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持的结论 √ 1　牛顿第一定律 D　解析：题图(a)通过对小球在斜面上运动的研究，合理外推得自由落体运动为匀变速直线运动的结论，故A错误；题图(a)中的斜面不可能是完全光滑的，选项B错误；题图(b)实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，小球不可能上升到等高的位置，但是通过合理外推得出的实验结论同样与实际相符，选项C错误；题图(b)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持的结论，选项D正确。 1　牛顿第一定律 3．理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个如图所示的理想实验，下列设想步骤中，有一个是可靠事实，其余的是推论。 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时的高度； ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面持续做匀速直线运动。 1　牛顿第一定律 (1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：____________。 (2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化推论进行分类。 属于可靠事实的步骤是____________； 属于理想化推论的步骤是____________。 解析：伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，从而得到正确的结论。②是可靠事实，因此放在第一步，①③④是在无摩擦的情况下进行的理想化推论。 ②③①④ ② ①③④ 1　牛顿第一定律 1．人类对运动和力的关系的认识历程 代表人物 基本观点(对运动和力的关系的认识) 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 伽利略 如果没有摩擦阻力，水平面上运动的物体将保持这个速度一直运动下去，因此力不是维持物体运动的原因 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 1　牛顿第一定律 17 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 1　牛顿第一定律 18 1．“自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。”自然在牛顿面前像是一本打开的书，许多自然的奥秘被牛顿用数学的方法一一破解。牛顿作为物理学的奠基人，为我们留下了诸多思想的宝藏。而其中可以被称为物理学基石的方法既是后世物理人剖析世界的手术刀，也是同学们在每次解决物理问题过程中必须做好的第一步，这种方法是指 (　　) A. 建构物理模型的方法 B. 演绎推理法 C. 反证法 D. 控制变量法 A　解析：建构物理模型的方法是每次解决物理问题过程中必须做好的第一步。故选A。 任务二　牛顿第一定律 √ 1　牛顿第一定律 2．根据牛顿第一定律，下列说法正确的是 (　　) A．静止或匀速直线运动的物体，一定不受任何外力作用 B. 物体运动不停止是因为受到力的作用 C. 要改变物体运动状态，必须有外力作用 D. 外力停止作用后，物体由于惯性会很快停下来 √ 1　牛顿第一定律 C　解析：若物体受的合力为0，可能处于静止或匀速直线运动，A错误；物体运动不停止是因为惯性的原因，运动不需要力来维持，B错误；力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故C正确；由牛顿第一定律可知，外力停止作用后，物体由于惯性会保持原来的运动状态，故D错误。 1　牛顿第一定律 3．如图所示，一个物体A(各面均光滑)放在固定的斜面上，上表面水平，在其上表面放一个光滑小球B。物体A由静止开始释放，则小球B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. 无规则的曲线 D. 抛物线 B　解析：由于小球B在物体A的水平上表面上，接触面光滑，在物体A下滑过程中，小球B在水平方向上不受外力作用，故小球B在水平方向上保持原来的静止状态，仅沿竖直方向运动，故B正确。 √ 1　牛顿第一定律 1．对牛顿第一定律的理解 (1)牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为0是等效的。 (2)牛顿第一定律是在理想实验的基础上通过进一步推理得出的。 (3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。 2．运动状态变化的三种情况 (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发生改变。 1　牛顿第一定律 23 $