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 主讲人：XXXX 4.1 牛顿第一定律 1 1. 学习目标 2. 重点难点 3.课堂导入 4.探究新知 5.课堂小结 6.课堂练习 目录 2 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 理解牛顿第一定律和惯性的概念。 从对规律发现过程的学习体会理想实验加逻辑推理的科学思维方法。 通过伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，研究牛顿第一定律。 认识规律，应该在充分认识表象的前提下，从其本质和借用科学研究的态度予以研究。 学习目标 重点难点 教学重点 知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论；理解牛顿第一定律的内容及意义。 教学难点 理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。 5 课堂导入 思考：初中我们学习了牛顿第一定律的基本内容，你能说说它揭示了物体运动遵循怎样的规律吗？滑冰运动员如果不用力，他会慢慢停下来。这与牛顿第一定律矛盾吗？ 运动和力有什么样的关系呢？ 6 BY YUSHEN 你是否支持亚里士多德的观点呢？ 如图所示，手推杯子使其运动，然后撤去手的作用，杯子的运动与受力之间存在怎样的关系? 课堂导入 最早研究这个问题的，大概是古希腊学者亚里士多德，他认为：“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” 亚里士多德 撤去后，杯子不受手的作用力。 7 新课导入·跨越时空的对话 BY YUSHEN 物体运动真的需要力来维持？是真相被掩盖了吧！ 亚里士多德 (Aristotle，前384—322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 力是维持物体运动的原因 方法：生活经验总结(思辨) 7 新课导入·跨越时空的对话 BY YUSHEN 然而，在探究运动原因的“侦探小说”里，这正是由明显的线索引出错误判断的案例，而且这个“错案”维持了很久。直至近四百年前，伽利略才创造了有效的“侦察”方法，发现了正确的线索，揭示了事物现象的本质，成为物理学中的“神探”。 伽利略又是如何找到正确答案的呢？ 7 探究新知·理想实验的魅力 A B C D E v θ 伽利略认为，将人们引入歧途的是摩擦，于是他大胆猜想，如果没有摩擦： 该实验就是著名的伽利略理想斜面实验：它是一种科学研究的方法 物体将在水平面上永远运动下去 8 探究新知·伽利略理想斜面实验 BY YUSHEN 8 探究新知·理想实验 BY YUSHEN 我们知道，阻力不可能完全消除，第二个斜面也不可能做的无限长，所以，伽利略实验是一个“理想实验”。 伽利略理想实验的本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。这种根据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。 8 探究新知·伽利略的观点 BY YUSHEN 01 观察 02 猜想 03 实验 04 推理 05 结论 物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 8 探究新知·笛卡尔的观点 BY YUSHEN 笛卡儿(Descartes) 1596-1650 伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。他认为，如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 他还认为，这应该成为一个原理，是人类整个自然观的基石。 8 探究新知·典例分析 【例题1】理想斜面实验 (1)理想斜面实验：如图所示，让小球从斜面某一高度由静止释放，小球将滚上另一个斜面。如果没有摩擦力，这个小球将达到与原来___________的高度。如果减小斜面的倾角，小球经过的___________就会越来越长，但仍能到达原来的___________。如果斜面变成水平面，小球将无法达到原来的高度，只能以___________的速度___________运动下去。 (2)结论：物体的运动___________力来维持。 10 探究新知·典例分析 【答案】(1) 相同/同一 路程 高度 恒定/不变 一直 (2)不需要 【详解】（1）让小球从斜面某一高度由静止释放，小球将滚上另一个斜面。如果没有摩擦力，这个小球将达到与原来相同的高度。 如果减小斜面的倾角，小球经过的路程就会越来越长，但仍能到达原来的高度。如果斜面变成水平面，小球将无法达到原来的高度，只能以恒定（不变）的速度一直（持续）运动下去。 （2）结论：物体的运动不需要力来维持。 10 探究新知·牛顿第一定律 1.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力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。 a. 总保持匀速直线运动状态或静止状态 a. 物体的运动状态发生改变 b. 物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。 b. 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.含义 （1）不受外力 （2）受外力时 10 探究新知·对牛顿第一定律的理解 1.牛顿第一定律所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零是等效的。 2.牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。 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。 10 探究新知·惯性与质量 惯性也可以说是种“惰性”——懒得改变，是抵抗运动状态变化的“本领”，这种“本领”的大小是不一样的。与什么因素有关？你能否通过实例分析。 10 探究新知·惯性与质量 2. 一切物体都具有惯性。惯性是物体的固有性质，牛顿第一定律又叫惯性定律。 1. 惯性: 物体有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性。 3．惯性的大小：质量是物体惯性大小的量度。质量越大，惯性越大。 惯性越大，物体保持原来状态“本领”越大，运动状态越难改变；反之，运动状态就越容易改变。 10 探究新知·惯性与质量 (1)惯性不是力，惯性与物体的受力情况无关。 (2)惯性与物体是否有速度及速度的大小均无关。 (3)惯性的“两个表现” ①不受外力的条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态。 ②在受力条件下，惯性表现出运动状态改变的难易程度。 (4)惯性不是惯性定律 4．对惯性的理解 10 探究新知·惯性的应用与危害 10 探究新知·惯性的应用与危害 10 探究新知·惯性的应用与危害 10 探究新知·惯性与质量 10 探究新知·典例分析 BY YUSHEN 【例题2】下列关于牛顿第一定律和惯性的说法，错误的是（     ） A．牛顿第一定律是在实验基础上推理概括得出的 B．汽车刹车时，乘客向前倾倒，是因为乘客具有惯性 C．物体的惯性大小只与物体的质量有关 D．物体不受力时，一定处于静止状态 D 11 探究新知·典例分析 【答案】D 【详解】A．牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过科学推理概括得出的，无法通过直接实验完全验证，表述正确，A不符合题意； B．汽车刹车时，乘客下半身随汽车减速，上半身由于惯性要保持原来的向前运动状态，因此会向前倾倒，是乘客具有惯性的体现，表述正确，B不符合题意； C．惯性是物体的固有属性，其大小仅由物体的质量决定，与运动状态、受力情况等均无关，表述正确，C不符合题意； D．根据牛顿第一定律，物体不受力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，并非一定处于静止状态，表述错误，D符合题意。 本题选错误的，故选D。 11 课堂小结 公式 适用 理想斜面实验 力不是维持物体运动的原因 惯性 质量是惯性大小的 唯一量度 牛顿第一定律 1、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力迫使它改变这种状态。 2、力是改变物体运动状态的原因 牛顿第一定律 19 课堂练习 BY YUSHEN 1. 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（     ） A．牛顿第一定律有可靠的实验作为基础，因此它可以用实验证实 B．由牛顿第一定律可知，只有静止或匀速直线运动的物体才具有惯性 C．物体的惯性和惯性定律本质相同 D．牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因 D 20 课堂练习 BY YUSHEN 【答案】D 【详解】A．牛顿第一定律是在理想斜面实验的基础上通过逻辑推理总结得出的，自然界中不存在不受外力的物体，无法直接通过实验证实，故A错误； B．惯性是物体的固有属性，一切有质量的物体都具有惯性，与物体的运动状态无关，故B错误； C．惯性是物体保持原有运动状态不变的固有属性，仅由质量决定；惯性定律（牛顿第一定律）是物体不受外力时遵循的运动规律，二者本质不同，故C错误； D．牛顿第一定律指出物体不受力时保持静止或匀速直线运动状态，受力时运动状态发生改变，揭示了力是改变物体运动状态的原因，故D正确。 故选D。 20 课堂练习 BY YUSHEN 2. 下列说法中错误的是（     ） A．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因 B．牛顿通过多次实验发现力不是维持物体运动的原因 C．惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性 D．牛顿第一定律是在已有实验基础上进行合理外推而来的，是不能直接用实验来验证的 B 20 课堂练习 BY YUSHEN 【答案】B 【详解】A．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，这一观点符合历史事实，故A正确； B．伽利略通过理想斜面实验提出“力不是维持物体运动的原因”，故B错误； C．惯性是物体的固有属性，质量是惯性的唯一量度，故C正确； D．牛顿第一定律无法直接用实验验证（因需理想条件），属于合理外推的结论，故D正确。 本题选错误选项，故选B。 20 课堂练习 BY YUSHEN 3. 在巴黎奥运会上，中国运动员郑钦文获得女单网球奥运冠军，创造了新的历史。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去；落到了对方场内，则下列说法正确的是（　　） A．飞来的网球速度越大，惯性越大 B．球被打飞回去：是因为力是维持物体运动状态的原因 C．球拍对球的弹力，是因为球发生弹性形变而产生的 D．若球拍没有击中球，则球的运动状态仍会变化 D 20 课堂练习 BY YUSHEN 【答案】D 【详解】A．惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的唯一量度，和物体的速度无关，故A错误； B．球被打飞回去，运动方向发生改变是因为力是改变物体运动状态的原因，而非维持物体运动的原因，故B错误； C．球拍对球的弹力，施力物体是球拍，这个弹力是球拍发生弹性形变后，要恢复原状对球产生的力，故C错误； D．即使球拍没有击中球，飞行的网球始终受重力、空气阻力的作用，合力不为零，运动状态仍会发生变化，故D正确。 故选D。 20 课堂练习 BY YUSHEN 4. 下列说法中正确的是（　　） A．伽利略和笛卡儿的思想观点对牛顿第一定律的建立做出了基础性的贡献 B．雨滴加速下落时处于超重状态 C．测量力学基本物理量的仪器是米尺、天平、弹簧测力计 D．速度变化量、重力、路程均是矢量 A 20 课堂练习 BY YUSHEN 【答案】A 【详解】A．牛顿是在伽利略和笛卡儿等人研究基础上，总结出了牛顿第一定律，因此伽利略和笛卡儿的思想观点对牛顿第一定律的建立奠定了基础，做出了贡献，A正确； B．雨滴加速下落时具有向下的加速度，处于失重状态，B错误； C．力学基本物理量是长度、质量和时间，测量仪器分别是米尺、天平和秒表，C错误； D．速度变化量、重力是矢量，路程是标量，D错误。 故选A。 20 课堂练习 BY YUSHEN 5. 下列说法中正确的是（     ） A．《道路交通安全法》中规定：各种车辆前排乘坐的人必须系好安全带，这是为了防止人因自身的惯性而造成伤害 B．作用力和反作用力大小相等、方向相反、在一条直线上，因此它们的合力为零 C．球棒能将球击飞，是因为球棒对球的力大于球对球棒的力 D．伽利略的斜面实验证明了：物体不受外力作用时，一定处于静止状态 A 20 课堂练习 BY YUSHEN 【答案】A 【详解】A．车辆紧急刹车时，人由于自身惯性会保持原有运动状态向前倾，系安全带可以约束人体，防止惯性带来的伤害，故A正确； B．作用力和反作用力分别作用在两个不同物体上，无法求合力，故B错误； C．球棒对球的力与球对球棒的力是一对作用力与反作用力，二者大小始终相等，故C错误； D．伽利略斜面实验证明：物体不受外力作用时，会保持匀速直线运动状态或静止状态，并非一定静止，故D错误。 故选A。 20 课堂练习 BY YUSHEN 6. 如图，水平地面上静止放置一辆质量M=8kg的平板小车，车上静置一个质量m=2kg的物块，物块与小车间接触面粗糙，小车与地面间摩擦力很小，可忽略不计。 (1)请简述惯性的定义，并说明惯性大小由什么因素决定。 (2)比较物块和小车的惯性大小，并说明理由。 (3)若快速向右拉动小车，物块会相对于小车向左滑动。请从惯性角度解释该现象。 (4)下列说法是否正确，请说明理由：“物体速度越大，惯性越大；物体运动时才有惯性，静止物体没有惯性。” (5)若将该装置放到匀速飞行的飞机内，物块随飞机一起匀速运动，此时物块有没有惯性？如果飞机突然减速，物块相对飞机向哪个方向运动？ 20 课堂练习 BY YUSHEN 【答案】 (1)物体能保持静止或匀速直线运动状态不变的性质叫惯性；惯性只与物体的质量有关，质量是惯性大小的量度； (2)小车的质量大于物块的质量，则小车惯性比物块大； (3)快速向右拉小车，由于惯性，物块要保持原来的静止状态，所以物块相对于小车向左滑动； (4)该说法错误；惯性只与质量有关，与物体的速度和运动状态无关。 (5)若将该装置放到匀速飞行的飞机内，物块随飞机一起匀速运动，此时物块仍有惯性；如果飞机突然减速，物块由于惯性仍保持原来的运动状态，可知物块相对飞机向前运动。 20 主讲人：XXXX 谢谢! 34 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 $