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 第 1 节 牛顿第一定律 一场跨越两千年的「侦探」之旅 —— 力与运动的关系 01 02 03 04 05 目录 CONTENTS 问题引入 运动到底需不需要力？ 理想实验 力不是维持运动的原因 牛顿第一定律 关键词与概念辨析 惯性与质量 现象·解释·拓展 练习与作业 当堂巩固·小结 4.1　牛顿第一定律 问题引入 4.1　牛顿第一定律 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。这是否与牛顿第一定律矛盾呢？ 历史回顾 追问 4.1　牛顿第一定律 为什么亚里士多德的错误观点，能延续两千多年？ 长期以来人们的经验是 要使物体运动必须推它或拉它 必须有力作用在物体上， 由此，亚里士多德得出 物体才能运动； 没有力的作用， 亚里士多德 （公元前384—前322年） 物体就要静止在某处。 历史回顾 想一想 4.1　牛顿第一定律 生活中还有哪些现象「支持」这种直觉？ 踢足球，足球才会运动；不踢，它就静止在原地。 推购物车，购物车才会运动；不推，它就静止不动。 理想实验 小球的三种运动 4.1　牛顿第一定律 伽利略的归因：让小球变慢的是摩擦阻力。那么——如果没有摩擦，小球会怎样运动？ 向下滚动 速度增大 向上滚动 速度减小 理想实验 科学推理 4.1　牛顿第一定律 01倾角较大 小球滚下后冲上对面斜面，若无摩擦，将达到原来高度。 02减小倾角 仍达原高，但滚过的距离变得更长。 03倾角为零 斜面变为水平面，小球永远达不到原来的高度。小球将一直匀速滚下去 理想实验的结论：力不是维持物体运动的原因。 理想实验 事实＋推理 4.1　牛顿第一定律 可靠的事实 对接斜面实验中，阻力越小，小球就越接近原来的高度——可以反复观察验证。 理想化的推论 阻力不可能完全消除，斜面也不可能无限长——伽利略无法直接验证，于是把可靠事实外推到「无摩擦的水平面」。 理想实验 ＝ 可靠事实 ＋ 合理的逻辑推理 → 抓住事物的本质 笛卡儿的补充：不受力时，物体将以同一速度沿同一直线运动，既不停下来，也不偏离原来的方向——这应成为人类整个自然观的基石。 回应引入 滑冰员为何停下？ 4.1　牛顿第一定律 他停下来，是因为受到摩擦阻力——阻力迫使他改变了运动状态；若没有阻力，他将匀速滑行下去。 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。 回应引入 追问 4.1　牛顿第一定律 什么叫「运动状态改变」？ 由静到动 · 由动到静 · 速度大小或方向的改变 牛顿第一定律 定律内容 4.1　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。 」 牛顿第一定律（惯性定律） 三个关键词 4.1　牛顿第一定律 「一切物体」 普适性 定律对一切物体成立——大到天体，小到尘埃；适用于宏观、低速运动的情形。 「总保持……」 「惯性」 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，因此本定律又叫惯性定律。 「除非……迫使它改变」 力的科学概念 力是使物体运动状态发生改变的原因——力不是维持运动的原因。 牛顿第一定律 匀速直线运动 力是改变运动状态的原因 静止状态 惯性 保持原来 匀速直线运动状态 或静止状态的性质 概念辨析 4.1　牛顿第一定律 「不受力」与「合外力为零」一样吗？ 不受力 · 理想情况 不受力作用的物体并不存在——定律描述的是一种理想状态。它是利用逻辑思维进行分析的产物，不可能用实验直接验证。 合外力为零 · 现实等效 多个力相互平衡，效果上与不受力等效。但物理意义不同：前者是多个力平衡，后者是理想情况。牛顿第一定律描述的是后者。 不能因此认为定律没有意义——它是整个动力学的基础。 牛顿第一定律 不受力（理想情况） 合外力为零（多个力平衡） 惯性与质量 比较惯性大小 4.1　牛顿第一定律 怎样比较惯性的大小？ 01 发射石块 以相同方式抛出质量不同的两块石块，使它们获得同样的速度——质量大的，需要的力更大。 02 停沙袋 让摆动的大沙袋停下来，比让小球停下来费力得多——改变大质量物体的运动状态更难。 质量，是物体惯性大小的唯一量度。 惯性是物体的固有属性——与是否受力、是否运动、速度大小、所处位置均无关。 惯性与质量 演示小车实验 4.1　牛顿第一定律 小车突然启动/加速时，车上木块向后仰；突然停止/减速时，木块向前倒。 用惯性解释： 木块底部随小车一起改变运动状态，而上部由于惯性，仍要保持原来的运动状态——于是向前倒或向后仰。 判断口诀：先看底部随谁动，再看上部「想」保持什么状态。 启动/加速 停止/减速 拓展学习 4.1　牛顿第一定律 定律在所有参考系中都成立吗？ 演示 · 抽纸实验： 桌上放一张纸和一个小钢球，迅速拉动纸的一边——小球相对桌面几乎不动，相对纸面向后运动。 思考与讨论：以加速运动的纸为参考系观察：小球的运动状态在改变，水平方向却几乎不受力——这与牛顿第一定律矛盾吗？ 惯性与质量 4.1　牛顿第一定律 牛顿第一定律定义了惯性参考系，是整个力学的出发点。 不矛盾——定律是否成立与参考系有关：在惯性系中成立，在加速参考系（非惯性系）中不成立。 拓展学习 惯性与质量 当堂巩固 第01题 （1）飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，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？ 答案：(1)不能击中目标。因为炸弹被投下时，由于惯性，具有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方。 (2)因为当你跳起时，由于惯性，你仍有与地面相同的速度，所以还落在原地，而不会落在原地的西边。 (3)如果不系安全带，当紧急刹车或发生交通事故时，车因受到制动力或撞击而突然改变运动状态，而人因惯性仍然向原方向运动，人和车发生相对运动，会发生危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，增加了安全系数。 (4)物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性而继续向上运动，不是因为受到了向上的力的作用。 练习与应用 4.1　牛顿第一定律 当堂巩固 第02题 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。 答案.如果没有摩擦，当另一个斜面的倾角为θ(θ>0°)时，小球的高度升高，速度随之减小，当小球达到原来的高度时，速度减小至0;当θ逐渐减小时，小球在另一个斜面上运动的位移逐渐增大，直至到达原来的高度，速度减小为0;当倾角θ减小到0°时，斜面变为水平面，小球在这个水平面上运动的过程中，高度永远不会升高，速度也永远不会减小，所以将永远运动下去。 练习与应用 4.1　牛顿第一定律 第03题 3. 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。 针对以上事例，请你总结一下对惯性大小的认识 答案：(1)(2)两种说法是错误的，(3)(4)两种说法是正确的。 以上事例说明：惯性的大小与物体速度的大小及方向均无关，与物体的质量有关，质量大的物体惯性大。 当堂巩固 练习与应用 4.1　牛顿第一定律 必　做 01 巩固教科书本节“练习与应用”第1—3题，配套同步作业对应练习。 02 查阅资料，写一段200字左右的短文，说明亚里士多德、伽利略、笛卡儿、牛顿在“运动和力”问题上的观点及研究方法的演进，谈谈你的启示。 03 观察并记录3个生活中与惯性有关的现象（如拍打衣服除尘、乘车系安全带等），用“研究对象→原来状态→运动状态改变→由于惯性保持”的规范表述写出解释。 选　做 04 选做：阅读教材“拓展学习·惯性参考系”，思考并回答——为什么说“离开参考系谈惯性定律是毫无意义的”？牛顿第一定律如何定义惯性参考系？ 课后作业 4.1　牛顿第一定律 $