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

人教版（2019）· 普通高中教科书 · 物理必修第一册 牛顿第一定律 第四章 运动和力的关系 ｜ 第 1 节 2026—2027学年 第一学期 ｜ 高一物理 授课教师：____________　　授课班级：____________ 1 本节导航 1 复述观念的变迁 从亚里士多德到牛顿，人类怎样“改口” 2 还原一次理想实验 伽利略凭什么“看见”了没有摩擦的世界 3 用惯性解释现象 说清：质量为什么是惯性的量度 学习路径 现象 质疑 实验 定律 应用 2 情境导入 冰壶为什么能一直滑下去？ ① 离手之后，谁还在推它？ ② 它为什么会越来越慢？ ③ 若冰面绝对光滑，它会停吗？ 回忆：不受力的物体， 保持静止或匀速直线运动。 3 历史的“错案” 亚里士多德：力是维持运动的原因 图｜亚里士多德胸像 “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。” 推着走，才动；一松手，就停。 他“看见” 的，其实是摩擦。 他把“运动”与“运动状态的变化” 混为一谈。 4 伽利略的质疑 使人误入歧途的，是摩擦 图｜伽利略像 球滚下斜面，越来越快；滚上斜面，越来越慢。 那么，沿水平面滚动呢？ 有摩擦 越滚越慢，最后停下 无摩擦 速度不变，一直滚下去 关键：让球慢下来的不是“没有力推”，而是摩擦。 5 v v 理想实验 · 装置 证明 原高度 静止释放 → 滚下 → 冲上另一斜面 A B 最低点 O 事实 几乎回到原高度 差值 全部来自摩擦 追问 把摩擦减到零呢？ 这就是起点：小球总能够到原来的高度——差的只是摩擦。 6 理想实验 · 推理 倾角越小，路越长 倾角较大 刚好回到原高度 倾角变小 要走很远才够高 v 不变 倾角为零 永远达不到原高度 倾角减小 到达原高度要走更远 倾角为零 永远运动 结论：力不是维持物体运动的原因。 7 科学方法 把摩擦“去掉”，再往下推 理想实验的本质，是想象着把影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。 ① 事实 球几乎回到原高度 差的这一点，是摩擦 ② 理想化 把摩擦一点点减到零 现实中做不到 ③ 外推 倾角为零 → 永远运动 定律由此得出 代价：它不能被直接做出来。　收获：它把“看不见的理想”变成了可以推理的对象。 8 接力 笛卡儿：补上“直线”这一笔 图｜笛卡儿像 “运动中的物体，若不受力， 将以同一速度沿同一直线运动。” ① 速度大小不变　② 方向也不变 不受力：沿直线 拐弯：一定有力 × 这已经非常接近牛顿第一定律的表述。 9 观念的革命 四个人的接力，跨越两千年 前 4 世纪 亚里士多德 力维持运动 经验 1638 伽利略 力不维持运动 实验 + 推理 1644 笛卡儿 沿直线、同速度 原理化 1687 牛 顿 三条定律 体系化 四个人，其实在回答同一个问题：没有任何力，物体会怎样运动？ 10 核心结论 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。 图｜牛顿像 力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因。 定律里的“除非……迫使它改变”，是这句话的另一种说法。 11 定律的含义 ① 力，改变运动状态 不受力（或受平衡力） 静止或匀速直线运动 受力（非平衡力） 速度改变：变快、变慢、转向 所以：看到运动状态改变，就一定有合力。 图｜起跑，W. Stitt 12 定律的含义 ② 惯性：物体自己的“脾气” 图｜陀螺 保持原状，不需要理由 静止的，继续静止 运动的，继续运动 与是否受力无关 惯性是物体的固有属性：一切物体、 任何情况下都有。 13 惯性就在身边 图｜公交车内景 图｜台球 急刹车，人向前倾 车停了，人还要保持原来的速度。 球被撞后继续前进 没有力拦它，它就不肯停。 14 惯性的量度 质量越大，越难改变 用同样的力，作用相同的时间： 质量大 同样的力 Δv 小 质量小 Δv 大 力与作用时间相同；蓝箭头表示速度的变化 Δv。 结论 质量是惯性大小的量度 质量越大 → 运动状态越难改变 → 惯性越大 质量是标量，单位：千克（kg） 满载的卡车，总比空车难刹停。 15 辨析 四个说法，哪个站得住？ × 1. 汽车速度越大，刹车越难停下， 说明速度越大惯性越大。 理由：刹车距离长≠惯性大 × 2. 汽车转弯，方向变了，惯性也跟着变。 理由：方向变，惯性不变 √ 3. 小球被抛出，速度大小和方向都变了，惯性不变。 理由：质量没变，惯性不变 √ 4. 让快慢相同的两个沙袋在相同时间内停下， 大沙袋更费力。 理由：需要的力大，惯性大 16 拓展 定律成立的前提：惯性参考系 图｜复兴号车厢 同一节车厢，两种结论 关键看：车厢自己在不在加速? 匀速直线行驶 球竖直落下，仍落在正下方 —— 定律成立 急刹车 球向前滚，“自己”加速 —— 定律失效 课堂演示：抽纸实验（见学案 探究三） 惯性参考系：牛顿第一定律成立的参考系，如地面、匀速行驶的车厢。 非惯性系：定律不成立，如加速的车厢、急刹车或转弯的车厢。 17 应用 ① 碰撞瞬间：惯性最危险的一面 图｜40 km/h 碰撞试验 车停，人不停 车身被迅速刹停， 乘员却仍要保持原速前冲。 约束系统作用是什么 ① 安全带拦住前冲 ② 气囊延长作用时间 ③ 头枕防“挥鞭” 说法要准：惯性不是力 —— 只能说“由于惯性”，不能说“受到惯性”。 18 应用 ② 复兴号：匀速时，你感觉不到自己在动 图｜CR400AF 复兴号 350 km/h 的车上，竖放的水杯可以纹丝不动。 匀速直线 运动状态不变 启动 · 制动 才有推背与前倾 设计依据 座椅、扶手、杯架 19 应用 ③ 磁悬浮：把摩擦“关掉” 图｜上海磁浮 1 无接触 车体悬浮，摩擦几乎只剩空气阻力 2 小阻力 维持高速所需的“维持力”也更小 3 近理想 伽利略设想中“摩擦尽可能小”的现实版 但摩擦再小，也不是零。 所以定律描述的是理想状态。 20 应用 ④ 太空，是没有摩擦的实验室 轻轻一推，航天员就沿直线一直飘下去—— 没有力，去改变他的运动状态。 要转弯、要停下、要返回， 必须借系绳的拉力或喷气背包的推力。 图｜NASA／航天员星出彰彦出舱作业 21 21 例题 ① 概念辨析：哪一句是对的？ 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（　　） A 物体不受力时，一定处于静止状态 也可能匀速直线运动 B 物体运动状态改变时，一定受到了力 速度变 → 有合力 C 力是维持物体运动的原因 力改变状态，不维持 D 惯性是一种力，越大越难停下 惯性是性质，不是力 答案：B　　不受力 → 静止或匀速；状态改变 → 必有合力。 22 例题 ② 用惯性解释：刹车时人为什么前倾 1 确定对象 乘客 2 原来 与车一起向前运动 3 比变化 车受力减速，人由于惯性保持原速 4 下结论 所以身体相对车厢前倾 × 乘客受到惯性作用 × 惯性使他向前冲 √ 由于惯性，保持原状态 答题句式： “由于惯性，…… 仍要保持原来的运动状态。” 惯性是“性质”，不是“力”。 23 课堂小结 牛顿第一定律 历史 亚里士多德 → 伽利略 → 笛卡儿 → 牛顿 内容 总保持匀速直线运动 或静止 惯性 固有属性； 质量是量度 参考系 只在惯性系中成立 力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因。 24 本节课，请记住 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。 下一节：实验 探究加速度与力、质量的关系 25 $