牛頓第一定律學(xué)案高一物理教案

　　本文題目：高一化學(xué)教案：牛頓第一定律學(xué)案

　　第一節(jié) 牛頓第一定律 學(xué)案

　　一. 教學(xué)內(nèi)容：

　　牛頓第一定律

　　二. 本周教學(xué)目標(biāo)

　　1. 知道伽利略和亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的不同認(rèn)識(shí)。

　　2. 知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過程和結(jié)論.

　　3. 知道什么是慣性，會(huì)正確理解有關(guān)現(xiàn)象.

　　4. 理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義.

　　[教學(xué)過程]

　　1 .理想實(shí)驗(yàn)的魅力

　　(1)伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)

　　理想實(shí)驗(yàn)：

　　如圖甲所示，讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下，小球?qū)�滾上另一個(gè)斜面.如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙�到原�?lái)的高度.

　　如果第二個(gè)斜面傾斜角度小，如圖乙所示，小球在這個(gè)斜面上達(dá)到原來(lái)的高度就要通過更長(zhǎng)的路程，繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾斜角度，如圖丙所示，使它最終成為水平面，小球就再也達(dá)不到原來(lái)的高度，而是沿水平面以恒定的速度持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去.

　　伽利略的思想方法

　　伽利略的實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)。

　　伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)雖然是想像中的實(shí)驗(yàn)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上的.以事實(shí)為依據(jù)，以抽象為指導(dǎo)，抓住主要因素，忽略次要因素，從而深刻地揭示了自然規(guī)律.

　　(2)伽利略的觀點(diǎn)：在水平面上的物體，設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去.

　　(3)笛卡爾的觀點(diǎn)：除非物體受到外力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng)，而只保持在直線上運(yùn)動(dòng).笛卡爾補(bǔ)充和完善了伽利略的觀點(diǎn).

　　2. 牛頓物理學(xué)的基石慣性定律

　　牛頓總結(jié)了伽利略等人的工作，并提出了三條運(yùn)動(dòng)定律，先看牛頓第一定律：

　　牛頓第一定律：

　　(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.

　　(2)如何正確理解牛頓第一定律?

　　對(duì)牛頓第一定律應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)理解：

　�、倜鞔_了慣性的概念:

　　定律的前半句話一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，揭示了物體所具有的一個(gè)重要的屬性慣性，即物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性、因此牛頓第一定律又叫慣性定律.

　�、诖_定了力的含義：

　　定律的后半句話直到有外力迫使它改變這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止，實(shí)際上是對(duì)力的定義，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，這一點(diǎn)要切實(shí)理解.

　�、鄱ㄐ越沂玖肆�和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：

　　牛頓第一定律指出物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它描述的只是一種理想狀態(tài)，而實(shí)際中不受外力作用的物體是不存在的，當(dāng)物體所受合外力為零時(shí)，其效果跟不受外力的作用相同.但是，我們不能把不受外力作用理解為合外力為零.

　　3. 理解慣性和慣性定律

　　(1)對(duì)慣性定律的理解

　　牛頓第一定律揭示了一切物體都具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，即一切物體都具有慣性.同時(shí)，牛頓第一定律還定性地指出了力的動(dòng)力學(xué)意義：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即改變速度的原因.物體在速度發(fā)生改變時(shí)，就有加速度.因此也可以說：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因.不能認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)(勻速直線運(yùn)動(dòng))的原因，也不能認(rèn)為有力就有運(yùn)動(dòng)，沒有力就沒有運(yùn)動(dòng)，更不能認(rèn)為物體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)就一定受到那個(gè)方向的力的作用.

　　(2)對(duì)慣性的理解

　�、賾T性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性.

　�、趹T性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)：不論物體是處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，慣性總是存在的，當(dāng)物體原來(lái)靜止時(shí)，它一直想保持這種靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，它一直想以那一時(shí)刻的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).

　　③慣性與物體是否受力無(wú)關(guān)，與物體速度大小無(wú)關(guān)，僅由物體的質(zhì)量決定.

　　4. 慣性與力的比較

　　(1)從概念比較

　　慣性是物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，而力是物體與物體之間的相互作用，力是迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.

　　(2)從意義比較

　　任何物體都具有慣性，而物質(zhì)無(wú)處不在，慣性也就無(wú)處不有，一切物體均具有慣性，我們所處的世界是慣性的世界，也叫慣性系。

　　慣性不是力，慣性與力毫無(wú)關(guān)系，二者有著本質(zhì)的區(qū)別。

　　力是物體與物體之間的相互作用，是迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，也是使物體產(chǎn)生加速度的原因

　　5. 決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的內(nèi)因與外因

　　決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的因素有兩個(gè)：一個(gè)是物體受到的外力;另一個(gè)是物體本身的質(zhì)量.外力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的外部因素，質(zhì)量是決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化難易程度的內(nèi)部因素。

　　在物體的質(zhì)量一定時(shí)，物體受到的力越大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化就越迅速;反之，物體受到的力越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化就越緩慢。

　　在物體所受外力一定時(shí)，物體質(zhì)量越大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化就越困難;反之，物體的質(zhì)量越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化就越容易.物體質(zhì)量的大小決定了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的難易程度。

　　6. 明確區(qū)分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易與讓運(yùn)動(dòng)物體停止運(yùn)動(dòng)的難易的不同

　　有同學(xué)認(rèn)為：汽車的速度越大，讓它停下來(lái)即剎車所用的時(shí)間越長(zhǎng)，即讓汽車停止運(yùn)動(dòng)就越困難，因此認(rèn)為汽車的速度越大其慣性就越大.其實(shí)這是錯(cuò)誤的.

　　比較物體慣性大小的方法是：在相同外力作用下，加速度大的其慣性小;加速度小的其慣性大;加速度相等時(shí)其慣性等大.同輛汽車，剎車時(shí)所受阻力相同，加速度相同，即單位時(shí)間內(nèi)速度改變量相同，慣性大小就相同.行駛速度大的汽車，停下來(lái)的速度改變量越大所用時(shí)間就越長(zhǎng)，而單位時(shí)間內(nèi)的速度改變量仍然相同，即加速度相同，慣性大小相同.所以慣性的大小與速度大小無(wú)關(guān)。

　　【典型例題】

　　例1. 關(guān)于牛頓第一定律，下面說法正確的是( )

　　A. 牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

　　B. 牛頓第一定律就是慣性

　　C. 不受外力作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性

　　D. 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體必定受到外力的作用

　　解析：對(duì)A，由牛頓第一定律可知，該定律反映的就是不受外力作用時(shí)物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.故A選項(xiàng)正確.

　　對(duì)B，慣性與慣性定律二者的物理意義截然不同.慣性是一切物體都具有維持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，無(wú)論物體處于什么狀態(tài)，物體的慣性都會(huì)以不同的形式表現(xiàn)出來(lái).而慣性定律則是說：一切物體在不受外力作用時(shí)總是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使物體改變這種狀態(tài)為止.它是物體不受外力作用的條件下所遵守的規(guī)律.慣性與慣性定律這二者極易混淆，只有從概念的物理意義上分析、對(duì)比，從而作出正確判斷.故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。

　　對(duì)C，由牛頓第一定律可知，物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因，就是由于物體不受外力和具有慣性.故C選項(xiàng)正確.

　　對(duì)D，由牛頓第一定律的含義可知，力就是迫使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因，故D選項(xiàng)正確.

　　慣性與質(zhì)量關(guān)系的定性分析

　　例2. 在谷物的收割和脫粒過程中，小石子、草屑等雜物很容易和谷物混在一起，另外谷粒中也有癟粒.為了將它們分離，可用揚(yáng)場(chǎng)機(jī)分選，如圖所示。它的分選原理是( )

　　A. 小石子質(zhì)量最大，空氣阻力最小，飛得最遠(yuǎn)

　　B. 空氣阻力對(duì)質(zhì)量不同的物體影響不同

　　C. 癟谷粒和草屑質(zhì)量最小，在空氣阻力作用下，反向加速度最大，飛得最遠(yuǎn)

　　D. 空氣阻力使它們的速度變化不同

　　解析：各種雜物以相同的速度從機(jī)器中拋出，由于所受空氣阻力不同，產(chǎn)生的加速度也不一樣，使它們的速度變化不同，故D選項(xiàng)正確.或者這樣理解：小石子質(zhì)量大，慣性大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較雜質(zhì)要難改變得多，故飛得最遠(yuǎn)，而實(shí)谷粒質(zhì)量和慣性介于小石子和癟粒之間，故最后實(shí)谷粒位置居中.

　　答案：D

　　例3. 如圖(1)所示，重球M系于細(xì)線DC的下端，重球M的下方又系一條同樣的細(xì)線BA，下列說法正確的是( )

　　(1)

　　A. 在線的A端緩慢加大拉力時(shí)，線DC先斷

　　B. 在線的A端緩慢加大拉力時(shí)，線BA先斷

　　C. 在線的A端猛力一拉，線BA先斷

　　D. 在線的A端猛力一拉，線DC先斷

　　解析：重球M的受力如圖(2)所示.

　　(2)

　　對(duì)A，當(dāng)在線的A端緩慢加大拉力時(shí)，使得重球M能夠發(fā)生向下的微小位移，從而使得上部細(xì)線CD的拉力 逐漸增大，又由于這個(gè)過程是極其緩慢地進(jìn)行的，故可以認(rèn)為重球M始終處于受力平衡狀態(tài)，重球M的受力是 。當(dāng)AB線下端的力 增大時(shí)， 也隨之增大，并且總是會(huì)有上部的CD繩先到達(dá)受力極限的程度，因而CD繩先被拉斷.故A選項(xiàng)正確.

　　對(duì)B，由上面的分析可知，B選項(xiàng)錯(cuò)誤.

　　對(duì)C，當(dāng)在A端猛力一拉時(shí)，由于重球M的質(zhì)量較大，其慣性也就較大，并且力的作用時(shí)間又極短，故重球M向下發(fā)生的位移也極小，以至于上部的線CD還沒來(lái)得及發(fā)生伸長(zhǎng)的形變，下端線中的拉力 已經(jīng)達(dá)到了極限強(qiáng)度，因而下部的線AB必然會(huì)先斷.故C選項(xiàng)正確。

　　例4. (2006年廣東)下列對(duì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)不正確的是( )

　　A. 亞里士多德認(rèn)為物體的自然狀態(tài)是靜止的，只有當(dāng)它受到力的作用時(shí)才會(huì)運(yùn)動(dòng)

　　B. 伽利略認(rèn)為力不是維持物體速度的原因

　　C. 牛頓認(rèn)為力的真正效應(yīng)總是改變物體的速度，而不僅僅是使之運(yùn)動(dòng)

　　D. 伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)推論出：如果沒有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個(gè)速度，將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去

　　解析：亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，故A項(xiàng)錯(cuò)，其他三項(xiàng)與史實(shí)吻合。

　　答案：A

　　例5. (2003年上海市綜合試題)科學(xué)思維和科學(xué)方法是我們認(rèn)識(shí)世界的基本手段.在研究和解決問題過程中，不僅需要相應(yīng)的知識(shí)，還要注意運(yùn)用科學(xué)方法.理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律.咖利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，其中有一個(gè)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，其余是推論.

　�、贉p小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度;

　�、趦蓚�(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)�滾上另一個(gè)斜面;

　�、廴绻麤]有摩擦，小球?qū)⑸仙�到原�?lái)釋放的高度;

　�、芾^續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng).

　　請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列_______(只要填寫序號(hào)即可).在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的則是理想化的推論。下列有關(guān)事實(shí)和推論的分類正確的是( )

　　A. ①是事實(shí)，②③④是推論

　　B. ②是事實(shí)，①③④是推論

　　C. ③是事實(shí)，①②④是推論

　　D. ④是事實(shí)，①②③是推論

　　解析：本題是在可靠事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的推理，將實(shí)驗(yàn)理想化，并符合物理規(guī)律，得到正確的結(jié)論，而②是可靠事實(shí)，因此放在第一步，③①是在高度上作無(wú)摩擦的設(shè)想，最后推導(dǎo)出水平面④上的理想實(shí)驗(yàn)，因此正確順序是②③①④。

　　答案：②③①④ B

　　【模擬試題】(答題時(shí)間：20分鐘)

　　1. 人從行駛的汽車上跳下來(lái)后容易( )

　　A. 向汽車行駛的方向跌倒

　　B. 向汽車行駛的反方向跌倒

　　C. 向車右側(cè)方向跌倒

　　D. 向車左側(cè)方向跌倒

　　2. 有道是坐地日行八萬(wàn)里，可見地球自轉(zhuǎn)的線速度是相當(dāng)大的，然而當(dāng)你在原地向上跳起后會(huì)發(fā)現(xiàn)仍落在原處，這是因?yàn)? )

　　A. 你跳起后，會(huì)得到一向前的沖力，使你隨地球一同轉(zhuǎn)動(dòng)

　　B. 你跳起的瞬間，地面給你一個(gè)力，使你隨地球一同轉(zhuǎn)動(dòng)

　　C. 你跳起后，地球也在轉(zhuǎn)，但由于你留在空中時(shí)間太短，以至于落地后的距離太小，看不出來(lái)

　　D. 你跳起到落地，水平方向速度同地球一樣

　　3. 殲擊機(jī)在進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)時(shí)要丟掉副油箱，這樣做是為了( )

　　A. 減小重力，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持穩(wěn)定

　　B. 增大速度，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)易于改變

　　C. 增大加速度，使?fàn)顟B(tài)不易變化

　　D. 減小慣性，有利于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變

　　4. 下列事例中，利用了物體的慣性的是( )

　　A. 跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員在起跳前的助跑運(yùn)動(dòng)

　　B. 跳傘運(yùn)動(dòng)員在落地前打開降落傘

　　C. 自行車輪胎做成凹凸不平的形狀

　　D. 鐵餅運(yùn)動(dòng)員在擲出鐵餅前快速旋轉(zhuǎn)

　　5. 關(guān)于慣性，以下說法正確的是( )

　　A. 人在走路時(shí)沒有慣性，被絆倒時(shí)才有慣性

　　B. 百米賽跑到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不能立即停下來(lái)是由于有慣性，停下來(lái)后也就沒有慣性了

　　C. 物體在不受外力作用時(shí)有慣性，受到外力作用后慣性就被克服了

　　D. 物體的慣性與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況均無(wú)關(guān)

　　6. 你試著自己學(xué)做蛋炒飯，你兩手分別握住一只雞蛋，現(xiàn)用右手的雞蛋去碰停在你左手中的雞蛋，結(jié)果如何?大部分情況是只破了一只雞蛋，則先破的蛋是( )

　　A. 右手的 B. 左手的 C. 同時(shí)破 D. 無(wú)法判定

　　7. 當(dāng)人們的衣服上沾了一些灰塵時(shí)，都習(xí)慣地用手在沾有灰塵的地方拍打幾下，這樣灰塵就會(huì)掉了，請(qǐng)同學(xué)們用學(xué)過的知識(shí)解釋.

　　8. 在足球場(chǎng)上，為了不使足球停下來(lái)，運(yùn)動(dòng)員帶球前進(jìn)必須不斷用腳輕輕地踢撥足球(即盤帶)又如為了不使自行車減速，總是不斷地用力蹬腳踏板.這些現(xiàn)象不正說明了運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持嗎?那為什么又說力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因?

　　【試題答案】

　　1. A 2. D 3. D 4. AD 5. D 6. B

　　7. 當(dāng)你拍打沾有灰塵的衣服時(shí)，衣服受力突然運(yùn)動(dòng)，而灰塵因慣性要保持靜止，所以與衣服脫離，就掉下來(lái)了。

　　8. 足球在草地上時(shí)，受到阻力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，速度變小，最終會(huì)停下來(lái)，所以在盤帶足球時(shí)，人對(duì)足球施加力的作用，恰好是起了使足球已經(jīng)變小的速度再變大的原因。

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