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(共46张PPT)
第1节 牛顿第一定律
第四章 运动和力的关系
人教版（2019）必修第一册
导入新课
前面我们学习了怎样描述物体的运动，但是没有讨论物体为什么会运动。要讨论这个问题，必须知道运动和力的关系。在力学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支，叫作运动学；研究运动和力的关系的分支，叫作动力学。
动力学知识在生产和科学研究中很重要，设计各种机器，控制交通工具，研究天体运动等，都离不开动力学知识。
导入新课
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？
物理观念 1. 运动与相互作用观：理解牛顿第一定律内容，明确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；掌握运动状态改变的本质是速度矢量的变化，包含大小、方向的改变。
2. 物质观念：认识惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性；明确质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大，与物体的运动状态、受力情况均无关。
科学思维 1. 模型建构：体会伽利略理想实验的科学研究方法，学会忽略次要因素，构建理想化模型，理解理想实验在科学探究中的重要作用。
2. 科学推理：能基于理想实验进行科学推理，分析运动和力的关系；学会运用归纳、演绎等逻辑推理方法，从生活实例中归纳出惯性现象的本质，用牛顿第一定律演绎解释实际问题。
学习目标
科学探究 1. 问题与证据：针对生活中物体运动和受力现象，提出可探究的物理问题；通过实验观察、收集数据，如斜面小车实验，获取支持或反驳假设的证据。
2. 解释与交流：能根据实验证据得出结论，解释力与运动的关系；积极与同学交流探究成果，反思探究过程，改进实验方案。
科学态度 与责任 1. 科学本质：了解牛顿第一定律的发现历程，认识到科学理论是不断发展和完善的，科学研究需要严谨的态度和创新精神。
2. 科学伦理与社会：关注惯性在生活、生产中的应用，如交通安全、航空航天等领域，认识到科学知识对社会发展的重要意义，树立正确使用科学知识的责任意识 。
学习目标
重点难点
重点 1．理解牛顿第一定律的内容及意义。
2．理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
难点 1.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
1. 理想实验的魅力
2. 牛顿第一定律
3. 惯性与质量
4. 课堂总结
5. 练习与应用
6. 提升训练
学习内容
第1节 牛顿第一定律
一、理想实验的魅力
第1节 牛顿第一定律
一、理想实验的魅力
用手推动课本，观察课本的运动；撤去手的推力，观看课本的运动。通过实验，你是否认为力是维持物体运动的原因？
亚里士多德的观点：“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
【思考讨论】1.通过刚才的实验，你是否支持亚里士多德的观点呢？
一、理想实验的魅力
【思考讨论】2.刚才的小实验中，课本之所以会停下了，你认为是什么原因？
【问题与思考】3.如果没有摩擦力的存在的话，课本的运动会是什么样子？
一、理想实验的魅力
伽利略
越滚越快
越滚越慢
快慢不变
越来越慢
实际情况：
1.伽利略的猜想
一、理想实验的魅力
伽利略认为：将人们引入歧途的是摩擦。若没有摩擦，球将永远运动下去。由此可以证明力不是维持物体运动的原因。
伽利略
如何才能证明伽利略的猜想是正确的呢？
一、理想实验的魅力
A
B
C
D
E
v
θ
若没有摩擦阻力影响，物体将在水平面上永远运动下去
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
一、理想实验的魅力
一、理想实验的魅力
1.推理结论:力不是维持物体运动的原因。
2.意义:伽利略的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。这种依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。
伽利略第一次确定了物理实验在物理研究中的基础地位。
3.笛卡儿的观点: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。
4.牛顿在伽利略等人工作的基础上得出牛顿第一定律。伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。
一、理想实验的魅力
【例1】(2024·北京市延庆区高一期末)伽利略曾设计过一个斜面实验:让小球沿一个斜面从静止开始向下运动,小球将“冲”上另一个斜面;减小第二个斜面的倾角,重复实验,直至斜面最终变为水平。如图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片。关于小球在斜面上的运动说法正确的是
A.小球在第二个斜面上运动越来越慢,主要是摩擦作用的影响
B.该实验说明了物体的运动不需要力来维持
C.该实验完全是理想实验,是在思维中进行的,
无真实的实验基础
D.该实验证明了力是维持物体运动的原因
一、理想实验的魅力
【解析】小球在斜面上运动越来越慢,主要是重力作用的影响,摩擦作用影响很小,故A错误;该实验说明了物体的运动不需要力来维持,故B正确,D错误;该理想实验是以斜面实验真实的实验为基础,再通过合理逻辑推理得到的结果,故C错误。故选A.
二、牛顿第一定律
第1节 牛顿第一定律
二、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律的内容: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。
说明:运动状态改变即速度发生变化,有三种情况:
(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改变。
牛顿
二、牛顿第一定律
【思考与讨论】1.我们通过哪个物理量来描述物体的运动状态？你认为物体的运动状态的改变可能会有几种情况？
【思考与讨论】2.通过对牛顿第一定律的学习，你认为牛顿第一定律从几个方面阐述了力和运动的关系？
【思考与讨论】3.牛顿第一定律可不可以用实验来直接验证？什么时候可以看作不受力？
二、牛顿第一定律
2.对牛顿第一定律的理解
(1)定性揭示了力和运动的关系:
①力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
②物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态。
(2)牛顿第一定律无法用实验直接验证,它所描述的是一种理想状态,即不受外力的状态,但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。
(3)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
二、牛顿第一定律
【例2】(2023·济宁市高一期中)正在加速滑行的雪橇,如果所受外力突然消失,则雪橇
A.速度越来越快
B.速度越来越慢,最后停下来
C.立刻保持静止
D.做匀速直线运动
【解析】正在加速滑行的雪橇,如果所受外力突然消失,则雪橇做匀速直线运动。故选D。
三、惯性与质量
第1节 牛顿第一定律
三、惯性与质量
如图所示,公交车在运行时突然急刹车,车内乘客身体为什么会向前倾倒
乘客随车一起运动,当急刹车时,车停止运动,乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动,而上半部分由于要保持原来的运动状态,故向前倾倒。
三、惯性与质量
1.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作惯性。惯性是物体固有的,一切物体都有惯性。
2.物体惯性大小仅与质量有关,质量是物体惯性大小的唯一量度,惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素无关。
3.惯性的“三性”
普遍性 一切物体皆有惯性，惯性是物体的固有属性
相关性 惯性仅与物体的质量有关，与物体的受力或运动情况等无关
唯一性 质量是惯性大小的唯一量度
三、惯性与质量
2.惯性的具体表现形式
(1)当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变。原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。
(2)当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。
三、惯性与质量
【思考与讨论】飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱,这是为什么
　减小飞机的质量以减小惯性,使飞机有较好的机动性。
三、惯性与质量
【例3】(2024·大理市高一期末)下列说法正确的是
A.路面结冰后汽车不容易停下来,是因为结冰的路面使汽车惯性增大
B.汽车速度快时不容易停下来,是因为汽车速度越大其惯性越大
C.超载的汽车不容易停下来,是因为超载的汽车惯性较大
D.汽车停止运动时,因为没有速度,因此也就没有惯性
【解析】物体的惯性由质量决定,与速度、物体是否运动及路面的情况都没有关系,故A、B、D错误,C正确。故选D。
三、惯性与质量
【例4】如图所示,要将卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多种方案,方案一:一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球与球筒一起下落撞击水平面,假设球筒与水平面碰后速度立即变为0,下列说法正确的是
A.方案一利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来
B.方案一利用球筒的惯性,使羽毛球从下端出来
C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其从下端出来
D.方案二中球筒撞击水平面后速度变为0,其惯性随之消失
三、惯性与质量
【解析】方案一中用力击打羽毛球筒的上端,球筒向下运动,利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来,故A正确,B错误;
方案二中球与球筒一起下落撞击水平面,球筒与水平面碰后速度立即变为0,利用羽毛球的惯性,使其从下端出来,故C错误;惯性是物体本身的属性,与速度无关,故D错误。
四、课堂总结
第1节 牛顿第一定律
四、课堂总结
牛顿第一运动定律
伽利略实验
惯性与质量
牛顿第一定律
亚里士多德
伽利略
笛卡儿
力是维持物体运动状态的原因
理想实验
力不是维持物体运动的原因
物体不受力，继续以原来的速度沿直线运动
揭示了力和运动的关系
改变物体运动状态的原因
理想状态，无法用实验验证
惯性定律
保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
固有属性，质量是物体惯性大小的唯一量度
内容
五、练习与应用
第1节 牛顿第一定律
五、练习与应用
五、练习与应用
五、练习与应用
五、练习与应用
五、练习与应用
五、练习与应用
五、练习与应用
六、提升训练
第1节 牛顿第一定律
六、提升训练
六、提升训练
六、提升训练
六、提升训练
五、提升训练

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