第一節(jié) 牛頓第一定律 學案　
一. 內容：
牛頓第一定律

二. 本周目標
1. 知道伽利略和亞里士多德對力和運動關系的不同認識。
2. 知道伽利略的理想實驗及其推理過程和結論．
3. 知道什么是慣性，會正確理解有關現象．
4. 理解牛頓第一定律的內容和意義．

［教學過程］
1 .理想實驗的魅力
（1）伽利略的理想斜面實驗
理想實驗：
如圖甲所示，讓小球沿一個斜面從靜止?jié)L下，小球將滾上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球將上升到原的高度．

如果第二個斜面傾斜角度小，如圖乙所示，小球在這個斜面上達到原的高度就要通過更長的路程，繼續(xù)減小第二個斜面的傾斜角度，如圖丙所示，使它最終成為水平面，小球就再也達不到原的高度，而是沿水平面以恒定的速度持續(xù)運動下去．
伽利略的思想方法
伽利略的“實驗+科學推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點。
伽利略的理想斜面實驗雖然是想像中的實驗，但這個實驗反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實基礎之上的．以事實為依據，以抽象為指導，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：在水平面上的物體，設想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續(xù)運動下去.
（3）笛卡爾的觀點：除非物體受到外力的作用，物體將永遠保持其靜止或運動狀態(tài)，永遠不會使自己沿曲線運動，而只保持在直線上運動．笛卡爾補充和完善了伽利略的觀點．
2. 牛頓物理學的基石——慣性定律
牛頓總結了伽利略等人的工作，并提出了三條運動定律，先看牛頓第一定律：
牛頓第一定律：
（1）內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(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？
對牛頓第一定律應從以下幾個方面理解：
①明確了慣性的概念:
定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)”，揭示了物體所具有的一個重要的屬性——慣性，即物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質，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．
②確定了力的含義：
定律的后半句話“直到有外力迫使它改變這種運動狀態(tài)為止”，實際上是對力的定義，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，并不是維持物體運動的原因，這一點要切實理解．
③定性揭示了力和運動的關系：
牛頓第一定律指出物體不受外力作用時的運動規(guī)律，它描述的只是一種理想狀態(tài)，而實際中不受外力作用的物體是不存在的，當物體所受合外力為零時，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運動狀態(tài)不變的性質，即一切物體都具有慣性．同時，牛頓第一定律還定性地指出了力的動力學意義：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即改變速度的原因．物體在速度發(fā)生改變時，就有加速度．因此也可以說：力是使物體產生加速度的原因．不能認為力是維持物體運動（勻速直線運動）的原因，也不能認為有力就有運動，沒有力就沒有運動，更不能認為物體向哪個方向運動就一定受到那個方向的力的作用．
（2）對慣性的理解
①慣性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性．
②慣性與運動狀態(tài)無關：不論物體是處于怎樣的運動狀態(tài)，慣性總是存在的，當物體原靜止時，它一直“想”保持這種靜止狀態(tài)；當物體運動時，它一直“想”以那一時刻的速度做勻速直線運動．
③慣性與物體是否受力無關，與物體速度大小無關，僅由物體的質量決定．
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動或靜止狀態(tài)的性質，而“力”是物體與物體之間的相互作用，力是迫使物體改變運動狀態(tài)的原因．
（2）從意義比較
任何物體都具有慣性，而物質無處不在，慣性也就無處不有，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，慣性與力毫無關系，二者有著本質的區(qū)別。
力是物體與物體之間的相互作用，是迫使物體改變運動狀態(tài)的原因，也是使物體產生加速度的原因
5. 決定物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的內因與外因
決定物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的因素有兩個：一個是物體受到的外力；另一個是物體本身的質量．外力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的外部因素，質量是決定物體運動狀態(tài)發(fā)生變化難易程度的內部因素。
在物體的質量一定時，物體受到的力越大，其運動狀態(tài)的變化就越迅速；反之，物體受到的力越小，其運動狀態(tài)的變化就越緩慢。
在物體所受外力一定時，物體質量越大，其運動狀態(tài)的變化就越困難；反之，物體的質量越小，其運動狀態(tài)的變化就越容易．物體質量的大小決定了運動狀態(tài)發(fā)生變化的難易程度。
6. 明確區(qū)分“運動狀態(tài)改變的難易”與“讓運動物體停止運動的難易”的不同
有同學認為：汽車的速度越大，讓它停下即剎車所用的時間越長，即讓汽車停止運動就越困難，因此認為汽車的速度越大其慣性就越大．其實這是錯誤的．
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��；加速度小的其慣性大；加速度相等時其慣性等大．同輛汽車，剎車時所受阻力相同，加速度相同，即單位時間內速度改變量相同，慣性大小就相同．行駛速度大的汽車，停下的速度改變量越大所用時間就越長，而單位時間內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關。

【典型例題】
例1. 關于牛頓第一定律，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物體的運動規(guī)律
B. 牛頓第一定律就是慣性
C. 不受外力作用時，物體運動狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性
D. 物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化時，物體必定受到外力的作用
解析：對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物體靜止或勻速直線運動的規(guī)律．故A選項正確．
對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動或靜止狀態(tài)的性質，無論物體處于什么狀態(tài)，物體的慣性都會以不同的形式表現出．而慣性定律則是說：一切物體在不受外力作用時總是保持勻速直線運動或靜止狀態(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、對比，從而作出正確判斷．故B選項錯誤。
對C，由牛頓第一定律可知，物體保持原運動狀態(tài)不變的原因，就是由于物體不受外力和具有慣性．故C選項正確．
對D，由牛頓第一定律的含義可知，力就是迫使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因，故D選項正確．
答案：A、C、D
點評：要辨析選擇這一類的題目，必須明確基本概念及其物理意義；必須明確、區(qū)分、對比此題中的“力”、“慣性”、“慣性定律”、“運動狀態(tài)”等概念的異同，以避免出現概念混淆，難辨是非的低級錯誤．
慣性與質量關系的定性分析

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，可用揚場機分選，如圖所示。它的分選原理是（ ）

A. 小石子質量最大，空氣阻力最小，飛得最遠
B. 空氣阻力對質量不同的物體影響不同
C. 癟谷粒和草屑質量最小，在空氣阻力作用下，反向加速度最大，飛得最遠
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器中拋出，由于所受空氣阻力不同，產生的加速度也不一樣，使它們的速度變化不同，故D選項正確．或者這樣理解：小石子質量大，慣性大，運動狀態(tài)較雜質要難改變得多，故飛得最遠，而實谷粒質量和慣性介于小石子和癟粒之間，故最后實谷粒位置居中．
答案：D

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

（1）
A. 在線的A端緩慢加大拉力時，線DC先斷
B. 在線的A端緩慢加大拉力時，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：重球的受力如圖（2）所示．

（2）
對A，當在線的A端緩慢加大拉力時，使得重球能夠發(fā)生向下的微小位移，從而使得上部細線CD的拉力 逐漸增大，又由于這個過程是極其緩慢地進行的，故可以認為重球始終處于受力平衡狀態(tài)，重球的受力是 。當AB線下端的力 增大時， 也隨之增大，并且總是會有上部的CD繩先到達受力極限的程度，因而CD繩先被拉斷．故A選項正確．
對B，由上面的分析可知，B選項錯誤．
對C，當在A端猛力一拉時，由于重球的質量較大，其慣性也就較大，并且力的作用時間又極短，故重球向下發(fā)生的位移也極小，以至于上部的線CD還沒得及發(fā)生伸長的形變，下端線中的拉力 已經達到了極限強度，因而下部的線AB必然會先斷．故C選項正確。
對D，由上面的分析可知，D選項錯誤．
答案：A、C
點評：本題具有一定的難度，綜合性較強．

例4. （2006年廣東）下列對運動的認識不正確的是（ ）
A. 亞里士多德認為物體的自然狀態(tài)是靜止的，只有當它受到力的作用時才會運動
B. 伽利略認為力不是維持物體速度的原因
C. 牛頓認為力的真正效應總是改變物體的速度，而不僅僅是使之運動
D. 伽利略根據理想實驗推論出：如果沒有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個速度，將保持這個速度繼續(xù)運動下去
解析：亞里士多德認為力是維持物體運動的原因，故A項錯，其他三項與史實吻合。
答案：A

例5. （2003年上海市綜合試題）科學思維和科學方法是我們認識世界的基本手段．在研究和解決問題過程中，不僅需要相應的知識，還要注意運用科學方法．理想實驗有時更能深刻地反映自然規(guī)律．咖利略設想了一個理想實驗，其中有一個是實驗事實，其余是推論．

①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達到原的高度；
②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面；
③如果沒有摩擦，小球將上升到原釋放的高度；
④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持續(xù)的勻速運動．
請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列_______（只要填寫序號即可）．在上述的設想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論。下列有關事實和推論的分類正確的是（ ）
A. ①是事實，②③④是推論
B. ②是事實，①③④是推論
C. ③是事實，①②④是推論
D. ④是事實，①②③是推論
解析：本題是在可靠事實的基礎上進行合理的推理，將實驗理想化，并符合物理規(guī)律，得到正確的結論，而②是可靠事實，因此放在第一步，③①是在高度上作無摩擦的設想，最后推導出水平面④上的理想實驗，因此正確順序是②③①④。
答案：②③①④ B

【模擬試題】（答題時間：20分鐘）
1. 人從行駛的汽車上跳下后容易（ ）
A. 向汽車行駛的方向跌倒
B. 向汽車行駛的反方向跌倒
C. 向車右側方向跌倒
D. 向車左側方向跌倒
2. 有道是“坐地日行八萬里”，可見地球自轉的線速度是相當大的，然而當你在原地向上跳起后會發(fā)現仍落在原處，這是因為（ ）
A. 你跳起后，會得到一向前的沖力，使你隨地球一同轉動
B. 你跳起的瞬間，地面給你一個力，使你隨地球一同轉動
C. 你跳起后，地球也在轉，但由于你留在空中時間太短，以至于落地后的距離太小，看不出
D. 你跳起到落地，水平方向速度同地球一樣
3. 殲擊機在進入戰(zhàn)斗狀態(tài)時要丟掉副油箱，這樣做是為了（ ）
A. 減小重力，使運動狀態(tài)保持穩(wěn)定
B. 增大速度，使運動狀態(tài)易于改變
C. 增大加速度，使狀態(tài)不易變化
D. 減小慣性，有利于運動狀態(tài)的改變
4. 下列事例中，利用了物體的慣性的是（ ）
A. 跳遠運動員在起跳前的助跑運動
B. 跳傘運動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. 鐵餅運動員在擲出鐵餅前快速旋轉
5. 關于慣性，以下說法正確的是（ ）
A. 人在走路時沒有慣性，被絆倒時才有慣性
B. 百米賽跑到達終點時不能立即停下是由于有慣性，停下后也就沒有慣性了
C. 物體在不受外力作用時有慣性，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動狀態(tài)及受力情況均無關
6. 你試著自己學做蛋炒飯，你兩手分別握住一只雞蛋，現用右手的雞蛋去碰停在你左手中的雞蛋，結果如何？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. 同時破D. 無法判定
7. 當人們的衣服上沾了一些灰塵時，都習慣地用手在沾有灰塵的地方拍打幾下，這樣灰塵就會掉了，請同學們用學過的知識解釋．
8. 在足球場上，為了不使足球停下，運動員帶球前進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．這些現象不正說明了運動需要力維持嗎？那為什么又說“力不是維持物體運動的原因”？
【試題答案】
1. A2. D3. D4. AD5. D6. B
7. 當你拍打沾有灰塵的衣服時，衣服受力突然運動，而灰塵因慣性要保持靜止，所以與衣服脫離，就掉下了。
8. 足球在草地上時，受到阻力作用，運動狀態(tài)發(fā)生改變，速度變小，最終會停下，所以在盤帶足球時，人對足球施加力的作用，恰好是起了使足球已經變小的速度再變大的原因。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoyi/40075.html

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