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1、2022高中物理 第四章 牛頓運動定律 4.1 牛頓第一定律學案 新人教版必修1
一、 考點突破
此部分內(nèi)容在高考物理中的要求如下:
知識點
考綱要求
題型
分值
牛頓第一定律
理解牛頓第一定律和慣性,并能解決問題
選擇題
2~6分
二、重難點提示
重點:理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的概念。
難點:處理好力和運動的關(guān)系。
1. 牛頓第一定律的內(nèi)容:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
2. 牛頓第一定律的意義
(1)指出力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因。
2、(2)指出了一切物體都有慣性,因此牛頓第一定律又稱為慣性定律。
3. 慣性
(1)定義:物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。
(2)量度:質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,質(zhì)量大的物體慣性大,質(zhì)量小的物體慣性小。
(3)普遍性:慣性是物體的固有屬性,一切物體都有慣性,與物體的運動情況和受力情況無關(guān)。
【重要提示】1. 誤認為物體運動狀態(tài)改變了,慣性就消失了。
2. 誤認為速度越大,慣性越大。
3. 誤認為慣性和慣性定律是一回事。
4. 慣性參考系和非慣性參考系
我們稱這種“牛頓定律能夠適用的參考系”為慣性參考系。例如當我們以做變速運動的起重機為參考系時,則不能直接應(yīng)
3、用牛頓定律來處理問題,我們稱這種系統(tǒng)為非慣性參考系。
例題1 關(guān)于伽利略的理想實驗,下列說法中正確的是( )
A. 這個實驗實際上是永遠無法實現(xiàn)的
B. 只要接觸面足夠光滑,物體在水平面上就能勻速運動下去
C. 利用氣墊導軌,就能使實驗成功
D. 雖然是想象中的實驗,但它是建立在可靠的事實基礎(chǔ)上的
思路分析:伽利略的理想實驗是建立在可靠的事實基礎(chǔ)上,進行科學、合理的推理而得出的結(jié)論,但是摩擦力永遠無法消除,平板或?qū)к壱膊豢赡茏龅脽o限長,因而無法用實驗直接驗證。正確選項為A、D。
答案:AD
例題2 下列關(guān)于牛頓第一定律以及慣性概念的說法中,正確的是(
4、?。?
A. 牛頓第一定律說明,只有不受外力的物體才保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)
B. 物體運動狀態(tài)發(fā)生變化則物體一定受到力的作用
C. 慣性定律與慣性的實質(zhì)是相同的
D. 物體的運動不需要力來維持,但物體的運動速度越大時,其慣性也越大
思路分析:當物體所受的合力為零時,物體也可以處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),故A項錯誤;由牛頓第一定律可知,力是改變物體運動狀態(tài)的原因,故B項正確;慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì),慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運動規(guī)律,C項錯誤;雖然物體的運動不需要力來維持,但物體的慣性與運動速度大小無關(guān),D項錯誤。
答案:B
5、
例題3 在水平路面上有一輛勻速行駛的小車,車上固定一盛滿水的碗?,F(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)碗中的水灑出,水灑出的情況如圖所示,則關(guān)于小車的運動情況,下列敘述正確的是( ?。?
A. 小車勻速向左運動 B. 小車可能突然向左加速
C. 小車可能突然向左減速 D. 小車可能突然向右減速
思路分析:原來水和小車相對靜止以共同速度運動,水突然向右灑出有兩種可能:①原來小車向左運動,突然加速,碗中水由于慣性保持原速度不變,故相對碗向右灑出。②原來小車向右運動,突然減速,碗中水由于慣性保持原速度不變,相對碗向右灑出,故B、D正確。
答案:BD
【高頻疑點】 對牛頓第
6、一定律的理解
1. 導出了慣性的概念
一切物體都具有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì),這就是慣性。
(1)慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性。慣性大小的唯一量度是物體的質(zhì)量,物體的質(zhì)量越大,慣性就越大,運動狀態(tài)就越難改變。慣性與物體是否受力、怎樣受力無關(guān),與物體是否運動、怎樣運動無關(guān),與物體所處的地理位置無關(guān)。
(2)慣性不是一種力。慣性大小反映了改變物體運動狀態(tài)的難易程度,物體的慣性越大,它的運動狀態(tài)就越難以改變。
(3)外力作用于物體上能使物體的運動狀態(tài)改變,但不能認為克服或改變了物體的慣性。
2. 揭示力的本質(zhì)
力是改變物體運動狀態(tài)的原因(運動狀態(tài)指物體的速度),又根據(jù)加速度定
7、義:a=,有速度變化就一定有加速度,所以可以說:力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。
3. 牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài)
牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時的狀態(tài),而不受外力的物體是不存在的。物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的,所以不能把牛頓第一定律當成牛頓第二定律在F=0時的特例。
【針對訓練】下列關(guān)于力、運動狀態(tài)及慣性的說法,正確的是( ?。?
A. 牛頓最早指出力不是維持物體運動的原因
B. 笛卡爾對牛頓第一定律的建立做出了貢獻
C. 一個運動的物體,如果不再受力了,它總會逐漸停下來,這說明,靜止狀態(tài)才是物體長時間不受力時的“自然狀態(tài)”
D. 牛頓認為力的真正效應(yīng)總是
8、改變物體的速度,而不僅僅是使之運動
E. 伽利略根據(jù)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
F. 車速越大,剎車后滑行的路程越長,所以慣性越大
思路分析:經(jīng)過了漫長的思考,人們才形成了關(guān)于運動和力的正確關(guān)系的認識,所以高考中時有對此點物理學史的考查,及關(guān)于運動和力關(guān)系的正確認識的考查,復(fù)習時既要掌握人類認識的過程,又要真正理解“力不是維持物體運動的原因”。A項中,最早提出力不是維持物體運動的原因的人是伽利略,牛頓是根據(jù)伽利略斜面實驗的思想,建立了牛頓第一定律;B項中,笛卡爾研究了力與運動的關(guān)系,為牛頓第一定律的建立做出了貢獻,正確;
9、C項中,一個運動的物體,如果不再受力了,它總會逐漸停下來,本身這個說法就是錯誤的,不符合牛頓第一定律的描述;D項中,牛頓認為力的真正效應(yīng)總是改變物體的速度,而不僅僅是使之運動,這是牛頓第一定律和牛頓第二定律所揭示的力與運動的關(guān)系,正確;E項的說法符合伽利略理想實驗,正確;F項中,剎車的長度與慣性沒有關(guān)系,與車的動能有關(guān)。
答案:BDE
【方法提煉】 用慣性解釋運動現(xiàn)象的思路
日常生活中有很多與慣性相關(guān)的運動現(xiàn)象,如人乘車時的前傾后仰、跑步時的跌跟頭、用鐵錘釘釘子等,運用慣性知識解釋這些現(xiàn)象的思路是:
(1)明確要研究的是哪個物體或物體的哪一部分,它原來處于什么運動狀態(tài)。
(2)
10、確定外力作用在此物體的什么位置,物體在此位置的運動狀態(tài)發(fā)生了怎樣的變化。
(3)由于慣性的原因,物體上沒受力的部分保持原運動狀態(tài)。
【滿分訓練】
就一些實際生活中的現(xiàn)象,某同學試圖從慣性角度加以解釋,其中正確的是( ?。?
A. 采用了大功率的發(fā)動機后,某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老式螺旋槳飛機的速度。這表明,可以通過科學進步使小質(zhì)量的物體獲得大慣性
B. 射出槍膛的子彈在運動相當長一段距離后連一件棉衣也穿不透,這表明它的慣性小了
C. 貨運列車運行到不同的車站時,經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂,這會改變它的慣性
D. 摩托車轉(zhuǎn)彎時,車手一方面要控制適當?shù)乃俣?,另一方面要將身體稍微向里傾斜,通過調(diào)控人和車的慣性達到行駛目的
思路分析:采用了大功率的發(fā)動機后,某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老式螺旋槳飛機的速度,原因是功率變大了,但慣性不變,選項A錯;射出槍膛的子彈在運動相當長一段距離后連一件棉衣也穿不透,原因是子彈具有的動能過小,但慣性不變,選項B錯;貨運列車運行到不同的車站時,經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂,列車的質(zhì)量改變了,當然它的慣性也就改變了,選項C正確;摩托車轉(zhuǎn)彎時,車手一方面要控制適當?shù)乃俣?,另一方面要將身體稍微向里傾斜,調(diào)控人和車的重心位置,但整體的慣性不變,選項D錯。
答案:C