粤教版高中物理必修1第四章《力与运动》41伽利略的理想实验与牛顿第一定律.docx
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粤教版高中物理必修1第四章《力与运动》41伽利略的理想实验与牛顿第一定律
第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律
裸时目标•导航諌前梳理•预习
课时目标
导舟几
标定位
1.綁道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法.
2.理解牛顿第一定律，知道物体的运动不需耍力来
维持.
3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度；会用
惯性解释一些现象.
重点：
对牛顿第一定律和惯性的正确理解.难点：
1.力和运动的关系.
2•惯性和质量的关系.
课前梳理•预习
—、伽利略的理想实验
请自主分析教材P7&尝试回答以下问题：
1•亚里士多德的观点：
力是物体运动状态的原因.
II
2•伽利略的观点：
物体在水平面上做匀速运动不需要外力3.物体的运动状态：
物体的运动状态就是指
思考）
由伽利略的观点你想到了什么？
提示物体的运动不是靠力来维持的9外力可以改变物体的运
动状态，即速度发生变化，
二、牛颇第一定律
请自主分析教材P79歩尝试回答以下问题
1.内容:
一切物体总保持运动状态或—状态，直到有
外力迫使它改变这种状态为止•牛顿第一定律也叫惯性定律.
2.意义:
牛顿第一定律揭示了物体不受外力作用时的运动情况.
牛顿第一定律揭示了力是物体运动的原因，而不是_
物体运动的原因.
3•惯性：
物体保持原来的运动状态或状态的性质.
思考j
有的同学认为：
高速行驶的汽车很难停下来，所以速度越大，惯性也越大•这种观点正确吗？
提示这种观点不正确，物体的速度越大，变化到速度为零时速度的变化量越大9由得物体停下来需要的时间越长°但物体的惯性只与质量有关°与速度无关.
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现象，请关闭所有幻灯片，I重复打开可正常观看，若有ij不便，敬请谅解！
I
①探究主题17伽利略的理想实验
1•亚里士多德认为“力是维持物体运动状态的原因”,他的这种观点与我们平时的直观感觉相吻合，你觉得这种观点对吗？
尝试分析这种认识产生的原因.
提示：
不对•平时我们在推物体时，有推力作用在物体上,
物体就运动，没有力作用在物体上，物体就静止•我们用的
推力实质上要克服物体和地面间的摩擦力，平常我们直观感觉物体运动时，忽视了摩擦力的作用，从而觉得力是维
持物体运动状态的原因.
2.有人认为伽利略理想实验方法是科学的，对物理学的发展有重要的作用，你认为对吗？
能不能分析一下？
提示：
对•伽利略的理想斜面实验虽然是理想的实验，但它
是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，以抽象
为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而揭示了正确的自然规律•它有重要的科学意义，对物理学的发展有重要的意义
匕知识点拨
对理想实验的理解
（1）理想实验，从本质上讲是一种思维活动，是人们在抽象思维中想象出来的，但现实中实验无法做.
（2）理想实验并不是脱离实际的主观臆断，它是以实践为基
础的，是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾，忽略
次要矛盾，是以一定的逻辑法则为基础的.
（3）理想实验可以深刻地揭示自然规律，它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的理想程度，可以充分发挥思维的力量，可以超越当时的科学技术，对物理
学的发展有着深远的意义.
伽利略的理想实验
1.亚里士多德的观点：
力是维持物体运动状态的原因.亚里士多德是凭“直觉+观察”得出错误结论的.
2•伽利略的观点：
水平面上的物体，如果不受摩擦力作用，
将一直沿直线运动下去，伽利略是通过“科学推理+理想实验”得出结论的.
刻地反映自然规律，有关的实验程序内容如下:
①减小第二个斜面的倾角，小球在此斜面上仍然要达到原
来的高度;
将滚上另一个斜面;
③如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度;
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持续的匀速运动.
请按程序先后排列，并指出它究竟属于可靠事实，还是通
过思维过程的推论，下列选项正确的是（方框内数字表示上
述程序的号码）（）
G思路点拨
解答本题应注意以下两点：
（1）能够实际发生的是事实.
（2）在事实的基础上经过推理得出的结论是推论.
【规范解答】选C・以②为事实，减小摩擦则小球上升到另一斜面的高度增大，如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，推理得出结论③；继续减小第二个斜面的倾角,小球仍到达原高度，得到结论①；最后使它成为水平面,小球将达不到释放时的高度，故将沿水平面持续运动；高度上升是速率减小的原因，由于高度不变，因而速度不变，推理得结论④.
题2君顿第三定律
1.牛顿第一定律与前人在研究力和运动的关系上的结论的
区别.
提示：
后半句“直到有外力迫使它改变这种状态为止”,是重复前人的结论一一力是改变物体运动状态的原因•前半句“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”,这里道出了一切物体的一个固有属性：
惯性！
牛顿第一定律的表述比伽利略、笛卡儿的结论更加简练准确，具有更广泛的应用范围.
2.观察图思考下列问题：
（1）
体操运动员的身材能否当相扑运动员？
体操运动员和相扑运动员谁的惯性大？
提示：
①相扑运动员如果用身材苗条的体操运动员代替的话容易被扳倒，相扑运动员需要很大的惯性，不能用体操运动员来代替.
②体操运动员身材灵活，质量小，容易改变运动状态，惯性小；相扑运动员身材庞大，质量大，不容易改变运动状态，惯性大.
（2）试讨论：
物体的惯性是由什么因素决定的?
提示：
质量是惯性的量度，物体的质量越大，惯性就越大.
观察和实验表明，对于任何物体，在受到相同的作用力时,决定它们运动状态变化难易程度的惟一因素就是它们的质
⑶试总结:
惯性和惯性定律的区别.
提示：
①惯性是一切物体所具有的一种性质，不需要附加限制条件；②惯性定律（牛顿第一定律）是一切物体在不受外力作用时物体运动所遵循的规律•在惯性定律中所说的物体没有受到外力的作用，是一种理想的情况.指出了运动不需要力来维持.力是改变物体运动状态的原因.
、独具【知识归纳】惯性：
物体具有的保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质
1•惯性是物体的固有属性，惯性不是一种力.
2.任何物体在任何情况下（不管是否受力，不管是否运动和
怎样运动）都具有惯性，切莫将惯性误解为“物体只有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态时”才有惯性，在受力作用时，惯性依然存在，体现在运动状态改变的难易程度上
3.惯性的大小只由物体本身的特征决定，与外界因素无关,切莫认为物体的速度越大，惯性越大.
4.惯性是不能被克服的，但可以利用惯性或防止惯性的不良影响.
5.不要把惯性概念与惯性定律相混淆.惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性，惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律，当有力作用时，物体运动状态必定改变.
y知识点拨
牛顿第一定律
关于这个定律可以从以下三个方面来理解:
（1）定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性，即一切物体在任何情况下都具有惯性.
（2）定律的后一句话实际上是给力下的定义，即力是改变物体运动状态的原因（力并不是产生和维持物体运动的原因）.
（3）牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律.
实际上，不受外力作用的物体是不存在的•物体所受到的几个力的合力为零时，其效果就跟不受外力相同，这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止.
典例2（双选）下列关于牛顿第一定律的说法中，正确的是（）
A.牛顿第一定律是实验定律
B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C.实际上不存在不受外力作用的物体，所以牛顿第一定律也就失去了存在的基础
D.物体的运动不需要力来维持
G思路点拨
解答本题时应把握以下两点：
（1）牛顿第一定律是在实验基础上的合理外推得到的.
（2）明确力作用在物体上时产生什么效果.
【规范解答】选B、D.牛顿第一定律是指物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，该定律是在科学的抽象思维下，运用理想化实验推论得到的，因此该定律不属于实验定律，A错误•牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，所以B、D正确,C错误.
（考查内容
典例3（双选）一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论正确的是
A•车速越大，它的惯性越大
【解析】选B、C.物体的惯性只决定于物体的质量,质量越大，惯性越大.所以B正确.刹车后滑行的路程与初速度和路面情况有关，初速度越大，滑行的路程越长，所以C正确.
即时训练•达标
1.（2011-广州高一检测）下列对运动的认识不正确的是
（）
A.亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动
B.伽利略认为力不是维持物体运动状态的原因
C•牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅
是使之运动
D•伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面
上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
【解析】选A•亚里士多德认为没有力作用在物体上，物体就不会运动•伽利略认为力不是维持物体运动的原因，伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去.牛顿认为力是改变物体运动状态的原因，并不是使物体运动的原因•故答案为A.
2・（双选）一个物体保持静止或匀速运动状态不变，这是因为（）
A.物体一定没有受到任何力
B.物体一定受到两个平衡力作用
C.物体所受合力一定为零
D・物体可能受到两个平衡力作用
【解析】选c、D•物体不受任何力的状态是不存在的，物体保持静止或匀速直线运动时所受的合力一定为零，可能是两个平衡力，也可能是多个力.
3.（2011-衡水高一检测）（双选）下列说法中正确的是（）A.原来静止的物体，只有在受到力的作用后才会运动起来,所以力是物体运动的原因
B•不用力踏自行车，自行车就会渐渐停下，说明物体不受
力的作用，惯性就会逐渐消失
C.运动着的小车速度逐渐减小时，一定受到力的作用
D.力是使物体速度改变的原因
【解析】选c、D•原来静止的物体，只有在受到力的作用后才会运动起来，所以力是改变物体运动状态的原因•不用力踏自行车，自行车就会渐渐停下来，是由于受到阻力作用.
自行车的质量不变，惯性不变.
4.下列关于惯性的说法中，正确的是（）
A・人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
B•百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就
没有惯性了
C•物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克
服了
D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关
【解析】选D•惯性是物体的固有属性，与其内在因素即质量有关，与受力情况及运动状态无关•一切物体都有惯性,质量是物体惯性大小的量度•当物体在外力作用下运动状态发生变化时，只要其质量不变，其惯性大小就不发生变化.
5.
在杂技表演中有一个节目叫“季公开石”,如图所示，让一个人躺在地
块•试根据所学知识分析：
这个节目所选的石头，在人能够承受的范围内，是越大越好，还是越小越好？
为什么?
【解析】节目所选的石头越大越好，因为石头质量越大，其惯性就越大，石头的运动状态就越难改变，所以人受到的冲击力就越小.
答案：
见解析
课后巩固
提能
一、选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分）
1.如果物体运动状态发生了变化，说明该物体（）
A.速度方向一定发生了变化
B.速度大小一定发生了变化
C.加速度一定发生了变化
D.受到的合外力一定不为零
【解析】选D.物体运动状态发生变化一定是它的速度发生了变化，可能是速度大小、也可能是速度方向、还有可能是二者一起发生变化,既然物体运动速度发生变化，物体一定产生了加速度.由牛顿第一定律知，物体所受合外力一定不为零,使物体速度发生改变，但有可能是匀变速运动,加速度不变,故选D.
2.（双选）关于物体的惯性，下列说法正确的是（）
A.质量相同的两个物体，在阻力相同的情况下，速度大的不
易停下来，所以速度大的物体惯性大
B•质量相同的物体，惯性相同
C.推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需
的力大，所以静止的物体惯性大
D.同一物体的重力在月球上比在地球上小，但惯性却相同
【解析】选B、D.惯性是物体的固有属性，惯性仅由物体的
质量大小决定，与外界因素（受力与否、受力的大小与多少、
运动状态及所处环境）无关,故B、D对,C错.速度大的物体不能很快停下来，是因为从较大的速度变为静止，速度的改变量大，需要较长的时间，并非速度大，惯性大，故A错.
3.
根据牛顿第一定律，以下选项中正确的是（）
在车厢内原来的位置
B•人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后,
将落在起跳点的后方
C•人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后,
将落在起跳点的后方
D・人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
【解析】选C•人竖直向上高高跳起后，由于惯性，跳起时具有与车厢相同的速度.所以当人在静止的或沿直线匀速前进的车厢内跳起后，均将落在车厢内原来的位置；而在沿直线加速前进的车厢内将落在起跳点的后方；在沿直线减速前进的车厢内，将落在起跳点的前方•故只有C项正确.
4•在下面哪一种运动过程中，物体的运动状态可能没有发生变化（）
A.物体的位移逐渐增大
B.物体的位移非均匀增大
C.物体的速度逐渐增大
D.物体的运动轨迹发生弯曲
【解析】选A・物体的运动状态没有变化，对应着速度大小方向都不变•对于A选项，物体位移增大的过程中可能是做匀速直线运动，故A正确；而B选项，物体的位移非均匀增大，说明物体不可能做匀速直线运动，选项B错；对于C选项，速度逐渐增大，运动状态一定变化，C选项错；选项D中，物体的运动轨迹发生弯曲，物体的运动方向一定变化,即速度方向一定变化，故D选项错.
5-从水平方向匀速向右飞行的飞机上按相等的时间间隔，依次放出a、b、c三个小球，不考虑空气阻力，站在地面上的人看到它们在空中的排列情况是（）
【解析】选B.飞机上释放的小球都具有与飞机相同的水平速度，在水平方向上，三个小球以相同的速度做匀速直线运动，故三个小球一定在飞机的正下方，三个小球连成一
二、非选择题（本题共3小题，共25分，要有必要的文字叙
述）
6.（8分）有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界.请你评价一下，这个设想可行吗？
周围的
【解析】不可行.因为地球上的一切物体（包括地球大气）都随着地球一起在自转，气球升空后，由于惯性，它仍保持原来的自转速度.当忽略其他与地球有相对运动（如风）的作用产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态，不可能使它相对地球绕行一周.
答案：
见解析
7.（8分）用所学的知识解释以下事实
（1）电动机的底座一般很重;
（2）给整栋楼房搬家已成为现实，在移动楼房时需要多台牵
引车，而且一天只能移动很小一段距离.
【解析】
（1）为了增大质量，增大惯性，尽量减小电动机的振动或避免因意外的碰撞而移动.
（2）整栋楼房质量很大,惯性很大，不易改变其运动状态，事实上为了保证整栋楼平稳移动，速度不可较大.答案：
见解析
皿具【规律方法】处理惯性问题的一般方法
（1）明确研究的问题，它原来处在怎样的运动状态；
（2）当外力作用在该物体的某一部分（或外力作用在该物体关联的其他物体上）时，这一部分的运动状态的变化情况;
（3）该物体由于惯性将保持怎样的运动状态，最后会出现什
么现象
8.（2011•潍坊高一检测）（9分）某同学
遇到一个难题：
如图所示，要求不直接用手接触塑料板和鸡蛋，手头只有一根木棒，利用本节所学的知识，将鸡蛋放入水中•请你帮助该同学想个办法解决这个难题.
【解析】该同学可以用木棒猛击塑料板，使塑料板飞出,而鸡蛋由于惯性仍保持原来的静止状态，就能使鸡蛋落入杯中，而避免手直接接触鸡蛋和塑料板.
答案：
见解析
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