（初升高）高一物理衔接班第5讲——牛顿第一定律问题一、学习目标：1.理解牛顿第一定律的内容和意义，知道亚里士多德的观点2.知道伽利略理想实验及推理方法。3.明确惯性的概念，知道惯性是物体的固有属性。二、学习要点：1.牛顿第一定律的理解。2.惯性概念的理解及利用惯性解释有关的现象。三、课程精讲：实验演示一：演示实验：在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态。思考1：怎样才能让小车运动起来呢？——要用力去推它、或者……思考2：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢？本节课来探究这个问题。实验演示二：【实验演示】（如图）让一个小车从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象。（一）伽利略理想斜面实验：理想实验：小结：伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，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，从而深刻地揭示了自然规律。题型1：伽利略理想斜面实验的理解：例1、关于伽利略理想实验，以下说法中正确的是（）。A.完全是理想的，没有事实为基础B.是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律C.无须事实基础，只是理想推理D.以上说法都不对变式1：理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，如图所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论。①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度。②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列__________（只要填写序号即可）。在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是（）。-5-A.①是事实，②③④是推论B.②是事实，①③④是推论C.③是事实，①②④是推论D.④是事实，①②③是推论（二）牛顿第一定律内容及理解：1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。2、如何理解牛顿第一定律：（1）明确了惯性的概念（2）确定了力的含义（3）定性揭示了力和运动的关系题型2：牛顿第一定律的理解问题：例2、关于力与运动，下列说法中正确的是（）A.静止的物体或匀速直线运动的物体一定不受任何外力作用B.当物体的速度等于零时，物体一定处于平衡状态C.当物体的运动状态改变时，物体一定受到外力作用D.物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向变式2：以下各说法中正确的是（）A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性C.在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果D.物体运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用变式3：一个小球静止在列车车厢的水平桌面上，不计摩擦，当列车由静止状态突然启动时，小球将会向后运动，而小球并没有受到水平外力的作用，这是否与牛顿第一定律相矛盾？（三）惯性与质量：演示：如图所示，一个玻璃杯内盛半杯水，上面盖一块塑料板，板上放一只鸡蛋，用小棒猛击塑料板，塑料板离杯飞出，鸡蛋却稳稳地落入杯中。这个实验说明了什么问题？演示：如图甲所示，小车上放置一个带轮的木块，使带轮木块与小车一起向右运动。当小车被挡板制动时，观察会出现什么现象？演示：如图乙所示，小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被挡板制动时，车上的木块向右倾倒。1.惯性：物体保持这种原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。说明：（1）惯性是物体的固有属性（2）惯性与是否受力无关，与速度大小无关（3）惯性与运动状态无关2.对于质量的理解：从物质角度理解：质量为物体所含物质的多少。从惯性角度理解：质量是决定物体惯性大小的唯一因素。题型3：惯性概念的理解及利用惯性解释有关现象：例3、下列叙述中正确的是（）。A.只有静止或做匀速直线运动的物体才有惯性B.做变速运动的物体没有惯性C.力是改变惯性的原因D.物体在任何情况下都具有惯性变式4：下列说法正确的是（）。A.掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小，可以用手去接B.用力打出乒乓球速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接C.相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大-5-D.相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车状态变化大变式5：如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球（），两小球原来随车一起运动。当车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球（）。A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.无法确定变式6：如图所示（俯视图），以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球。若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动。则由此可判断列车（）。A.减速行驶，向南转弯B.减速行驶，向北转弯C.加速行驶，向南转弯D.加速行驶，向北转弯四、知识提炼导图：五、目标期望：通过本节课的学习，希望同学们能够深刻理解牛顿第一定律的含义，特别是伽利略理想斜面实验所展示的物理思想，在此基础上进一步强化对于惯性概念的理解并能解释相关的现象。六、下讲预告：牛顿第三定律问题【同步练习】（答题时间：35分钟）1.一位同学说，被向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。你认为他的说法对吗？为什么？2.关于惯性，以下说法正确的是（）A.人在走路时没有惯性，被绊倒时才有惯性B.百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于有惯性，停下来后也就没有惯性了C.物体在不受外力作用时有惯性，受到外力作用后惯性就被克服了D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关3.关于惯性有以下叙述，正确的是（）。A.惯性是物体保持原来运动状态的力B.速度越大物体的惯性也越大C.不论在什么地方，质量越大惯性也越大D.同一物体在地球上的惯性比在月球上大-5-4.下列情况中，物体运动状态发生变化的是（）。A.火车进站时B.汽车转弯时C.匀速上升的电梯D.将物体沿水平方向抛出，物体在空中飞行时5.以下说法正确的是（）。A.物体所受合外力越大，其运动状态改变越快B.物体同时受到几个力作用时，其运动状态可能保持不变C.物体运动状态改变时，物体一定受到外力作用D.物体的运动状态发生变化时，物体所受外力也会随之发生变化6.从水平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三个球，不考虑空气阻力，站在地面上的人看到它在空中的排列情况是下图中的哪一个？（）7.下列物体所受合力为零的是（）。A.做匀速直线运动的物体B.沿斜面匀速上行的物体C.细绳一端拴一小球，另一端固定，让小球在光滑水平面上做圆周运动D.停在斜坡上的汽车8.火车在平直轨道上沿直线匀速前进，在密封的没有空气流动的车厢内点燃了一支卫生香，则车里乘客看到卫生香所冒的烟的运动情况应是（）。A.一边上升一边向前飘B.一边上升一边向后飘C.只是上升不向任何一边飘D.无法确定9.在车厢的顶板上用细绳挂着一个小球，如图所示，在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断：（1）细线竖直悬挂__________。（2）细线向图中左方偏斜__________。10.把一本较厚重的书用细绳扎一圈，然后将细绳的一端悬挂起来，另一端用手牵着。先迅速用力将细绳一拽，看看细绳的哪一段断开，再来一次，但注意拉力慢慢逐渐加大，直到细绳被拉断，看看又是细绳的哪一段断开。比较两次拉断细绳的结果，想想这是为什么。-5-【试题答案】1.该同学的说法不对。物体向上运动是因为物体具有惯性，物体“想”保持它的运动状态不变，并没有受到向上的作用力。物体受到向下的重力作用，因而物体向上做减速运动。2.D【解析】惯性是物体本身的一种属性，与物体的运动状态无关，与物体受力无关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性不能被克服。3.C【解析】物体总想保持原来状态不变的性质叫惯性，惯性大小与物体运动状态无关，与地理位置无关，质量是物体惯性大小的唯一量度，所以只有C选项叙述正确。4.A、B、D【解析】物体运动状态变化取决于速度是否变化，选项A是速度大小发生变化，选项B是速度方向发生了变化，选项C是速度不变，选项D是速度大小、方向都变化，故选A、B、D。5.A、B、C【解析】力是改变物体运动状态的原因，力越大，运动状态改变越快，A对。物体运动状态是否改变，取决于它受的合外力，如果合外力为零，物体的运动状态不会改变，B正确。物体的运动状态发生变化，则物体一定受合外力的作用，但物体所受合外力不一定是变化的，C对D错。6.B【解析】飞机上释放（非抛出）的球都具有与飞机相同的水平速度，在水平方向上，a、b、c三个球以相同的速度做匀速直线运动，故三个球一定在飞机的正下方，三球连线是一条竖直线。7.A、B、D【解析】物体所受合外力为零时，处于平衡状态，即运动状态不发生变化，状态变化看速度是否变化，速度大小或方向变化都叫变化，C项中小球做曲线运动，速度方向时刻在变化，所以速度一定发生了变化，所受合力一定不为零。8.C【解析】我们看到的烟是由一些极小的颗粒组成的，由于上下空气温度的不同，烟上升。而刚冒出的烟在离开卫生香时已具有和车同样的速度，故烟竖直上升。9.（1）车厢静止或做匀速直线运动（2）车厢水平向右加速运动或向左减速运动【解析】作用在小球上只能有两个力：小球所受的重力mg、细线对它的拉力F。根据这两个力是否处于平衡状态，可判断小球所处的状态，从而可得出车厢的运动情况。（1）当细线竖直悬挂时，小球所受重力mg和拉力F在一直线上，如图甲所示，且小车在上下方向不可能运动，所以小球水平方向不受外力，小球处于平衡状态，车厢静止或做匀速直线运动。（2）当细线左偏时，小球所受重力mg和拉力F不在同一直线上，如图乙所示，小球不可能处于平衡状态。因为力是使物体产生加速度的原因，小球一定向着所受合力方向（水平向右）产生加速度，所以车厢水平向右做加速运动或水平向左做减速运动。10.【解析】拉力慢慢增大，由平衡知识知，细绳上段承受的拉力为书的重力和手对绳的拉力之和，下段细绳承受的拉力等于手对绳的拉力，所以慢慢增大拉力，则上段细绳将断开。当迅速用力拉绳，则下段细绳将断开。由于书本较厚重，惯性较大，其运动状态难以改变，在迅速拉绳的瞬间，书本可以认为固定不动，所以下段细绳承受的拉力将比上段细绳承受的拉力大，因此下段细绳将会断开。-5-