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1、 （初升高）高一物理銜接班第5講——牛頓第一定律問題 一、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1. 理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義，知道亞里士多德的觀點(diǎn) 2. 知道伽利略理想實(shí)驗(yàn)及推理方法。 3. 明確慣性的概念，知道慣性是物體的固有屬性。 二、學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 1. 牛頓第一定律的理解。 2. 慣性概念的理解及利用慣性解釋有關(guān)的現(xiàn)象。 三、課程精講： 實(shí)驗(yàn)演示一： 演示實(shí)驗(yàn)：在講臺(tái)上放一輛小車，使它處于靜止?fàn)顟B(tài)。 思考1：怎樣才能讓小車運(yùn)動(dòng)起來呢？ ——要用力去推它、或者…… 思考2：從這個(gè)例子很容易得到：物體要運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)它施加力的作用，那么力和運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系如何呢？本節(jié)課來探究這個(gè)問題。 實(shí)

2、驗(yàn)演示二： 【實(shí)驗(yàn)演示】 （如圖）讓一個(gè)小車從斜面上滑下，斜面末端分別放毛巾、木板和玻璃板，讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 （一）伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)： 理想實(shí)驗(yàn)： 小結(jié)：伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)雖然是想象中的實(shí)驗(yàn)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上的。以事實(shí)為依據(jù)，以抽象為指導(dǎo)，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。 題型1：伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的理解： 例1、關(guān)于伽利略理想實(shí)驗(yàn)，以下說法中正確的是（ ）。 A. 完全是理想的，沒有事實(shí)為基礎(chǔ) B. 是以可靠事實(shí)為基礎(chǔ)的，經(jīng)科學(xué)抽象，深刻反映自然規(guī)律 C. 無須事實(shí)基礎(chǔ)，

3、只是理想推理 D. 以上說法都不對(duì) 變式1：理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律。伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，如圖所示的斜面實(shí)驗(yàn)，其中有一個(gè)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，其余是推論。 ①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來的高度。 ②兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面。 ③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r(shí)的高度。 ④繼續(xù)減小第二個(gè)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(yùn)動(dòng)。 請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列__________（只要填寫序號(hào)即可）。 在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的則是理想化的推論。下列關(guān)于事實(shí)

4、和推論的分類正確的是（ ）。 A. ①是事實(shí)，②③④是推論 B. ②是事實(shí)，①③④是推論 C. ③是事實(shí)，①②④是推論 D. ④是事實(shí)，①②③是推論 （二）牛頓第一定律內(nèi)容及理解： 1、內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。 2、如何理解牛頓第一定律： （1）明確了慣性的概念（2）確定了力的含義（3）定性揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 題型2：牛頓第一定律的理解問題： 例2、關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（ ） A. 靜止的物體或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體一定不受任何外力作用 B. 當(dāng)物體的速度等于零時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)

5、 C. 當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，物體一定受到外力作用 D. 物體的運(yùn)動(dòng)方向一定是物體所受合外力的方向 變式2：以下各說法中正確的是（ ） A. 牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 B. 不受外力作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性 C. 在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終要停下來，是由于沒有外力維持木塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果 D. 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體必定受到外力的作用 變式3：一個(gè)小球靜止在列車車廂的水平桌面上，不計(jì)摩擦，當(dāng)列車由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動(dòng)時(shí)，小球?qū)?huì)向后運(yùn)動(dòng)，而小球并沒有受到水平外力的作用，這是否與牛頓第一定律相矛盾？ （三）慣性與質(zhì)量：演示：如

6、圖所示，一個(gè)玻璃杯內(nèi)盛半杯水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋，用小棒猛擊塑料板，塑料板離杯飛出，雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？ 演示：如圖甲所示，小車上放置一個(gè)帶輪的木塊，使帶輪木塊與小車一起向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車被擋板制動(dòng)時(shí)，觀察會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 演示：如圖乙所示，小車上豎直放置一個(gè)木塊，讓木塊隨小車沿著桌面向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車被擋板制動(dòng)時(shí)，車上的木塊向右傾倒。 1. 慣性：物體保持這種原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性。 說明：（1）慣性是物體的固有屬性 （2）慣性與是否受力無關(guān)，與速度大小無關(guān)（3）慣性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān) 2. 對(duì)于質(zhì)量的理解：從物質(zhì)角度理解

7、：質(zhì)量為物體所含物質(zhì)的多少。從慣性角度理解：質(zhì)量是決定物體慣性大小的唯一因素。 題型3：慣性概念的理解及利用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象： 例3、下列敘述中正確的是（ ）。 A. 只有靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體才有慣性 B. 做變速運(yùn)動(dòng)的物體沒有慣性 C. 力是改變慣性的原因 D. 物體在任何情況下都具有慣性 變式4：下列說法正確的是（ ）。 A. 擲出的鉛球速度不大，所以其慣性很小，可以用手去接 B. 用力打出乒乓球速度很大，因此其慣性很大，不能用手去接 C. 相同的兩輛車，速度大的比速度小的難以停下，是因?yàn)樗俣却蟮能噾T性大 D. 相同的兩輛車，速度大的比速度小的難以停

8、下，是因?yàn)樗俣却蟮能嚑顟B(tài)變化大 變式5：如圖所示，在一輛表面光滑且足夠長的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球（），兩小球原來隨車一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)車突然停止時(shí)，若不考慮其他阻力，則兩個(gè)小球（ ）。A. 一定相碰 B. 一定不相碰C. 不一定相碰 D. 無法確定 變式6：如圖所示（俯視圖），以速度v勻速行駛的列車車廂內(nèi)有一光滑水平桌面，桌面上的A處有一小球。若車廂中的旅客突然發(fā)現(xiàn)小球沿圖中虛線由A向B運(yùn)動(dòng)。則由此可判斷列車（ ）。 A. 減速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 B. 減速行駛，向北轉(zhuǎn)彎 C. 加速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 D. 加速行駛，向北轉(zhuǎn)彎 四、知識(shí)提煉導(dǎo)圖： 五、目標(biāo)期

9、望： 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，希望同學(xué)們能夠深刻理解牛頓第一定律的含義，特別是伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)所展示的物理思想，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)于慣性概念的理解并能解釋相關(guān)的現(xiàn)象。 六、下講預(yù)告：牛頓第三定律問題 【同步練習(xí)】（答題時(shí)間：35分鐘） 1. 一位同學(xué)說，被向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，肯定受到了向上的作用力，否則它不可能向上運(yùn)動(dòng)。你認(rèn)為他的說法對(duì)嗎？為什么？ 2. 關(guān)于慣性，以下說法正確的是（ ） A. 人在走路時(shí)沒有慣性，被絆倒時(shí)才有慣性 B. 百米賽跑到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不能立即停下來是由于有慣性，停下來后也就沒有慣性了 C. 物

10、體在不受外力作用時(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況均無關(guān) 3. 關(guān)于慣性有以下敘述，正確的是（ ）。 A. 慣性是物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的力B. 速度越大物體的慣性也越大 C. 不論在什么地方，質(zhì)量越大慣性也越大D. 同一物體在地球上的慣性比在月球上大 4. 下列情況中，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的是（ ）。 A. 火車進(jìn)站時(shí) B. 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí) C. 勻速上升的電梯 D. 將物體沿水平方向拋出，物體在空中飛行時(shí) 5. 以下說法正確的是（ ）。 A. 物體所受合外力越大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)娇? B. 物體同時(shí)

11、受到幾個(gè)力作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能保持不變 C. 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，物體一定受到外力作用 D. 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體所受外力也會(huì)隨之發(fā)生變化 6. 從水平勻速向右飛行的飛機(jī)上按相等的時(shí)間間隔，依次放出a、b、c三個(gè)球，不考慮空氣阻力，站在地面上的人看到它在空中的排列情況是下圖中的哪一個(gè)？（ ） 7. 下列物體所受合力為零的是（ ）。 A. 做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體 B. 沿斜面勻速上行的物體 C. 細(xì)繩一端拴一小球，另一端固定，讓小球在光滑水平面上做圓周運(yùn)動(dòng) D. 停在斜坡上的汽車 8. 火車在平直軌道上沿直線勻速前進(jìn)，在密封的沒有空氣流動(dòng)的車廂內(nèi)點(diǎn)燃了一支

12、衛(wèi)生香，則車?yán)锍丝涂吹叫l(wèi)生香所冒的煙的運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)是（ ）。 A. 一邊上升一邊向前飄 B. 一邊上升一邊向后飄 C. 只是上升不向任何一邊飄 D. 無法確定 9. 在車廂的頂板上用細(xì)繩掛著一個(gè)小球，如圖所示，在下列情況下可對(duì)車廂的運(yùn)動(dòng)情況得出怎樣的判斷： （1）細(xì)線豎直懸掛__________。 （2）細(xì)線向圖中左方偏斜__________。 10. 把一本較厚重的書用細(xì)繩扎一圈，然后將細(xì)繩的一端懸掛起來，另一端用手牽著。先迅速用力將細(xì)繩一拽，看看細(xì)繩的哪一段斷開，再來一次，但注意拉力慢慢逐漸加大，直到細(xì)繩被拉斷，看看又是細(xì)繩的哪一段斷開。比較兩次拉斷細(xì)繩

13、的結(jié)果，想想這是為什么。 【試題答案】 1. 該同學(xué)的說法不對(duì)。物體向上運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槲矬w具有慣性，物體“想”保持它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，并沒有受到向上的作用力。物體受到向下的重力作用，因而物體向上做減速運(yùn)動(dòng)。 2. D 【解析】慣性是物體本身的一種屬性，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，與物體受力無關(guān)，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，慣性不能被克服。 3. C 【解析】物體總想保持原來狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，慣性大小與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，與地理位置無關(guān)，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，所以只有C選項(xiàng)敘述正確。 4. A、B、D 【解析】物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化取決于速度是否變化，選項(xiàng)A是速度大小發(fā)生變化，選

14、項(xiàng)B是速度方向發(fā)生了變化，選項(xiàng)C是速度不變，選項(xiàng)D是速度大小、方向都變化，故選A、B、D。 5. A、B、C 【解析】力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)娇?，A對(duì)。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變，取決于它受的合外力，如果合外力為零，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，B正確。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，則物體一定受合外力的作用，但物體所受合外力不一定是變化的，C對(duì)D錯(cuò)。 6. B 【解析】飛機(jī)上釋放（非拋出）的球都具有與飛機(jī)相同的水平速度，在水平方向上，a、b、c三個(gè)球以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故三個(gè)球一定在飛機(jī)的正下方，三球連線是一條豎直線。 7. A、B、D 【解析】物體所受合外力為零時(shí)

15、，處于平衡狀態(tài)，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化，狀態(tài)變化看速度是否變化，速度大小或方向變化都叫變化，C項(xiàng)中小球做曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向時(shí)刻在變化，所以速度一定發(fā)生了變化，所受合力一定不為零。 8. C 【解析】我們看到的煙是由一些極小的顆粒組成的，由于上下空氣溫度的不同，煙上升。而剛冒出的煙在離開衛(wèi)生香時(shí)已具有和車同樣的速度，故煙豎直上升。 9. （1）車廂靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng) （2）車廂水平向右加速運(yùn)動(dòng)或向左減速運(yùn)動(dòng) 【解析】作用在小球上只能有兩個(gè)力：小球所受的重力mg、細(xì)線對(duì)它的拉力F。根據(jù)這兩個(gè)力是否處于平衡狀態(tài)，可判斷小球所處的狀態(tài)，從而可得出車廂的運(yùn)動(dòng)情況。 （1）當(dāng)細(xì)線豎直懸掛時(shí)，小

16、球所受重力mg和拉力F在一直線上，如圖甲所示，且小車在上下方向不可能運(yùn)動(dòng)，所以小球水平方向不受外力，小球處于平衡狀態(tài)，車廂靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 （2）當(dāng)細(xì)線左偏時(shí)，小球所受重力mg和拉力F不在同一直線上，如圖乙所示，小球不可能處于平衡狀態(tài)。因?yàn)榱κ鞘刮矬w產(chǎn)生加速度的原因，小球一定向著所受合力方向（水平向右）產(chǎn)生加速度，所以車廂水平向右做加速運(yùn)動(dòng)或水平向左做減速運(yùn)動(dòng)。 10. 【解析】拉力慢慢增大，由平衡知識(shí)知，細(xì)繩上段承受的拉力為書的重力和手對(duì)繩的拉力之和，下段細(xì)繩承受的拉力等于手對(duì)繩的拉力，所以慢慢增大拉力，則上段細(xì)繩將斷開。當(dāng)迅速用力拉繩，則下段細(xì)繩將斷開。由于書本較厚重，慣性較大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變，在迅速拉繩的瞬間，書本可以認(rèn)為固定不動(dòng)，所以下段細(xì)繩承受的拉力將比上段細(xì)繩承受的拉力大，因此下段細(xì)繩將會(huì)斷開。 - 5 -