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第1节牛顿第一定律第四章运动和力的关系学习目标1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法．(难点)2．理解牛顿第一定律的内容及意义．(重点)3．明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象．(难点)第四章运动和力的关系核心素养形成脉络第四章运动和力的关系一、理想实验的魅力1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能______；没有力的作用，物体就要______．即力是维持物体______的原因．运动静止运动2．伽利略的观点(1)理想实验：让小球沿第一个斜面从静止状态开始向下运动，然后冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球上升的高度与释放时的高度______．减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离______．科学推论：当将第二个斜面放平时，小球将会_______________．(2)结论：力不是______物体运动的原因．3．笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到______的作用，它将继续以____________沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向．相同增大永远运动下去维持力同一速度二、牛顿第一定律一切物体总保持__________________状态或______状态，除非作用在它上面的力_______________这种状态．牛顿第一定律又叫____________．三、惯性与质量1．惯性：物体保持原来__________________状态或______状态的性质．2．惯性的量度：______是物体惯性大小的唯一量度．匀速直线运动静止迫使它改变惯性定律匀速直线运动静止质量思维辨析(1)伽利略理想斜面实验是不科学的假想实验．()(2)理想实验所得到的结论是不可靠的．()(3)伽利略的“理想实验＋科学推论”的方法是一种科学方法．()(4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性．()(5)物体运动速度越大，惯性越大．()(6)力无法改变物体的惯性．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√基础理解(1)(2019·昭阳月考)运动和力的关系，下列说法中正确的是()A．静止的物体一定不受力的作用B．物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用C．物体运动的方向一定是它的受力方向D．作用在物体上的力消失后，物体将会停止运动提示：选B.静止的物体可以受力，只不过各力的合力为零，故A错误；力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用，故B正确；物体运动的方向与受力方向无关，故C错误；作用在物体上的力消失后，物体保持静止状态或匀速直线运动状态运动，故D错误．(2)(2019·浙江期中)下列有关现象，分析正确的是()A．草地上滚动的足球会停下来，是因为运动要靠力来维持B．汽车启动时乘客向后倒，是因为人在此刻才具有惯性的缘故C．100m比赛中运动员跑到终点后会继续向前跑一段距离，这样做是为了减小惯性D．用力甩牙刷能把水甩走，是因为水具有惯性提示：选D.草地上滚动的足球会停下来，说明力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因，故A错误；汽车任何时刻都具有惯性，与运动状态无关，故B错误；100m比赛中运动员跑到终点后会继续向前跑一段距离，是由于惯性的原因，质量是惯性的唯一量度，故C错误；用力甩牙刷时，水与牙刷一起运动，牙刷受力静止，而水具有惯性继续运动，所以被甩下来，故D正确.对牛顿第一定律的理解问题导引如图所示，冰壶在冰面上的运动．如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来；如果摩擦阻力很少，冰壶能滑得很远；如果摩擦阻力为零，冰壶将永远运动下去．试结合上述现象讨论：(1)牛顿第一定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”说明运动与力有什么关系？(2)根据牛顿第一定律思考，如果物体不受外力作用，物体将处于什么状态？要点提示(1)说明力是改变物体运动状态的原因．(2)原来静止的物体，不受外力时，仍然静止；原来运动的物体，不受外力时，将永远做匀速直线运动．【核心深化】1．伽利略理想实验的方法和意义“科学推理”的方法实验事实：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．推理1：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．推理2：减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度．推理3：继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球沿水平面永远运动下去．实验结论：力不是维持物体运动的原因意义伽利略在理想实验中所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端，使人类对自然的认识由经验型转变为科学理论型．伽利略对科学的贡献就在于推翻直觉的观点而用新的观点代替它2.物体运动状态的变化当物体的速度发生变化时，则这个物体的运动状态发生了变化．物体的运动状态变化有以下三种情况：(1)速度的方向不变，只有大小改变．(2)速度的大小不变，只有方向改变．(3)速度的大小和方向都发生改变．3．对牛顿第一定律的理解关键能力1对伽利略理想实验的理解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，小球在这个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，最后使它成一水平面，小球要沿水平面永远运动下去．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()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[思路点拨]理解理想实验，应注意以下几点(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验．(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验．(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的．[解析]体会伽利略的理想实验，可知排列顺序为②③①④，分类正确的是选项B.[答案]②③①④B关键能力2对牛顿第一定律的理解(2019·醴陵期末)关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是()A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接证明B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性[思路点拨]牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因；牛顿第一定律是牛顿在前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出．[解析]牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A正确；虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，是牛顿第二定律的基础，也为科学的发展奠定了基础，故B错误；牛顿第一定律表明物体具有保持原来运动状态的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关，故C、D错误．[答案]A力和运动的关系(1)力的作用效果是使物体发生形变或速度发生改变，而速度的改变就意味着物体的运动状态发生了改变，因此，力的作用效果是改变了物体的运动状态，也可以说“力是使物体运动状态改变的原因”．(2)力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．【达标练习】1．(2019·北京学业考试)中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”．这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是()A．力是维持物体运动的原因B．力是物体位移变化的原因C．力是物体位置变化的原因D．力是物体运动状态改变的原因解析：选D.由题意可知：“力，刑(形)之所以奋也”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快，即力起到了改变物体运动状态的作用，与力是改变物体运动状态的原因相接近，故D正确，A、B、C错误．2．(多选)(2019·郑州高一检测)关于牛顿第一定律的理解正确的是()A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动D．飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态解析：选ABD.牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于受到摩擦阻力的作用而改变了运动状态，飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了原来的运动状态，C错误，D正确．对惯性的理解和应用问题导引请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到石块，会向前跌倒；而如果你踩到西瓜皮，会向后倒？要点提示奔跑时碰到石块，人的下半身就停了下来，而人的上半身由于惯性，仍然保持原来的运动状态，所以会向前跌倒．如果你踩到西瓜皮，脚有一个向前运动的较大速度，而人的上半身由于惯性，仍保持原来的状态，所以会向后倒．【核心深化】1．惯性与质量(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．2．惯性与力(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，始终具有且与外界条件无关；力只有在物体间相互作用时才有，离开了物体就无所谓力．因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的．(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．对同一物体，力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．(3)惯性与物体的受力情况无关．惯性与力的区别可由下表反映惯性力物理意义物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质物体间的相互作用存在条件是物体本身的固有属性，始终具有，与外界条件无关力只有在物体间发生相互作用时才有量度有大小(无具体数值，也无单位)，无方向有大小、方向、作用点及单位3.惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的属性．(2)一切物体都具有惯性，和物体是否有速度及速度的大小无关．关键能力1对惯性的理解(2019·湖南邵阳学业水平考试)关于惯性的大小，下面说法中正确的是()A．两个质量相同的物体，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大B．在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C．推动地面上静止的物体，要比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以物体静止时惯性大D．两个质量相同的物体，不论速度大小，它们的惯性的大小一定相同[思路点拨]惯性是物体本身的一种基本属性，其大小只与质量有关，质量越大、惯性越大；惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢没有任何关系．[解析]物体的惯性只与物体的质量有关，两个质量相同的运动物体，惯性大小相等，与速度和所处位置无关，故A、B、C错误，D正确．[答案]D关键能力2对惯性现象的分析如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别用绳悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球．容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态．当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)()A．铁球向左，乒乓球向右B．铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左D．铁球和乒乓球都向右[解析]静止的小车突然向右运动，即向右加速运动，由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，