2017粤教版高中物理必修一4.1《伽利略的理想实验与牛顿第一定律》word学案.doc

1、第四章 力与运动 主编人：高级中学 廖佛彬 审核人：吴川广 第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律 课前自主预习 1古希腊哲学家亚里士多德根据一些经验认为力是_物体运动的原因直到 17 世纪，意大利著名物理学家伽利略，根据“理想实验”打破了凭直觉得出的力是_ 物体运动的原因这一错误观点对人们的束缚 2一切物体总保持_ 状态或_状态，直到有_迫使它改变 这种状态为止。 3物体保持_ 的性质叫做惯性，惯性是物体的 _，与物体的运动情况或受力情况。 4(单选) 坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带，这主要是为了当下列 哪种情 况出现时，减轻可能对人造成的伤害( ) A车速太快 B车速太慢

2、C突然起动 D紧 急刹车 5(单选) 关于物体的惯性，下列说法中正确的是( ) A运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体的速度越大，惯性也越大 B静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大的缘故 C乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小 D在宇宙飞船中的物体不存在惯性 【课前自主预习】 1维持，维持 2匀速直线运动，静止，力 3匀速直线运动状态或静止状态，固有属性 4D 5C 课堂互动探究 知识点 1 伽利略的理想实验 新知探究 如图 4-1-1 甲所示，让小球沿一个斜面从静 止滚下来，小球将滚上另一个斜面如果 没有摩擦，小球将上升到_ 图 4-1-1 如果将斜面倾角变小，如

3、图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长 的路程 继续减小斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的 高度，而应_. 伽利略的结论：力_维持物体运动的原因 答案：原来的高度 以恒定的速率永远运动下去 不是 重点归纳 1伽利略理想实验表明：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度 匀速直线运动下去也就是说，力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原 因因为不可能消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长，所以这个实验是“理想实 验” 2伽利略的实验虽然是想象中的实验，但并不是脱离实际的主观臆想，而是建立在可 靠的事实基础之上的这类理想实验以可靠的事

4、实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素， 从而更深刻地揭示了自然规律伽利略的推论是不能用实验证明的，这是因为使物体完全 不受外力的作用，实际上是不可能做到的，这种物体不受阻力的条件也是无法实现的不 过随着现代科学技术的进步可以将摩擦阻力减小到很小我们可以用气垫导轨实验近似地 验证上述结论 3在自然科学的理论研究中，理想实验作为一种抽象思维的方法，可以使人们对实际 的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示客观现象与过程之间的内在关系，并由此得 出结论 例 1（单选）关于伽利略的理想斜面实验，下列说法正确的是（ ） A完全是理想的，没有事实为基础 B虽是理想推想，但我们实际可做到 C是以可靠事实为基

5、础，将实验与逻辑和谐结合，更深刻地反应自然规律 D以上说法都不对 解析：伽利略理想实验，是以可靠事实为基础，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更 深刻的揭示自然规律，由于生活中不存在绝对光滑的物体，所以我们无法验证.本题应选 C. 答案：C 触类旁通 1 （双选）理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结 合起来，可以深刻地揭示自然规律关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是( ) A只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去 B这个实验实际上是永远无法做到的 C利用气垫导轨，就能使实验成功 D虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的 解析：理想实验在实际情

6、况下是永远不能实现的，其条件永远是理想化的；即使是路 面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度；利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条 件，仍然存在一定的摩擦力，只不过摩擦力很小而已；不过，理想实验是从实践中总结、 提炼、加工出来的，是建立在可靠的实验基础之上的，它能够由观察或实验的结果来检 验 答案：BD 知识点 2 牛顿第一定律 新知探究 1如图 4-1-2 所示，根据汽车中乘客出现的情况，可以判断， 这辆汽车现在是如何运动的吗？ 2火车在水平轨道上匀速行驶，你和小明两人站在一节车厢头， 小明对你说：“ 如果我不断地竖直向上跳，由于火车在前进，那我将 会到达车厢尾去。 ”你觉得小明这一想

7、法_实现，因为小明 跳起后水平方向上_，水平方向运动的位移跟火 车的位移_. 答案： 1汽车在减速（或者突然刹车） 。 2不可能,保持原来的状态,相等. 重点归纳 1内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态 ，直到有外力迫使它改变这种状 态为止。 2意义： （1）指出一切物体都具有惯性。 （2）指出力是产生加速度的原因：力不是使物体运动或维持物体运动的原因，而是改 变物体 的原因。 3物体的运动状态的改变表现为速度的变化，而速度是矢量，可能是速度大小或者方 向改变，或两者都变。 图 4-1-2 例 2（双选）关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ） A牛顿第一定律是实验定律，可以通过实验验证

8、 B实际上不存在不受外力作用的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义 C牛顿第一定律说明运动不需要力来维持 D牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 解析：牛顿第一定律是在可靠的事实基础上加以逻辑推理而得出来的，不是实验定律， 它反映的是物体在不受外力作用下所遵循的运动规律，由于自然界不受外力作用的物体是 不存在的，所以无法用实验去验证但生活中“受到外力且合力为零”和“不受外力作用”是等 效的，所以牛顿第一定律仍具有实际意义.牛顿第一定律解释了力和运动的关系：力不是维 持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因本题应选 CD 答案：CD 触类旁通 2 （双选）下列现象中，体现了“力是改变物体

9、运动状态的原因”思想的是( ) A树欲静而风不止 B行驶的汽车关闭发动机后逐渐停下来 C汽车在平直公路上匀速行驶 D用力推车而车不动 解析:由于有力的作用，树由静到动，运动状态发生了改变；关闭发动机后，由于摩擦 力的作用，汽车速度不断减小至停下来，运动状态发生了改变。所以本题应选 AB. 答案：AB 例 3 （单选）以下关于物体运动状态改变的说法中，正确的是 ( ) A速度大小不变，运动状态就不变 B速度方向不变，运动状态就不变 C只有速度的大小和方向都改变了，才能说运动状态改变了 D只要速度的大小和方向其中任意一个变了，运动状态就发生了变化 解析：所谓运动状态的改变就是指速度矢量的变化，可以

10、是速度的大小变化，方向不变， 可以是速度的方向变化，而大小不变，也可以是速度的大小和方向都发生变化.本题应选 D. 答案：D 触类旁通 3 （双选）下列几种情况中，哪一种物体的运动状态没有发生变化（ ） A物体做自由落体运动 B停在站台的火车 C运动员以恒定速率沿圆形跑道跑步 D物体在斜面上匀速滑下 解析：运动状态不变指的是速度的大小和方向均不变。A 选项速度的大小增大了，C 选项速度的方向改变了。所以本题应选 BD. 答案：BD 知识点 3 惯性 新知探究 情景一：如图 4-1-3 所示，将一个玻璃杯内盛半杯水，上面 盖一块塑料薄板，板上放一只鸡蛋，如图所示，用小棒猛击塑料 板，塑料板飞出，

11、鸡蛋则稳稳地落入杯中。 情景二：如图 4-1-4 所示，小车上竖直放置一块的木块,使木 块与小车一起向右匀速直线运动。 讨论： 1情景一中，用小棒猛击塑料板，塑料板飞出，鸡蛋则_。 2情景二中，当小车制动时，车上的木块会_倾倒。原因是木块上半部分保 持原来的_状态，下半部分保持原来的_状态。 3物体保持原来的_状态或_状态的性质叫做惯性。 图 4-1-3 图 4-1-4 答案： 1落入怀中 2向右，匀速直线运动，静止 3匀速直线运动，静止 重点归纳 对惯性的理解 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性 (2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关质量是物体惯性大小的唯一量 度，质

12、量越大，惯性越大 (3)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，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 例 4(2012惠州测试)对下列现象解释正确的是 ( ) A在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所 以力是物体运动的原因。 B向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以 速度也越来越小。 C急刹车时，车上的乘客由于惯性一样大，所以都会向前倾倒。 D质量大的物体运动状态不容易改变，是由于物体的质量大，惯性也就大的缘故。 解析：撤去拉力，车停止前进，是车受摩擦力的结果，A 错误；向上抛出的

13、物体，因 重力作用，速度变小，但惯性不变，B 错误；急刹车时，车上的乘客都向前倾倒，是因为 他们都有惯性，但不能得出他们的惯性大小关系，C 错误；物体的质量越大，惯性越大， 运动状态越不容易改变，故 D 正确 答案：D 触类旁通 4 （单选）下述说法中正确的是( ) A汽车以更高速度行驶时具有更大的惯性。 B物体静止时有惯性，一旦运动起来运动状态就发生改变，物体也就失去了惯性。 C在相同的外力作用下，获得加速度大的物体惯性小。 D物体做匀速直线运动时具有惯性，但合外力不为零时惯性将消失。 解析：惯性是物体的固有属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态 或是否受力无关，在相同的外力作

14、用下，获得加速度大的物体质量小，故物体的惯性小。 答案：C 方法技巧易错易混实验透视 方法技巧 有关惯性解题技巧与方法 （1）涉及惯性问题的分析思路是： 明确研究物体原来的运动状态； 当外力作用在该物体的某一部分（或外力作用在与该物体有关联的其他物体上）时， 这部分的运动状态的变化情况； 该物体由于惯性保持怎样的运动状态，最后出现什么情况. （2）关键两点：一是物体具有惯性，有维持原来的运动状态的性质；二是力是改变物 体运动状态的原因. （3）物体的运动状态的变化有以下三种情况： 速度的方向不变，只有大小改变； 速度的大小不变，只有方向改变； 速度大小和方向都改变. 例 5（单选）一天，下着倾

15、盆大雨某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积 水了。列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的（ ） 解析：列车匀速运动时，水速等于车速，列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性 仍要保持原来较大的速度，水相对于车向前运动，所以水向前涌，液面形状和选项 C 一致。 . 答案：C 触类旁通 5. （单选）如图所示，一个密闭的容器中充满水，里面有一个用线系住的乒乓球，球 的一端固定在容器的底部，容器静止时，线在竖直方向上，当容器向左做匀加速直线运动 时，容器中乒乓球相对于容器静止后所在的位置是下图中的（ ） A B C D 解析：容器向左匀加速运动，容器内的水和球由于惯性要保持静止，由于水的密度大

16、于球的密度，因此球被水挤向前方，正确答案为 A. 答案：A 随堂练习 1 （单选）一个物体在空中从静止开始下落(不计空气的阻力) ，如果在下落的过程中 物体所受的重力突然消失，该物体将( ) A立即停止运动 B速度逐渐减慢，最后停止 C保持失去重力时的速度竖直向下落 D速度越来越大 解析：力是改变物体运动状态的原因，重力突然消失，物体不受外力，运动状态不再 发生变化，将以原有速度匀速运动下去。所以本题应选 C. 答案：C 2（单选）如图 4-1-5 所示，劈形物体 M 的各表面光滑，上表面水平， 放在固定的斜面上在 M 的水平上表面放一光滑小球 m，后释放 M，则小球 在碰到斜面前的运动轨迹是

17、（ ） A沿斜面向下的直线 B竖直向下的直线 C无规则的曲线 D抛物线 解析：力是改变物体运动状态的原因，由于劈形物体 M 的各表面光滑，则小球在碰到 图 4-1-5 M m 图 4-1-6 斜面前，水平方向物体不受外力，速度为零，故其运动轨迹为竖直向下的直线。所以本题 应选 B. 答案：B 3（单选）如图 4-1-6 所示，将一玻璃瓶装水后密闭，并平放在水平桌面上，在 瓶的中部有一小气泡处于静止状态，现用力突然将瓶子向前推动，使其在桌面上向前 运动一段后停止，可看到气泡相对瓶子的运动情况是（ ） A向前 B向后 C先向前，再向后，最终回到原来位置 D先向后，再向前，最终回到原来位置 解析：玻

18、璃瓶先加速后减速，最后静止。玻璃瓶内的水和气泡都具有惯性，但由于气 泡的密度小于水的密度，所以气泡的惯性也小于同体积的水的惯性，所以气泡的运动状态 更容易改变。即加速时，气泡比水加速更快，位置靠前；减速运动时，气泡比水减速得更 快，位置靠后；最后静止时又回到原来位置。故选项 C 正确。 答案：C 4（双选）一位旅客在沿直线前进的轮船的甲板上竖直向上跳起，这位旅客在甲板上 的落地点( 不计空气阻力）( ) A若轮船加速行驶，则在起跳点之后 B若轮船减速行驶，则在起跳点之前 C若轮船匀速行驶，则可能在起跳点后也可能在起跳点前 D以上说法都不对 解析：人竖直向上跳起后，水平方向不受力，运动状态没有发

19、生变化，和起跳时轮船 的速度相同，若轮船加速行驶，则人在水平方向速度小于船的速度，人落下后，将在起跳 点之后；若轮船减速行驶，则人在水平方向速度大于船的速度，人落下后，将在起跳点之 前；若轮船匀速行驶，则人在水平方向速度等于船的速度，人落下后，仍在起跳点；所以 本题应选 AB. 答案：AB 课后巩固与提升 一单项选择题(本题共 5 小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求) 1下列现象中，不属于惯性现象应用的是( ) A用手拍打衣服上的灰尘 B锤头松了，将锤柄在地上撞几下 C骑自行车时为了减速捏车闸 D运动员采用助跑跳远 解析：惯性是指物体保持原有运动状态的属性，可知本题答案应

20、选 C。 答案：C 2若物体不受任何外力作用，则该物体( ) A一定做匀速直线运动 B运动状态可能改变 C一定静止 D可能做匀速直线运动 解析：若物体不受任何外力作用，则该物体可能保持原来的静止状态或保持原来的速 度做匀速直线运动，所以正确答案为 D。 答案：D 3火车在长直的轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人竖直向上跳起，发现仍 落回到原处，这是因为（ ） A人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随火车一起向前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给人一个向前的力，推动他随火车一起运动 C人跳起后，车继续前进，所以人落下必然偏后一些，只是由于时间很短，偏后的 距离不易观察出来 D人跳起后直

21、到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度 解析：人竖直向上跳起后，水平方向仍不受力，运动状态没有发生变化，和火车具有 相同的速度，所以人落下后，仍在原处。所以本题应选 D. 答案：D 4下列叙述正确的是。 （ ） A物体处于静止状态时，没有惯性。 B人在电梯启动的时候，会有一种特殊的感觉。由此可知，人在状态改变时才有惯 性。 C一辆汽车撞上前面停着的汽车，若这两辆车的司机受伤，他们受伤的部位可能会 截然不同。 D在沿水平轨道上匀速行驶的封闭车厢内，人竖直跳起，落下后人落在原位置后方。 解析：惯性是物体的固有属性，只和物体的质量有关，与物体的运动状态和所处的环 境无关，选项 A 和 B 错；运动

22、汽车撞上前面停着的汽车，运动汽车司机由于惯性向前冲， 而停着的汽车司机由于惯性往后倒，所以他们受伤的部位可能会截然不同，选项 C 对。在 匀速行驶的封闭车厢内，人竖直跳起时由于惯性具有与车厢相同的水平初速度，所以人和 车厢在水平方向保持相对静止，落下后人应落在原位置。选项 D 错。 答案：C 二双项选择题(本题共 5 小题，在每小题给出的四个选项中，均有两个选项符合题目要求) 5关于力和运动的关系，下列说法中正确的是( ) A力是维持物体运动状态的原因 B力是改变物体运动状态的原因 C只有在力的作用下物体才能运动 D只要有力作用在物体上，物体的运动状态就一定改变 解析：力是改变物体运动状态的原

23、因，物体的运动并不需要力来维持，选项 A 和 C 错， B 和 D 正确。 答案：BD 6关于惯性的下列说法中正确的是( ) A物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性 B物体不受外力作用时才有惯性 C物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性 D一切物体都有惯性 解析：惯性是指物体在不受外力作用或合力为零时表现为维持原有的运动状态的性质， 一切物体都有惯性，惯性大小与物体的运动状态和受力情况无关。故 AD 正确。 答案：AD 7 下面的例子中不能用惯性定律来解释的是( ) A站 在匀速前进的船上的人向上跳起后仍然落在船上原处 B沿着任何方向抛出的石子，最后都落在地面上

24、C飞机必须在飞到目标正上方 之前投弹，才能击中目标 D人从高处跳到地面上时一般都要弯腿 答案：BD 8关于物体的惯性定律的关系，下列说法中正确的是 （ ） A惯性就是惯性定律 B惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是 在一定条件下物体运动所遵循的规律 C物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性 D惯性定律不但指明了物体有惯性，还指明了力是维持物体运动状态的原因，而不 是改变物体运动状态的原因。 解析：惯性是指物体在不受外力作用或合力为零时表现为维持原有的运动状态的性质， 惯性定律是物体在不受外力时所遵循的运动规律，A 错 B 对；惯性定律不但指明了物体有 惯性

25、，还指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，C 对 D 错。 答案：BC 9如图 4-1-7 所示(俯视图)，以速度 v 匀速行驶的列车车厢内有一水平桌面， 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 解析：本题考查了惯性的概念由牛顿第一定律可知，小球在水平桌面上向前运动， 说明列车减速行驶，小球相对车向北运动，则表明列车向南转弯 答案：A 三非选择题 10如图 4-1-8 所示，在车厢的顶板上用细线挂着一个小球，在下列

26、情况下对车厢的运动 情况得出怎样的判断. （1）细线竖直悬挂： ； （3）细线向图中右方偏斜： 。 （2）细线向图中左方偏斜： ； 答案：（1）静止或做匀速直线运动（2）向右加速或向左减速运动 （3）向左加速或向右减速运动 11我们知道汽车在刹车的时候，尾灯就会亮，汽车上固定一个仪器，电路如图 4- 1-9 所示，其中 M 是质量较大的一个金属块，那么当汽车启动和刹车时哪个灯会 亮？ 解析：汽车启动时向前加速，由于惯性，金属块 M 相对于汽车向后滑动，接通左 侧电路，绿灯亮；刹车时，M 因惯性向前滑动，接通右侧电路，红灯亮 答案：启动时，绿灯亮，刹车时，红灯亮 12甲运动员在球场上接到篮球之后，甲、乙以相同的速度并排向同一方向奔跑， 如图 4 所示甲运动员要将球传给乙运动员，不计阻力，他应将球向什么方向抛出？ 解析：甲把球抛出时，球会具有甲前进方向的速度以及抛出方向的速度，因此要想让乙 接住应沿图中箭头 3 所指的方向把球抛出 答案：沿箭头 3 所指的方向抛出 图 4-1-7 图 4-1-8 图 4-1-9 图 4-1-10