1、4.1 伽利略的理想实验与牛顿第一定律 学案（粤教版必修 1） 1所谓理想实验，又叫_，它是人们在思想中塑造的一种理想过程 2牛顿第一定律的内容： _. 3物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫_惯性是物体本身具有的 一种属性，与物体所处的运动状态_是惯性的唯一量度物体的_ 越大， 惯性越大；_越小，惯性 越小 思考 我们经常提到物体处于什么运动状态或物体的运动状态发生了改变等，那么描述物 体运动的几个物理量中哪一个是描述物体运动状态的标志呢？ 一、伽利略的理想实验 要点提炼 1亚里士多德的观点 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
2、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理想实验：如图 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_ 图 1 如果将斜面倾角变小，如图乙所示，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， _. 3伽利略的结论：力不是维持物体运动的原因 4实验意义：伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，其思维过程采用了 “_设计思路推断结论”的方式 问题延伸 1静止是不是一种特殊的运动状态？ 2你认为下列情况中物体
3、的运动状态是否改变？ a汽车由静止到开始运行 b汽车沿着笔直的公路跑的越来越快了 c汽车沿着笔直的公路跑的越来越慢了 d汽车没有减速但拐了一个弯 e汽车一边减速一边拐弯 二、牛顿物理学的基石惯性定律 问题情境 我们可以轻松地把一个石子拿起并扔远，但要拿起并扔远一个 10 kg 的铅球，却很费 力你说为什么？ 要点提炼 1对牛顿第一定律的理解 (1)物体不受外力时所处的状态是静止或匀速直线运动状态 (2)物体运动状态的改变是因为受到力，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 (3)一切物体都具有保持原来运动状态的特性惯性 2对惯性的理解 (1)惯性与质量的关系 惯性是物体的
4、_，一切物体都具有惯性， _是物体惯性大小的唯一量度，_越大，惯性越大 (2)惯性与力的关系 惯性_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 力是改变物体_的原因，惯性是维持物体运动状态的原因力越大，运动状态 越易改变；惯性越大，运动状 态_改变 惯性与物体的受力情况_ (3)惯性与速度的关系 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性质 一切物体都有惯性，和物体是否有 速度及速度的大小均无关. 图 2 例 1 科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段在研究和解决问题的过程中，不 仅需要相应的知识，还要注意
5、运用科学的方法 理想实验有时更能深刻地反映自然规律伽利略设想了一个理想实验，如图 2 所示，其中 有一个是经验事实，其余是推论 减小第二个斜面的倾面，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；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；如果没有摩擦，小球将上升到 原来释放的高度；继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做 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有关事实和推论 的分类正确的是( ) A是事实，是推论 B是事实，是推论 C是事实，是推
6、论 D是事实，是推论 听课记录 变式训练 1 下列运动的物体中，运动状态始终保持不变的是( ) A匀速直线运动 B匀变速直线运动 C圆周运动 D静止 例 2 关于牛顿第一定律的下列说法中，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惯性定律与惯性的实质是相同的 D物体的运动不需要力来维持 听课记录 变式训练 2 以下各说法中不正确的是( ) A牛顿第一定律揭示了物体不受外力作用时 的运动情况 B不受外力作用时，物体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，是由于没有外力来维持木块的运动 D物体运动状态发生变化时 ，物
7、体必定受到外力的作用 例 3 火车在长直水平轨道上匀速行驶，一门窗紧闭的车厢内有人向上跳起，发现仍落回 原处，这是因为( ) A人跳起后，车厢内空气给他以向前的力 ，带着他随同火车一起向 前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力 ，推动他随同火车一起向前运动 C人跳起后，车在继续向前运动 ，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏 后距离太小，不明显而已 D人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度 听课记录 图 3 变式训练 3 如图 3 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(m 1m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运
8、动时，如不考虑其他阻力，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 【即 学即练】 1下列说法正确的是( ) A力是维持物体运动状态的原因 B物体受恒力作用时，运动状态保持不变 C物体只有在静止或匀速直线运动时才有惯性 D惯性越大的物体运动状态越难改变 2下列 物体的运动状态没有发生变化的是( ) A匀速飘落的羽毛 B匀速拐弯的自行车 C匀加速起动的火车 D绕地球匀速运行的航天飞机 3一架匀速飞行的战斗机为了能击中地面上的目标，则投弹的位置应是( ) A在目标的正上方 B在飞抵目标之前 C在飞抵目标之后 D在目标的正上方，但离目标距离近一些 4下列说法正确的是( )
9、 A一位同学看到某人推不动原来静止的汽车 ，他说这是因为这辆车没有惯性 B运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 C小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了 D物体的惯性仅与物体的质量有关 ，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小 图 4 5如图 4 所示，一个各面均光滑的劈形物体 A 放在固定的斜面上，上表面呈水平，在其 水平面上放 一个小球 B，劈形物体从静止开始释放 ，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( ) A沿斜面向下的直线 B竖直向下的直线 C无规则曲线 D抛物线 参考答案 课前自主学习 1假想实验 2一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力
10、迫使它改变这种状态为止 3惯性 无关 质量 质量 质量 思考 速度是描述物体运动状态的标志 核心知识探究 一、 要点提炼 1维持 维持 2上升到原来的高度 而应以恒定的速率永远运动下去 4科学猜想 问题延伸 1.是 2物体由静止到运动或者由运动到静止，运动状态都发生了改变，如 a. 物体运动时速度的方向没变，但大小发生了变化，运动状态也发生了变化，如 b、c. 物体运动时速度的大小没变，但方向改变了，运动状态也发生了变化，如 d. 物体运动时速度的大小、方向都发生了变化，运动状态也发生了变化，如 e. 二、 问题情境 质量大的物体运动状态难以改变，而质量小的物体运动状态容易改变 要点提炼 2(
11、1)固有属性 质量 质量 (2)不是 运动状态 越难 无关 解题方法探究 例 1 B 解析 本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得 到正确的结论而是可靠事实，因此放在第一步，是在斜面上无摩擦的设想，最后 推导出理想化的结论.因此正确顺序是. 变式训练 1 AD 运动状态不变是指物体的速度大小和方向都不变的状态，匀变速直线运 动的速度在变化，故 B 错误；圆周运动，其轨迹是圆，速度的方向时刻发生变化，故 C 错 误 例 2 BD 牛顿第一定律强调了物体在不受力的情况下的运动规律，也说明了在受力时运 动状态的改变，但自然界中不受力的物体是不存在的，故 A 错误；惯
12、性是物体保持原来运 动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律) 则反映物体在一定条件下的运动规律， 故 C 错误；由牛顿第一定律可知，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，B、D 正确 变式训练 2 C 牛顿第一定律描述的是一种理想的情况物体不受任何外力作用时将 保持静止状态或匀速直线运动状态不变，实际的情况是物体都要受到外力的作用，只要物 体所受的外力的合力为零，物体就保持静止状态或匀速直线运动状态不变，所以 A 选项是 正确的；物体的运动并不需要力来维持，而是由物体本身所固有的一种属性惯性来维 持的，力是改变物体运动状态的原因，所以选项 B、D 正确；C 选项中木块最终要停下来 的原因是：木块在运动过程中，受到各种摩擦阻力的作用，即木块受到的外力的合力不 为 零所导致的，所以 C 选项是错误的 例 3 D 牛顿第一定律指出，物体不受外力时，将保持原来的状态不变，原来静止的保 持静止，原来是匀速运动的以原来的速度匀速运动人向上跳起后在水平方向上不受力， 因此，在跳起至落地的过程中，人在水平方向上和车具有相同的速度 变式训练 3 B 小车表面光滑，因此小球在水平方向上没有受到外力作用原来两个小 球与小车有相同速度，当车突然停止运动时 ，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会 相碰 即学即练 1 D 2. A 3. B 4. D 5. B
