2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系1牛頓第一定律學(xué)案新人教版必修第一冊(cè)

PAGE8-第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系本章素養(yǎng)概述〔情境導(dǎo)入〕力和運(yùn)動(dòng)無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不有。用不同的力推同一輛車小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變更是不同的，當(dāng)停止推力后，小車會(huì)漸漸停下來(lái)。在太空中飛行的航天飛行器沒(méi)有推力也可保持高速飛行……力與運(yùn)動(dòng)之間原委有什么關(guān)系？本章將探究這個(gè)問(wèn)題?！矁?nèi)容提要〕本章在前面三章內(nèi)容的基礎(chǔ)上探討運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)的核心內(nèi)容。教材首先闡述了牛頓第肯定律，然后在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)牛頓其次定律。教材通過(guò)兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題探討了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用，最終通過(guò)“超重和失重”進(jìn)一步探討了牛頓運(yùn)動(dòng)定律在生活中的應(yīng)用，培育學(xué)生相識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力。本章重點(diǎn)：①牛頓其次定律及其應(yīng)用；②超重和失重。本章難點(diǎn)：①試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系；②動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題；③超重、失重問(wèn)題；④傳送帶模型；⑤板塊模型?！矊W(xué)法指導(dǎo)〕1．重視對(duì)物理現(xiàn)象的深化視察和對(duì)物理規(guī)律的親身體驗(yàn)，例如課本的“拓展學(xué)習(xí)”“科學(xué)閑逛”等，經(jīng)過(guò)了深化視察和親身體驗(yàn)后，物理學(xué)問(wèn)不僅簡(jiǎn)單領(lǐng)悟而且印象深刻。2．留意物理方法的學(xué)習(xí)。本章中涉及很多重要的探討方法，例如在牛頓第肯定律的探討中采納的志向斜面法、在牛頓其次定律的探討中利用的限制變量法、運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理問(wèn)題時(shí)常用的隔離法和整體法以及單位的規(guī)定方法、單位制的創(chuàng)建等。這些方法須要仔細(xì)地體會(huì)和理解，以提高認(rèn)知的境界。3．正確的選取探討對(duì)象和進(jìn)行受力分析是運(yùn)用牛頓定律解題的關(guān)鍵。實(shí)際問(wèn)題中依據(jù)須要可將物體隔離或?qū)⑾嗷プ饔玫膸讉€(gè)物體看成一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行探討。要留意合外力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系。牛頓運(yùn)動(dòng)定律往往用來(lái)處理恒力問(wèn)題，當(dāng)物體所受的合外力既不是恒力又不規(guī)律時(shí)，就須要分析加速度與合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，處理這類問(wèn)題時(shí)，要先仔細(xì)分析過(guò)程，駕馭好力和加速度的瞬時(shí)關(guān)系，搞清晰物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，這樣才能找準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用相應(yīng)學(xué)問(wèn)求解。1.牛頓第肯定律目標(biāo)體系構(gòu)建明確目標(biāo)·梳理脈絡(luò)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解牛頓第肯定律的內(nèi)容及意義。2．理解慣性的概念，會(huì)說(shuō)明有關(guān)的慣性現(xiàn)象。【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋教材梳理·落實(shí)新知學(xué)問(wèn)點(diǎn)1志向試驗(yàn)的魅力1．力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的不同相識(shí)代表人物主要觀點(diǎn)亞里士多德必需有力作用在物體上，物體才能__運(yùn)動(dòng)__；沒(méi)有力的作用，物體就要__靜止__伽利略力不是__維持__物體運(yùn)動(dòng)的緣由笛卡兒假如運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到__力的作用__，它將接著以同一__速度__沿同一__直線__運(yùn)動(dòng)，既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的__方向__2．伽利略的斜面試驗(yàn)：(1)志向試驗(yàn)：讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?fàn)顟B(tài)起先向下運(yùn)動(dòng)，再讓小球沖上其次個(gè)斜面，假如沒(méi)有摩擦，無(wú)論其次個(gè)斜面的傾角如何，小球達(dá)到的高度__相同__。若將其次個(gè)斜面放平，__小球?qū)⒑憔眠\(yùn)動(dòng)下去__。(2)試驗(yàn)結(jié)論：力不是__維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由__。學(xué)問(wèn)點(diǎn)2牛頓第肯定律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__狀態(tài)，除非作用在它上面的外力迫使它變更這種狀態(tài)。2．力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而是__變更__物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。學(xué)問(wèn)點(diǎn)3慣性與質(zhì)量1．慣性：物體具有保持原來(lái)__勻速直線運(yùn)動(dòng)__狀態(tài)或__靜止__狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性。2．慣性的量度：__質(zhì)量__是物體慣性大小的唯一量度。預(yù)習(xí)自測(cè)『判一判』(1)伽利略的志向試驗(yàn)是不科學(xué)的假想試驗(yàn)。(×)(2)笛卡兒認(rèn)為若沒(méi)有力作用，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不會(huì)變更。(√)(3)速度越大的物體，慣性越大。(×)(4)伽利略認(rèn)為，沒(méi)有力作用在物體上，它就不能運(yùn)動(dòng)。(×)(5)力無(wú)法變更物體的慣性。(√)(6)牛頓認(rèn)為力的真實(shí)效應(yīng)總是變更物體的速度，而不是使物體運(yùn)動(dòng)。(√)『選一選』如圖為我國(guó)女子冰壺隊(duì)的競(jìng)賽畫面，冰壺慣性的大小取決于冰壺的(D)A．位置 B．速度C．受力 D．質(zhì)量解析：慣性是物體的固有屬性，它指的是物體能夠保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故選D?！合胍幌搿徽?qǐng)依據(jù)圖中的情景，說(shuō)明車子所處的狀態(tài)，并對(duì)這種情景做出說(shuō)明。答案：從圖(1)可以看出，乘客向前傾，說(shuō)明乘客相對(duì)車廂有向前運(yùn)動(dòng)的速度，所以汽車在減速。從圖(2)可看出，乘客向后傾，說(shuō)明乘客有相對(duì)車廂向后運(yùn)動(dòng)的速度，說(shuō)明汽車在加速。課內(nèi)互動(dòng)探究細(xì)研深究·破疑解難探究對(duì)牛頓第肯定律的理解┃┃情境導(dǎo)入__■在足球場(chǎng)上，為了不使足球停下來(lái)，運(yùn)動(dòng)員帶球前進(jìn)必需不斷用腳輕輕地踢撥足球(如下圖甲)。又如為了不使自行車減速，總要不斷地用力蹬腳踏板(如下圖乙)。這些現(xiàn)象不正說(shuō)明白運(yùn)動(dòng)須要力來(lái)維持嗎？那為什么又說(shuō)“力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由”？提示：這一問(wèn)題，我們可以這樣思索：假如足球不是在草地上滾動(dòng)，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滾動(dòng)，它將會(huì)滾出比草地上遠(yuǎn)得多的距離，這說(shuō)明白由于阻力的存在才導(dǎo)致足球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變更，足球在草地上滾動(dòng)時(shí)所受阻力大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)很快發(fā)生變更；足球在水泥地面上滾動(dòng)時(shí)所受阻力小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更得慢，但終究還是要停下來(lái)。在盤帶足球時(shí)，人對(duì)足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已經(jīng)變小的運(yùn)動(dòng)速度再變大的作用。自行車的例子也是同樣的道理。這兩個(gè)例子都充分說(shuō)明白阻力能使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更(物體的速度變小)，動(dòng)力也能使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更(物體的速度變大)，即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由，而是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．牛頓第肯定律的物理意義：(1)揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：①力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由：物體受力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就肯定發(fā)生變更，并且產(chǎn)生加速度。②力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由：物體若不受力，它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或者保持靜止?fàn)顟B(tài)。(2)揭示了一切物體都具有的一種屬性——慣性，所以牛頓第肯定律也叫慣性定律。2．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更的三種狀況：(1)速度的方向不變，只有大小變更。(物體做直線運(yùn)動(dòng))(2)速度的大小不變，只有方向變更。(物體做勻速曲線運(yùn)動(dòng))(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生變更。(物體做變速曲線運(yùn)動(dòng))特殊提示(1)牛頓第肯定律所描述的是物體不受外力作用時(shí)的狀態(tài)，與物體所受合外力為零是等效的。(2)牛頓第肯定律不是試驗(yàn)定律，它是在志向試驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的。(3)牛頓第肯定律只適用于慣性參考系中的運(yùn)動(dòng)，在非慣性參考系中不適用。┃┃典例剖析__■典題1依據(jù)牛頓第肯定律下列說(shuō)法中正確的是(C)A．靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，肯定不受任何外力作用B．物體運(yùn)動(dòng)不停止是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔肅．要變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必需有外力作用D．外力停止作用后，物體由于慣性會(huì)很快停下來(lái)思路引導(dǎo)：eq\x(\a\al(牛頓第,肯定律))→eq\x(\a\al(不受力時(shí)靜止或,勻速直線運(yùn)動(dòng)))→eq\x(\a\al(受力時(shí)狀,態(tài)變更))解析：若物體受的合力為零，可能處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；物體運(yùn)動(dòng)不停止是因?yàn)閼T性的緣由，運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持，B錯(cuò)誤；力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由，力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，故C正確；由牛頓第肯定律可知，外力停止作用后，物體由于慣性會(huì)保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故D錯(cuò)誤，故選C。思維升華：牛頓第肯定律巧應(yīng)用(1)由“因”索“果”：在推斷力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系時(shí)，肯定要把握準(zhǔn)牛頓第肯定律的含義，即力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。(2)由“果”索“因”：假如物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更，則物體必定受到不為零的合外力的作用，所以推斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否變更以及如何變更，應(yīng)分析物體的受力狀況。(3)應(yīng)用步驟：應(yīng)用牛頓第肯定律說(shuō)明有關(guān)現(xiàn)象時(shí)，一要看物體原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，二要看物體現(xiàn)在的受力狀況及所受合力是否為零，最終推斷由于物體具有慣性將會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■1．如圖所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明發(fā)覺(jué)：用力推時(shí)，木箱才能運(yùn)動(dòng)；撤去推力，木箱便停下來(lái)。有四位同學(xué)對(duì)此過(guò)程發(fā)表了自己的看法，你認(rèn)為正確的是(D)A．木箱的運(yùn)動(dòng)須要力來(lái)維持B．木箱由靜止到運(yùn)動(dòng)須要力的作用，由運(yùn)動(dòng)到靜止不須要力的作用C．撤去推力，木箱停下來(lái)是木箱具有慣性的表現(xiàn)D．撤去推力，木箱停下來(lái)是由于摩擦力的作用解析：力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確。探究對(duì)慣性概念的理解┃┃情境導(dǎo)入__■錘頭松了，把錘柄的一端在凳子上撞擊幾下，錘頭就套緊了，為什么？試說(shuō)明其中的緣由。提示：錘與柄原來(lái)都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，柄撞在凳子上受到阻力作用，變更了它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就停止了運(yùn)動(dòng)，錘頭由于慣性仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這樣錘頭就接著向前運(yùn)動(dòng)緊套在錘柄上了。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．慣性與質(zhì)量的關(guān)系(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。(2)慣性與物體受力狀況、運(yùn)動(dòng)狀況及地理位置均無(wú)關(guān)。(3)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大。2．慣性與力的關(guān)系(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，因此說(shuō)“物體受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”，“受到慣性力”等都是錯(cuò)誤的。(2)力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越易變更；慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難變更。(3)慣性與物體的受力狀況無(wú)關(guān)。3．慣性與速度的關(guān)系(1)速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，是矢量，慣性是物體本身固有的性質(zhì)，其大小僅由物體質(zhì)量確定。(2)一切物體都有慣性，和物體是否有速度及速度的大小均無(wú)關(guān)。4．慣性與慣性定律的關(guān)系(1)慣性不是慣性定律，慣性沒(méi)有條件限制，是物體的一種固有屬性。(2)慣性定律是物體不受外力作用時(shí)物體運(yùn)動(dòng)所遵守的一條規(guī)律。特殊提示(1)在不受力(或合外力為零)的條件下，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)在受力條件下，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更的難易程度。質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難變更。┃┃典例剖析__■典題2關(guān)于物體的慣性，下列說(shuō)法中正確的是(C)A．運(yùn)動(dòng)速度大的物體不能很快地停下來(lái)，是因?yàn)槲矬w的速度越大，慣性也越大B．靜止的火車啟動(dòng)時(shí)，速度變更慢，是因?yàn)殪o止的物體慣性大的原因C．乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪虻膽T性小D．在宇宙飛船中的物體不存在慣性思路引導(dǎo)：一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性，其大小取決于物體的質(zhì)量，和其他因素?zé)o關(guān)。解析：一切物體都具有慣性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)。慣性是物體本身的一種屬性，與外界因素(受力的大小以及所處的環(huán)境)及自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；靜止的火車啟動(dòng)時(shí)，速度變更緩慢，是因?yàn)榛疖嚨馁|(zhì)量大，慣性大，而不是因?yàn)殪o止的物體慣性大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠滟|(zhì)量小，慣性小，在相同的力的作用下，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)簡(jiǎn)單變更，故C選項(xiàng)正確。思維升華：慣性理解兩留意(1)留意一個(gè)“一切”，即一切物體具有慣性；(2)留意一個(gè)“唯一”，即質(zhì)量是慣性大小的“唯一”量度。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■2．請(qǐng)你用慣性的學(xué)問(wèn)來(lái)說(shuō)明一下為什么在足球場(chǎng)上奔跑的人被絆倒時(shí)是向前趴著倒下，而在雪地上慢走的人滑倒時(shí)，則多是向后仰著摔倒(見下圖)?解析：在探討人絆倒還是滑倒的過(guò)程中，要區(qū)分人各部分的運(yùn)動(dòng)狀況，所以決不能再將人看成質(zhì)點(diǎn)，并對(duì)人各部分運(yùn)動(dòng)狀況分別探討。人被絆倒時(shí)，首先是人的腳由于受力而停止向前，而人的上半身由于慣性仍要前進(jìn)，所以人上半身向前趴著倒下。慢走的人，由于進(jìn)入光滑地面，腳所受阻力突然減小，腳速度加快，而人的上半身由于慣性仍將維持原來(lái)較慢的速度，所以人將向后仰倒。核心素養(yǎng)提升以題說(shuō)法·啟智培優(yōu)易錯(cuò)點(diǎn)：不能正確理解慣性的含義而出錯(cuò)案例殲擊機(jī)在進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)時(shí)要扔掉副油箱，這樣做的目的是