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4.1 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)與牛頓第一定律 學(xué)案（粵教版必修1）

1．所謂理想實(shí)驗(yàn)，又叫__________，它是人們?cè)谒枷胫兴茉斓囊环N理想過程．
2．牛頓第一定律的內(nèi)容： ___________________________________________________.
3．物體保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫______．慣性是物體本身具有的一種屬性，與物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)______．______是慣性的唯一量度．物體的______越大，慣性越大；______越小，慣性越�。�
思考　我們經(jīng)常提到物體處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變等，那么描述物體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量中哪一個(gè)是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)志呢？


一、伽利略的理想實(shí)驗(yàn)
[要點(diǎn)提煉]
1．亞里士多德的觀點(diǎn)
古希臘哲學(xué)家亞里士多德根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為力是______物體運(yùn)動(dòng)的原因．直到17世紀(jì)，意大利著名物理學(xué)家伽利略，根據(jù)“理想實(shí)驗(yàn)”打破了憑直覺得出的力是______物體運(yùn)動(dòng)的原因這一錯(cuò)誤觀點(diǎn)對(duì)人們的束縛．
2．理想實(shí)驗(yàn)：如圖1甲所示，讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下來，小球?qū)�滾上另一個(gè)斜面．如果沒有摩擦，小球?qū)�____________________．

圖1
如果將斜面傾角變小，如圖乙所示，小球在這個(gè)斜面上達(dá)到原來的高度就要通過更長(zhǎng)的路程．
繼續(xù)減小斜面的傾角，如圖丙所示，使它最終成為水平面，小球就再也達(dá)不到原來的高度，__________________________________.
3．伽利略的結(jié)論：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．
4．實(shí)驗(yàn)意義：伽利略理想實(shí)驗(yàn)將可靠的事實(shí)和理論思維結(jié)合起來，其思維過程采用了“________――設(shè)計(jì)思路――推斷結(jié)論”的方式．
[問題延伸]
1．靜止是不是一種特殊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？
　
2．你認(rèn)為下列情況中物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變？
a．汽車由靜止到開始運(yùn)行．
b．汽車沿著筆直的公路跑的越來越快了．
c．汽車沿著筆直的公路跑的越來越慢了．
d．汽車沒有減速但拐了一個(gè)彎．
e．汽車一邊減速一邊拐彎
　
二、牛頓物理學(xué)的基石――慣性定律
[問題情境]
我們可以輕松地把一個(gè)石子拿起并扔遠(yuǎn)，但要拿起并扔遠(yuǎn)一個(gè)10 kg的鉛球，卻很費(fèi)力．你說為什么？
　
　
[要點(diǎn)提煉]
1．對(duì)牛頓第一定律的理解
(1)物體不受外力時(shí)所處的狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
(2)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是因?yàn)槭艿搅�，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．
(3)一切物體都具有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性――慣性．
2．對(duì)慣性的理解
(1)慣性與質(zhì)量的關(guān)系
①慣性是物體的__________，一切物體都具有慣性，
②______是物體慣性大小的唯一量度，______越大，慣性越大．
(2)慣性與力的關(guān)系
①慣性______力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，因此說“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力是改變物體__________的原因，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越易改變；慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)______改變．
③慣性與物體的受力情況______．
(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，慣性是物體本身固有的性質(zhì)．
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關(guān).
圖2
例1　科學(xué)思維和科學(xué)方法是我們認(rèn)識(shí)世界的基本手段．在研究和解決問題的過程中，不僅需要相應(yīng)的知識(shí)，還要注意運(yùn)用科學(xué)的方法．
理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，如圖2所示，其中有一個(gè)是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，其余是推論．
①減小第二個(gè)斜面的傾面，小球在這個(gè)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)�滾上另一個(gè)斜面；③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙�到原來釋放的高度；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?qū)⒀厮�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．下列有關(guān)事實(shí)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
聽課記錄　　

　
變式訓(xùn)練1　下列運(yùn)動(dòng)的物體中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)始終保持不變的是(　　)
A．勻速直線運(yùn)動(dòng)
B．勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C．圓周運(yùn)動(dòng)
D．靜止
例2　關(guān)于牛頓第一定律的下列說法中，正確的是(　　)
A．牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律
B．牛頓第一定律說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
C．慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的
D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持
聽課記錄　　

　
變式訓(xùn)練2　以下各說法中不正確的是(　　)
A．牛頓第一定律揭示了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況
B．不受外力作用時(shí)，物體運(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，是由于沒有外力來維持木塊的運(yùn)動(dòng)
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
例3　火車在長(zhǎng)直水平軌道上勻速行駛，一門窗緊閉的車廂內(nèi)有人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回原處，這是因?yàn)?　　)
A．人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)
B．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)
C．人跳起后，車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已
D．人跳起后直到落地，在水平方向上和車始終具有相同的速度
聽課記錄　　


圖3
變式訓(xùn)練3　如圖3所示，在一輛表面光滑且足夠長(zhǎng)的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球(m1>m2)，兩個(gè)小球隨車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，如不考慮其他阻力，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
【即學(xué)即練】
1．下列說法正確的是(　　)
A．力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
B．物體受恒力作用時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變
C．物體只有在靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才有慣性
D．慣性越大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變
2．下列物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有發(fā)生變化的是(　　)
A．勻速飄落的羽毛
B．勻速拐彎的自行車
C．勻加速起動(dòng)的火車
D．繞地球勻速運(yùn)行的航天飛機(jī)
3．一架勻速飛行的戰(zhàn)斗機(jī)為了能擊中地面上的目標(biāo)，則投彈的位置應(yīng)是(　　)
A．在目標(biāo)的正上方
B．在飛抵目標(biāo)之前
C．在飛抵目標(biāo)之后
D．在目標(biāo)的正上方，但離目標(biāo)距離近一些
4．下列說法正確的是(　　)
A．一位同學(xué)看到某人推不動(dòng)原來靜止的汽車，他說這是因?yàn)檫@輛車沒有慣性
B．運(yùn)動(dòng)越快的汽車越不容易停下來，是因?yàn)槠�車運(yùn)動(dòng)得越快，慣性越大
C．小球由于重力的作用而自由下落時(shí)，它的慣性就不存在了
D．物體的慣性僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小

圖4
5．如圖4所示，一個(gè)各面均光滑的劈形物體A放在固定的斜面上，上表面呈水平，在其水平面上放一個(gè)小球B，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是(　　)
A．沿斜面向下的直線
B．豎直向下的直線
C．無規(guī)則曲線
D．拋物線

參考答案
課前自主學(xué)習(xí)
1．假想實(shí)驗(yàn)
2．一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狀態(tài)為止
3．慣性　無關(guān)　質(zhì)量　質(zhì)量　質(zhì)量
思考　速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)志．
核心知識(shí)探究
一、
[要點(diǎn)提煉]
1．維持　維持
2．上升到原來的高度　而應(yīng)以恒定的速率永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去
4．科學(xué)猜想
[問題延伸]　1.是．
2．①物體由靜止到運(yùn)動(dòng)或者由運(yùn)動(dòng)到靜止，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都發(fā)生了改變，如a.
②物體運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的方向沒變，但大小發(fā)生了變化，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也發(fā)生了變化，如b、c.
③物體運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小沒變，但方向改變了，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也發(fā)生了變化，如d.
④物體運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向都發(fā)生了變化，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也發(fā)生了變化，如e.
二、
[問題情境]
質(zhì)量大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變，而質(zhì)量小的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變．
[要點(diǎn)提煉]
2．(1)①固有屬性�、谫|(zhì)量　質(zhì)量
(2)①不是�、谶\(yùn)動(dòng)狀態(tài)　越難　③無關(guān)
解題方法探究
例1�、冖佗邰堋�B
解析　本題是在可靠事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的推理，將實(shí)驗(yàn)理想化，并符合物理規(guī)律，得到正確的結(jié)論．而②是可靠事實(shí)，因此放在第一步，③①是在斜面上無摩擦的設(shè)想，最后推導(dǎo)出理想化的結(jié)論④.因此正確順序是②①③④.
變式訓(xùn)練1　AD　[運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變是指物體的速度大小和方向都不變的狀態(tài)，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度在變化，故B錯(cuò)誤；圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡是圓，速度的方向時(shí)刻發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤．]
例2　BD　[牛頓第一定律強(qiáng)調(diào)了物體在不受力的情況下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也說明了在受力時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，但自然界中不受力的物體是不存在的，故A錯(cuò)誤；慣性是物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故C錯(cuò)誤；由牛頓第一定律可知，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，但要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則必須有力的作用，B、D正確．]
變式訓(xùn)練2　C　[牛頓第一定律描述的是一種理想的情況――物體不受任何外力作用時(shí)將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，實(shí)際的情況是物體都要受到外力的作用，只要物體所受的外力的合力為零，物體就保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，所以A選項(xiàng)是正確的；物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來維持，而是由物體本身所固有的一種屬性――慣性來維持的，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，所以選項(xiàng)B、D正確；C選項(xiàng)中木塊最終要停下來的原因是：木塊在運(yùn)動(dòng)過程中，受到各種摩擦阻力的作用，即木塊受到的外力的合力不為零所導(dǎo)致的，所以C選項(xiàng)是錯(cuò)誤的．]
例3　D　[牛頓第一定律指出，物體不受外力時(shí)，將保持原來的狀態(tài)不變，原來靜止的保持靜止，原來是勻速運(yùn)動(dòng)的以原來的速度勻速運(yùn)動(dòng)．人向上跳起后在水平方向上不受力，因此，在跳起至落地的過程中，人在水平方向上和車具有相同的速度．]
變式訓(xùn)練3　B　[小車表面光滑，因此小球在水平方向上沒有受到外力作用．原來兩個(gè)小球與小車有相同速度，當(dāng)車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，兩個(gè)小球的速度不變，所以不會(huì)相碰．]
即學(xué)即練
1．D　2.A　3.B　4.D　5.B

本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.douzifanli.com/gaoyi/67922.html

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