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4.1 伽利略的理想實驗與牛頓第一定律 學案（粵教版必修1）

1．所謂理想實驗，又叫__________，它是人們在思想中塑造的一種理想過程．
2．牛頓第一定律的內容： ___________________________________________________.
3．物體保持原來的勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫______．慣性是物體本身具有的一種屬性，與物體所處的運動狀態______．______是慣性的唯一量度．物體的______越大，慣性越大；______越小，慣性越小．
思考　我們經常提到物體處于什么運動狀態或物體的運動狀態發生了改變等，那么描述物體運動的幾個物理量中哪一個是描述物體運動狀態的標志呢？


一、伽利略的理想實驗
[要點提煉]
1．亞里士多德的觀點
古希臘哲學家亞里士多德根據一些經驗認為力是______物體運動的原因．直到17世紀，意大利著名物理學家伽利略，根據“理想實驗”打破了憑直覺得出的力是______物體運動的原因這一錯誤觀點對人們的束縛．
2．理想實驗：如圖1甲所示，讓小球沿一個斜面從靜止滾下來，小球將滾上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球將____________________．

圖1
如果將斜面傾角變小，如圖乙所示，小球在這個斜面上達到原來的高度就要通過更長的路程．
繼續減小斜面的傾角，如圖丙所示，使它最終成為水平面，小球就再也達不到原來的高度，__________________________________.
3．伽利略的結論：力不是維持物體運動的原因．
4．實驗意義：伽利略理想實驗將可靠的事實和理論思維結合起來，其思維過程采用了“________――設計思路――推斷結論”的方式．
[問題延伸]
1．靜止是不是一種特殊的運動狀態？
　
2．你認為下列情況中物體的運動狀態是否改變？
a．汽車由靜止到開始運行．
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彎．
e．汽車一邊減速一邊拐彎
　
二、牛頓物理學的基石――慣性定律
[問題情境]
我們可以輕松地把一個石子拿起并扔遠，但要拿起并扔遠一個10 kg的鉛球，卻很費力．你說為什么？
　
　
[要點提煉]
1．對牛頓第一定律的理解
(1)物體不受外力時所處的狀態是靜止或勻速直線運動狀態．
(2)物體運動狀態的改變是因為受到力，力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因．
(3)一切物體都具有保持原來運動狀態的特性――慣性．
2．對慣性的理解
(1)慣性與質量的關系
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)慣性與力的關系
①慣性______力，而是物體本身固有的一種性質，因此說“物體受到了慣性作用”、“產生了慣性”、“受到慣性力”等都是錯誤的．
②力是改變物體__________的原因，慣性是維持物體運動狀態的原因．力越大，運動狀態越易改變；慣性越大，運動狀態______改變．
③慣性與物體的受力情況______．
(3)慣性與速度的關系
①速度是表示物體運動快慢的物理量，慣性是物體本身固有的性質．
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.
圖2
例1　科學思維和科學方法是我們認識世界的基本手段．在研究和解決問題的過程中，不僅需要相應的知識，還要注意運用科學的方法．
理想實驗有時更能深刻地反映自然規律．伽利略設想了一個理想實驗，如圖2所示，其中有一個是經驗事實，其余是推論．
①減小第二個斜面的傾面，小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度；②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面；③如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放的高度；④繼續減小第二個斜面的傾角，最后使它成水平面，小球將沿水平面做持續的勻速運動．
請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列____________(只要填寫序號即可)．在上述的設想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論．下列有關事實和推論的分類正確的是(　　)
A．①是事實，②③④是推論
B．②是事實，①③④是推論
C．③是事實，①②④是推論
D．④是事實，①②③是推論
聽課記錄　　

　
變式訓練1　下列運動的物體中，運動狀態始終保持不變的是(　　)
A．勻速直線運動
B．勻變速直線運動
C．圓周運動
D．靜止
例2　關于牛頓第一定律的下列說法中，正確的是(　　)
A．牛頓第一定律是實驗定律
B．牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態的原因
C．慣性定律與慣性的實質是相同的
D．物體的運動不需要力來維持
聽課記錄　　

　
變式訓練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的運動情況
B．不受外力作用時，物體運動狀態保持不變是由于物體具有慣性
C．在水平地面上滑動的木塊最終要停下來，是由于沒有外力來維持木塊的運動
D．物體運動狀態發生變化時，物體必定受到外力的作用
例3　火車在長直水平軌道上勻速行駛，一門窗緊閉的車廂內有人向上跳起，發現仍落回原處，這是因為(　　)
A．人跳起后，車廂內空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動
B．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動
C．人跳起后，車在繼續向前運動，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時間很短，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
變式訓練3　如圖3所示，在一輛表面光滑且足夠長的小車上，有質量為m1和m2的兩個小球(m1>m2)，兩個小球隨車一起運動，當車突然停止運動時，如不考慮其他阻力，則兩個小球(　　)
A．一定相碰
B．一定不相碰
C．不一定相碰
D．無法確定
【即學即練】
1．下列說法正確的是(　　)
A．力是維持物體運動狀態的原因
B．物體受恒力作用時，運動狀態保持不變
C．物體只有在靜止或勻速直線運動時才有慣性
D．慣性越大的物體運動狀態越難改變
2．下列物體的運動狀態沒有發生變化的是(　　)
A．勻速飄落的羽毛
B．勻速拐彎的自行車
C．勻加速起動的火車
D．繞地球勻速運行的航天飛機
3．一架勻速飛行的戰斗機為了能擊中地面上的目標，則投彈的位置應是(　　)
A．在目標的正上方
B．在飛抵目標之前
C．在飛抵目標之后
D．在目標的正上方，但離目標距離近一些
4．下列說法正確的是(　　)
A．一位同學看到某人推不動原來靜止的汽車，他說這是因為這輛車沒有慣性
B．運動越快的汽車越不容易停下來，是因為汽車運動得越快，慣性越大
C．小球由于重力的作用而自由下落時，它的慣性就不存在了
D．物體的慣性僅與物體的質量有關，質量大的物體慣性大，質量小的物體慣性小

圖4
5．如圖4所示，一個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動軌跡是(　　)
A．沿斜面向下的直線
B．豎直向下的直線
C．無規則曲線
D．拋物線

參考答案
課前自主學習
1．假想實驗
2．一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止
3．慣性　無關　質量　質量　質量
思考　速度是描述物體運動狀態的標志．
核心知識探究
一、
[要點提煉]
1．維持　維持
2．上升到原來的高度　而應以恒定的速率永遠運動下去
4．科學猜想
[問題延伸]　1.是．
2．①物體由靜止到運動或者由運動到靜止，運動狀態都發生了改變，如a.
②物體運動時速度的方向沒變，但大小發生了變化，運動狀態也發生了變化，如b、c.
③物體運動時速度的大小沒變，但方向改變了，運動狀態也發生了變化，如d.
④物體運動時速度的大小、方向都發生了變化，運動狀態也發生了變化，如e.
二、
[問題情境]
質量大的物體運動狀態難以改變，而質量小的物體運動狀態容易改變．
[要點提煉]
2．(1)①固有屬性　②質量　質量
(2)①不是　②運動狀態　越難　③無關
解題方法探究
例1　②①③④　B
解析　本題是在可靠事實的基礎上進行合理的推理，將實驗理想化，并符合物理規律，得到正確的結論．而②是可靠事實，因此放在第一步，③①是在斜面上無摩擦的設想，最后推導出理想化的結論④.因此正確順序是②①③④.
變式訓練1　AD　[運動狀態不變是指物體的速度大小和方向都不變的狀態，勻變速直線運動的速度在變化，故B錯誤；圓周運動，其軌跡是圓，速度的方向時刻發生變化，故C錯誤．]
例2　BD　[牛頓第一定律強調了物體在不受力的情況下的運動規律，也說明了在受力時運動狀態的改變，但自然界中不受力的物體是不存在的，故A錯誤；慣性是物體保持原來運動狀態不變的一種性質，慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運動規律，故C錯誤；由牛頓第一定律可知，物體的運動不需要力來維持，但要改變物體的運動狀態，則必須有力的作用，B、D正確．]
變式訓練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將保持靜止狀態或勻速直線運動狀態不變，實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，物體就保持靜止狀態或勻速直線運動狀態不變，所以A選項是正確的；物體的運動并不需要力來維持，而是由物體本身所固有的一種屬性――慣性來維持的，力是改變物體運動狀態的原因，所以選項B、D正確；C選項中木塊最終要停下來的原因是：木塊在運動過程中，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致的，所以C選項是錯誤的．]
例3　D　[牛頓第一定律指出，物體不受外力時，將保持原來的狀態不變，原來靜止的保持靜止，原來是勻速運動的以原來的速度勻速運動．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．原來兩個小球與小車有相同速度，當車突然停止運動時，由于慣性，兩個小球的速度不變，所以不會相碰．]
即學即練
1．D　2.A　3.B　4.D　5.B

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.lg566.com/gaoyi/67922.html

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