4.1 伽利略的理想实验与牛顿第一定律 学案（含答案）

1、第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律学习目标 1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法. 2.理解牛顿第一定律的内容及意义.3.明确惯性的概念，会解释与惯性有关的现象一、伽利略的理想实验1亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因2伽利略的理想实验(1)斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到轨道另一边与原来的释放高度相同的点减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同当第二个斜面放平，小球将永远运动下去(2)推理结论：力不是(填“是”或“不是”)维持物体运动的原因(3)意义：伽利略构想的理想实验以可靠的事实为

2、基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起，其科学研究的方法有力地推动了科学发展二、牛顿第一定律1牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止，这就是牛顿第一定律(2)意义：说明了力不是维持(填“改变”或“维持”)物体运动的原因，而是改变(填“改变”或“维持”)物体运动的原因2惯性(1)定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性牛顿第一定律又叫做惯性定律(2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性判断下列说法的正误(1)伽利略的理想实验是永远无法做到的()(2)伽利略的理想实验说明力是维持物体运动的原因()(3)牛顿第一定律

3、是由实验直接归纳总结得出的()(4)由牛顿第一定律可知，当一个做匀加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体将立刻停止运动()(5)速度越大，物体的惯性越大()(6)受力越大，物体的惯性越大()一、对伽利略理想实验的理解伽利略的斜面实验的各个过程，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？答案小球从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论均是由推理得出的，不可以用实验完成1伽利略的理想实验推论：一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去2理想实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素

4、，从而更深刻地揭示了自然规律伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合例1理想实验有时更能深刻地反映自然规律如图1所示，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论图1减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度；两个斜面对接，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，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：_(填写序号即可)(2)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关于事实和推论的分类正确的是_A

5、是事实，是推论B是事实，是推论C是事实，是推论D是事实，是推论答案(1)(2)B解析步骤是理想实验的实验基础，属于可靠的事实，在此基础上利用推理，先得到小球不受阻力作用将上升到原来释放时的高度的推论，再设想减小第二个斜面的倾角直至第二个斜面成为水平面时，得到小球将匀速运动的推论所以正确的排列顺序是，正确的分类是是事实，是推论二、对牛顿第一定律的理解(1)日常生活中，我们有这样的经验：马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来，是否有力作用在物体上物体才能运动呢？马不拉车时，车为什么会停下来呢？(2)如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上运动的物体的运动状态会改变吗？答案(1)不是因为车

6、受到阻力的作用(2)如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上运动的物体将保持这个速度沿直线永远运动下去1运动状态改变即速度发生变化，有三种情况(1)速度的方向不变，大小改变(2)速度的大小不变，方向改变(3)速度的大小和方向同时发生改变2对牛顿第一定律的理解(1)定性说明了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，或者说力是产生加速度的原因，而不是维持物体运动状态的原因物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性惯性因此牛顿第一定律也叫惯性定律例2关于牛顿第一定律，下列说法中错误的是()A牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律

7、B牛顿第一定律就是惯性C不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性D物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用答案B解析牛顿第一定律有三层含义：不受力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，这是由于一切物体都具有惯性；受到力的作用时，物体的运动状态就要发生变化，从而揭示出力是改变物体运动状态的原因；指出了物体在不受力时的运动状态，故选项A、C、D正确；牛顿第一定律并不是惯性，惯性是物体的一种固有属性，而牛顿第一定律是物体的运动规律，两者是不同的概念，不可混为一谈，选项B错误牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，同时揭示了力和运动的

8、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.分析此类问题时要注意牛顿第一定律与惯性的区别.针对训练1下列说法正确的是()A牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象D由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用答案C解析牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理外推、归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象，故C正确；物体静止时不受外力或所受合外力为零，故D错误三、惯性的理解和

9、应用(1)自行车比赛中，高速行进的自行车受到障碍物阻碍，人会向哪倒地？这是什么原因造成的？(2)“同一物体在地球上的重力比在月球上大，所以物体在地球上的惯性比在月球上的大”，这种说法对吗？为什么？答案(1)向前这是因为人具有惯性(2)不对惯性只与质量大小有关，与地理位置无关虽然物体在地球上的重力比在月球上大，但物体的质量不变，即惯性不变1惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性2物体惯性的大小由质量决定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大小无关3惯性的表现(1)在不受力的条件下，惯性表现出“保持”原来的运动状态，有“惰性”的意思(2)在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难

10、易程度质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变例3关于物体的惯性，以下说法中正确的是()A物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大B汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会往外甩，而汽车匀速前进时，车上的人感觉平稳，说明突然减速和拐弯时人有惯性，匀速运动时没有惯性C在同样大小的力的作用下，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大D在长直水平轨道上匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回原处，这是因为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后距离太小，不明显而已答案C解析物体的惯性大小只由质量决定，与物体的速度大小无关，A错误；一切

11、物体均有惯性，不论物体处于加速、减速还是匀速状态，B错误；同样大小的力作用于物体上，运动状态越难改变，说明物体保持原来运动状态的本领越大，惯性也越大，C正确；向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于惯性，人在水平方向的速度不变，与车速相同，因此仍落在车厢原处，D错误针对训练2打水漂是人类最古老的游戏之一(如图2)，仅需要一块小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平抛出，瓦片擦着水面飞行，瓦片不断地在水面上向前弹跳，直至下沉下列判断正确的是()图2A飞出时的初速度越大，瓦片的惯性一定越大B飞行时所用时间越长，瓦片的惯性一定越大C飞出去的距离越长，瓦片的惯性一定越大D瓦片的质量越大，惯性一定越大答案

12、D解析惯性是物体本身的一种性质，惯性的大小只与物体的质量有关，所以瓦片的质量越大，惯性一定越大，与初速度、时间、飞行距离等因素无关，故A、B、C错误，D正确例4(多选)(2019大同铁路一中高一上学期期末)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗若突然发现碗中的水向右洒出，如图3所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是()图3A小车匀速向左运动B小车可能突然向左加速运动C小车可能突然向左减速运动D小车可能突然向右减速运动答案BD解析若车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随车开始向左加速，根据牛顿第一定律可知，碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗

13、向右运动，水向右洒出，选项A错误，B正确；若车突然向左减速运动，碗随车一起开始减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性，仍保持向左的匀速运动，水相对于碗向左运动，水向左洒出，选项C错误；若车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随车开始向右减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向右洒出，选项D正确.1(伽利略的理想实验)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

14、用气垫导轨，就能使实验成功D要使物体运动就必须有力的作用，没有力的作用物体就静止答案B解析理想实验在实际情况下是永远不能实现的，其条件永远是理想化的，选项B正确；即使接触面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度，选项A错误；利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条件，仍然存在一定的阻力，只不过阻力很小而已，选项C错误；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，选项D错误2(牛顿第一定律的理解)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是()A力是维持物体运动的原因，不受力的物体将保持静止，比如自行车B物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用C物体如果向正北方向运动，其受外力方向必须指向正

15、北D不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，而受力的物体运动状态一定改变答案B解析根据牛顿第一定律的内容可以判断力是改变物体运动状态的原因，不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，故A错误，B正确；若物体向正北方向做匀速直线运动，则物体不受力或所受合外力为零，C错误；物体受到力的作用，若合外力为零，则物体也可以保持运动状态不变，故D错误3.(牛顿第一定律的应用)如图4，水平桌面上有一光滑的木块，木块上表面水平，木块上有一光滑小球，快速向右推动木块，小球可能落在桌面上的()图4AA点 BB点 CO点 D无法确定答案C解析小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的运动状态不变，在重力的作用下，小球落在O点故选C.4(对惯性的理解)物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性下列有关惯性的说法中，正确的是()A乘坐汽车时系好安全带可减小惯性B运动员跑得越快惯性越大C宇宙飞船在太空中也有惯性D汽车仅在刹车时才有惯性答案C解析乘坐汽车时系好安全带，不是可以减小惯性，而是在紧急刹车时可以防止人由于惯性飞离座椅，所以A错误；质量是物体惯性大小的唯一量度，与物体的速度的大小无关，所以B、D错误；一切物体都有惯性，在太空中宇宙飞船的质量是不变的，所以其惯性也不变，所以C正确