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牛顿第一定律、牛顿第三定律教案（新人教版必修1）
资料简介
牛顿第一定律、牛顿第三定律
适用学科
高中物理
适用年级
适用区域
人教版
课时时长（分钟）
60分钟（一对一）
知识点
1. 牛顿第一定律、惯性概念
2. 作用力、反作用力与平衡力的区别
3. 力和运动的关系
4. 伽利略的惯性原理及理想实验
5. 牛顿第三定律
6. 惯性参考系、非惯性参考系
教学目标
1、进一步学习分析物体的受力情况，能结合力的性质和运动状态进行分析。
2、应用牛顿第二定律——解决动力学的两类基本问题
3、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法
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教学重点
牛顿第一定律，牛顿第三定律.
教学难点
会应用其解释物理现象
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教学过程
一、复习预习
历史上关于力和运动的关系有两种不同认识：古希腊哲学家亚里士多德根据人们的直觉经验提出：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要停下来，认为历史维持物体运动所不可缺少的。
伽利略通过实验指出：没有使物体改变速度的力，物体就会保持自己的速度不变。
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二、知识讲解
考点/易错点1
牛顿第一定律
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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(2)意义：
①指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
②指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。
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考点/易错点2
惯性
(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)特点：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
1. 惯性和惯性定律的区别
(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。
(2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。
2．牛顿第一定律的意义
(1)牛顿第一定律描述了物体不受外力时的状态，而物体不受力的情形是不存在的，因此牛顿第一定律不是实验定律。
(2)牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因。
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考点/易错点3
牛顿第三定律
1．作用力和反作用力
两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这个物体也施加了力。力是物体与物体间的相互作用，物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用力。
2．内容
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
3．意义
建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。
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考点/易错点4、
作用力与反作用力的比较：
四
同
同大小
无论在任何情况下，作用力和反作用力必定大小相等
同直线
作用力和反作用力一定在同一条直线上
同性质
作用力和反作用力一定是同一性质的力
同存在
作用力和反作用力总是同时产生，同时变化，同时消失
三
不
同
不同向
作用力和反作用力的方向相反
不同点
作用力和反作用力作用在两个物体上，力的作用点不同
不同效果
作用力和反作用力在两个物体上的作用效果不同
三
无
与物体的种类无关
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关
与相互作用的两物体的运动状态无关
与是否与另外的物体相互作用无关
考点/易错点6
应用牛顿第三定律应注意的问题
①定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。
②牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相互关系”。
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(3)相互作用力与平衡力的比较：
对应名称
比较内容
作用力和反作用力
一对平衡力
不
同
点
受力物体
作用在两个相互作用的物体上
作用在同一物体上
依赖关系
同时产生，同时消失，相互依存，不可单独存在
无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡
叠加性
两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力
两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零
力的性质
一定是同性质的力
可以是同性质的力，也可以是不同性质的力
相同
点
大小方向
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
三、例题精析
【例题1】
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【题干】关于牛顿第一定律的说法正确的是 ( )
A．牛顿第一定律不能在实验室中用实验验证
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
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【答案】BD
【解析】牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受力的情况下所遵循的规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，所以A正确；惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则是反映物体在一定条件下的运动规律，故C不正确；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，所以B、D正确
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【例题2】
【题干】关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是( )
A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变
B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变
C．物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态
D．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同
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【答案】BD
【解析】力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，A错误，B正确；物体不受力或所受合力为零，其运动状态一定不变，处于静止状态或匀速直线运动状态，C错误；物体的运动方向与它所受合力的方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，D正确。
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【例题3】
【题干】下列关于惯性的说法中正确的是( )
A．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
B．汽车速度越大刹车后越难停下来，表明速度越大惯性越大
C．宇宙飞船中的物体处于完全失重状态，所以没有惯性
D．乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小
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【答案】D
【解析】惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态无关，A错误；惯性的大小仅取决于物体的质量，与其速度的大小及运动的时间无关，B错误；处于完全失重状态的物体，失去的不是重力，更不是质量，而是物体对悬挂物或支持物的弹力为零，C错误；乒乓球可以被快速抽杀，是由于它的质量小，即惯性小，D正确，本题答案为D。
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【例题4】
【题干】一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图3－1－3所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱对地面的压力大小为多少？
图3－1－3
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【答案】Ff＋Mg
【解析】环在竖直方向上受力情况如图甲所示，受重力mg和杆给它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff′，
故箱子在竖直方向上受力如图乙所示，受重力Mg，地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff′，
由于箱子处于平衡状态，可得，
FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg。
根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，则FN′＝Ff＋Mg。
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四、课堂运用
【基础】
1、下列对运动的认识正确的是( )
A．亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就静止
B．伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快
C．牛顿认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因
D．伽利略根据理想实验推论出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去
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【答案】BCD
【解析】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，故选项A的说法不对，B、C、D正确。
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2、(2011·浙江高考)如图3－1－1所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是( )
图3－1－1
A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
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【答案】C
【解析】根据牛顿第三定律可知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，选项A错；因为甲和乙的力作用在同一个物体上，故选项B错；根据动量守恒定律有m1x1＝ m2x2，若甲的质量比较大，甲的位移较小，乙先过界，选项C正确；“拔河”比赛的输赢只与甲、乙的质量有关，与收绳速度无关，选项D错误。
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【巩固】
1、在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献。以下选项中符合伽利略和牛顿的观点的是( )
A．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方
B．两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明：物体受的力越大则速度就越大
C．两物体从同一高度做自由落体运动，较轻的物体下落较慢
D．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明：静止状态才是物体不受力时的“自然状态”
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【答案】A
【解析】人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，由于惯性，人具有起跳时车的速度，但由于车是加速的，故人将落在起跳点的后方，这正是伽利略、牛顿的观点，亚里士多德却认为力是维持物体运动的原因，物体受力大运动就快，所以才有轻的物体下落较慢及静止状态才是物体不受力时的“自然状态”等错误看法。只有A选项是伽利略、牛顿的观点，故选A。
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2、一物体受绳子的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改做减速运动。则下列说法中正确的是( )
A．加速前进时，绳子拉物体的力大于物体拉绳子的力
B．减速前进时，绳子拉物体的力小于物体拉绳子的力
C．只有匀速前进时，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小相等
D．不管物体如何前进，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小总相等
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【答案】D
【解析】绳拉物体的力与物体拉绳子的力是一对作用力和反作用力。根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等，方向相反，分别作用在物体上和绳子上，作用力与反作用力的关系与物体的运动状态和作用效果无关。加速前进、匀速前进或减速前进时，绳子拉物体的力都等于物体拉绳子的力，故A、B、C均错，D正确。
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【拔高】
1、如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是( )
A．向左行驶、突然刹车
B．向右行驶、突然刹车
C．向左行驶、匀速直线运动
D．向右行驶、匀速直线运动
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【答案】B
【解析】简化模型如图所示，当小球在虚线位置时，小球、车具有向左的加速度，车的运动情况可能为：向左加速行驶或向右减速行驶，A错误，B正确；当车匀速运动时，无论向哪个方向运动，小球均处于竖直位置不摆动，C、D错误。
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2、抖空竹是人们喜爱的一项体育活动．最早的空竹是两个如同车轮的竹筒，中间加一个转轴，由于外形对称，其重心在中间位置，初玩者能很好地找到支撑点而使之平衡．随着制作技术的发展，如图3所示的不对称的空竹也受到人们的欢迎，现在大多是塑料制成的，也有天然竹木制成的．关于抖空竹，在空气阻力不可忽略的情况下，下列说法中正确的是( )
A．空竹启动前用绳子拉住提起，要保证支持力和重力在同一条直线上
B．空竹的转动是依靠绳子的拉动，绳子与转轴之间的摩擦力越小越好
C．空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和惯性作用
D．空竹从抛起到接住，转速会减小，表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动
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【答案】AD
【解析】题考查牛顿第一定律．空竹启动前用绳子拉住提起，此时要选择恰当的位置，保证支持力和重力在同一条直线上，满足二力平衡的条件，否则空竹就要翻倒从绳子上落下，选项A正确；空竹的转动是利用绳子与转轴之间的摩擦力使其转动，因此绳子选用比较粗糙、摩擦力比较大的比较好，选项B错误；空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和空气阻力的作用，空竹的运动状态发生改变，速度越来越小，然后下落，选项C错误；空竹从抛起到接住，由于空气阻力的作用，转速比抛出前减小，因此表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动，选项D正确。
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五、课程小结
牛顿第一定律，主要从“力和运动的关系”和“惯性”两方面考察。一定要牢记“力是改变物体运动状态的原因”，物体不受合外力，运动状态就不改变，一旦受合外力，运动状态就改变，受不同的合外力，运动状态的改变情况不同。
惯性和质量一样，是物体的本质属性，任何物体在任何位置、任何状态，都具有惯性，惯性的大小只由质量唯一决定。惯性就是物体想保持原来运动状态、速度的性质，比如：人坐在车里，和车一起向前运动，当车突然停止时，人向前的速度没有变，所以人要向前倾。
作用力和反作用力
两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这个物体也施加了力。力是物体与物体间的相互作用，物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用力。
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