1、41 牛顿第一定律牛顿第一定律 学习目标 1.理解牛顿第一定律的内容和意义.2.明确惯性的概念， 会用惯性解释有关现象.3. 知道质量是惯性大小的唯一量度 一、伽利略的理想实验和牛顿的总结 1伽利略的理想实验 (1)斜面实验：如图 1 所示，让一个小球从斜面的顶端由静止向下运动，紧接着冲上另一个对 接斜面如果没有摩擦，这个小球将达到跟原来同样的高度；如果减小对接斜面的倾斜度， 小球仍会达到同一高度，但经过的路程会更长些如果不断减小对接斜面的倾斜度，小球经 过的路程就会越来越长当把对接的斜面变成水平面，这时既没有使小球加速的因素，也没 有使它减速的因素，小球将以恒定的速度永远运动下去 图 1 (
2、2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因 2牛顿第一定律 (1)牛顿第一定律的内容：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 改变运动状态为止 (2)惯性 物体保持匀速直线运动或静止状态的特性叫做惯性牛顿第一定律又叫做惯性定律 二、惯性有大小吗 1惯性是一切物体的固有属性 2物体的质量越大，其运动状态越难改变，表明它的惯性也越大所以物体的惯性是有大小 的，物体的质量就是惯性大小的量度 1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了力是维持物体运动的原因( ) (3)由牛顿第一定律可知，做加速直线运动的物体
3、所受外力全部消失时，物体立刻静 止( ) (4)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动( ) (5)速度越大，物体的惯性越大( ) (6)受力越大，物体的惯性越大( ) 2前进中的大巴车突然刹车时，乘客向_倾倒；在匀速直线运动的火车上竖直跳起， 人会落在_(选填“原来位置”“原位置前”或“原位置后”) 答案 前 原来位置 一、伽利略理想实验 导学探究 在伽利略的理面实验的各个过程中(如图 2 所示)，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出 的？ 图 2 答案 小球由静止状态从斜面上滚下， 可以滚上另一斜面， 是实验事实， 可以通过实验完成， 其余各个结论是由推理得出的，不可以用实验完成
4、知识深化 1理想实验是一种思维活动，虽然它是抽象思维中设想出来的，在实验室无法验证，但它建 立在可靠的事实基础上，以物理事实为依据，经过科学抽象和逻辑推理，从而深刻揭示了物 理现象的本质，理想实验反映了一种重要的物理思想 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，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 理想实验有时更能深刻地反映自然规律如图 3 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 3 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
5、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：_(填数字序号) (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_(填选项前的字母) A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 针对训练 1 (多选)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，
6、下列说法正确的是( ) A只要接触面足够光滑，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利用气垫导轨，就能使实验成功 D虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的 答案 ABD 二、牛顿第一定律 导学探究导学探究 (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原来的
7、速度沿 直线永远运动下去，即运动状态不变 知识深化 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改变 2对牛顿第一定律的理解 (1)定性揭示了力和运动的关系： 力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因 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 (3)牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学抽 象和逻辑推理得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的 (4)牛顿第一定律无
8、法用实验直接验证它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态 (多选)下列说法正确的是( ) A牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律 B牛顿第一定律说明力是维持物体运动状态的原因 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 ACD 解析 牛顿第一定律的含义：不受外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；牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因，故 A、C、D 正 确，B 错误 针对训练 2 (2019 黑龙江四校联考)关于牛顿第一定律(惯性定律)，下列理解正确的是( ) A向上抛
9、出的物体，在向上运动的过程中，一定受到向上的作用力，否则不可能向上运动 B汽车在运动过程中，速度大时的惯性一定比速度小时的惯性大 C牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是 错的 D牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证 答案 D 解析 向上抛出的物体，由于惯性继续向上运动，故 A 错误；惯性只取决于物体的质量，质 量越大，惯性越大，故 B 错误；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，并不 是实验定律，但它是正确的，故 C 错误，D 正确 三、惯性 导学探究导学探究 (1)如图 4 所示， 公交车在运行时突然急刹车，
10、车内乘客身体为什么会向前倾倒？ 图 4 (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大”，这 种说法对吗？为什么？ 答案 (1)乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作 用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒 (2)不对惯性大小只与质量有关，与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 知识深化 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
11、出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思 (2)在受力的条件下，惯性的大小表现为运动状态改变的难易程度质量越大，惯性越大，运 动状态越难改变 关于物体的惯性，以下说法正确的是( ) 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，匀速运动时人没有惯性 C在同样大小的刹车力作用下，超载车更不容易停下来，是因为超载车惯性大 D在沿长直水平轨道匀速运动的火车上，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
12、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；一切物体都具有惯 性，不论物体处于加速、减速还是匀速运动状态，B 错误；超载车质量大，保持原来运动状 态的本领强，惯性大，C 正确；人向上跳起后，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，因此仍落在车厢内原处，D 错误 针对训练 3 (2019 太原市高一期末)从惯性的角度对生活中的现象进行分析，下列解释正确 的是( ) A赛车的速度可以超过螺旋桨飞机的速度，这表明质量小的物体可以获得大惯性 B射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件
13、棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了 C火车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 D摩托车转弯时车手要控制适当的速度和角度，也就是调控人和车的惯性 答案 C (多选)(2019 大同市铁路一中高一上学期)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 5 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 5 A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 若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随小车开始向左加速，根据牛 顿第一定
14、律可知，碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向 右洒出，选项 A 错误，B 正确；若小车突然向左减速运动，碗随小车一起开始向左减速，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； 若小车原来向右匀速运动， 突然向右减速运动， 碗随小车开始向右减速， 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)(多选)如图 6 所示是伽利略的“理想实验”，根据该实验，下列说法正 确的是( ) 图 6 A该实验为牛顿第一定律的提出提供
15、了有力的实验依据 B该实验是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果并不可信 C该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论 D该实验说明物体的运动不需要力来维持 答案 AD 解析 该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据，故 A 正确；虽然是借助想象的 实验，但它是建立在可靠的实验基础上，其结果是可信的，故 B 错误；伽利略由此推翻了亚 里士多德的观点，认为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，故 C 错 误，D 正确 2(对牛顿第一定律的理解)(多选)(2019 鹤岗第一中学高一上月考)关于力和运动的关系，下 列说法正确的是( ) A力是维
16、持物体运动状态的原因 B物体的惯性是指物体在不受外力作用时仍保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 C没有力的作用，物体只能处于静止状态或匀速直线运动状态 D要改变物体的运动状态，必须有力的作用 答案 BCD 解析 力不是维持物体运动状态的原因， 力是改变物体运动状态的原因， 故 A 错误， D 正确； 惯性是指物体总有保持原有运动状态不变的性质，原有运动状态包括静止状态和匀速直线运 动状态，故 B 正确；由牛顿第一定律可知 C 正确 3(对惯性的理解)关于惯性的大小，下列说法正确的是( ) A两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，所以速度大的物 体惯性大 B两个物体
17、的质量相同，惯性就一定相同 C推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大 D在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小 答案 B 解析 惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，质量相同的物体惯性相同，A 错 误，B 正确；推动静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，是由于最大静摩擦力 大于滑动摩擦力，不是由于静止的物体惯性大，同一物体在静止时与运动时的惯性相同，C 错误；同一物体的质量不变，在月球上和地球上惯性一样大，D 错误 4(惯性的应用)下列关于惯性的说法正确的是( ) A高速行驶的汽车紧急刹车时，乘客向前倾倒，说明乘客具有惯性 B把手中的球由静止释放，球竖直下落，说明球没有惯性 C运动员投掷标枪时，用力越大，标枪飞行越远，说明力越大则惯性越大 D短跑比赛，运动员通过终点后很难停下来，说明速度越大则惯性越大 答案 A 解析 惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质， 惯性大小只与物体的质量有关， 与物体的运动状态、受力情况等均无关，一切物体在任何时刻、任何情况下都具有惯性，选 项 A 正确