1、第第 1 1 节节 牛顿第一运动定律牛顿第一运动定律 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道力与运动之间的关系。 2.能理解理想实验法的意义，根据 惯性的特点解释生活中的惯性现 象。 3.能理解牛顿第一定律的内涵。 1.科学思维 能领悟理想实验的科学推理方法及其意义； 能从不同的角度解决动力学问题。 2.关键能力 科学推理能力。 一、力与运动的关系 1力与运动的关系 (1)几种观点 代表人物 主要观点 亚里士多德 有外力的作用时物体才能运动，要维持物体的运动就需要外力 伽利略 力不是维持物体运动的原因 笛卡儿 如果运动中的物体没有受到力的作用，运动物体将继续以原来的速 度沿直线运动 (2)
2、伽利略的理想实验：让一个小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右 侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地点。减小第二个斜 面的倾角，小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但它要运动得远些。继续减小 第二个斜面的倾角，球到达同一高度时就会运动得更远。若将第二个斜面放平， 球将永远运动下去。如图所示。 伽利略“理想实验”的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法：在 实验的基础上，进行合理外推。 2结论：力不是维持物体运动的原因。 【判一判】 (1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。() (2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。() (3)笛卡儿认为若没有力作用
3、，物体的运动状态就不会改变。() 二、牛顿第一运动定律及其意义 1牛顿第一运动定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力 迫使它改变这种状态。 2惯性：任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性。 3惯性与质量：质量大的物体惯性大。质量是描述物体惯性大小的物理量。 说明：惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。 【想一想】 公路上奔驰的汽车，速度越大，刹车时停下来所用的时间越长，这能说明速度越 大惯性越大吗？说明原因。 答案 不能，因为质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，运动状态越难改变。 由 v202as 知，刹车位移和初速度的二次方成正比，汽车速度越大，刹车位移越 长，
4、但是汽车质量不变，惯性不变。 探究 1 对牛顿第一运动定律的理解 情境导入 如图所示，让一个小车从同一斜面上滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃 板，水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象。 (1)实验观察到什么现象，说明了什么问题？ (2)如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？ (3)以上实验揭示了力和运动之间是什么关系？ 答案 (1)水平面越光滑，小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的 原因。 (2)如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去。 (3)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。 归纳拓展 1牛顿第一运动定律的物理意义 (1)揭示了力与运动的关系
5、力是改变物体运动状态的原因：物体受到力的作用，它的运动状态就一定发生 改变，并且产生加速度。 力不是维持物体运动状态的原因：物体若不受力，它将保持匀速直线运动或者 静止状态。 (2)揭示了一切物体都具有的一种属性惯性，所以牛顿第一运动定律也叫惯 性定律。 2物体运动状态改变的三种情况 (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。 【例 1】 (多选)(2021 河南洛阳市高一上学期期末)关于牛顿第一定律，以下说 法正确的是( ) A牛顿第一定律又叫惯性定律 B牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论 C牛顿第一定律说明一切物体
6、都有惯性 D牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态 答案 ACD 解析 牛顿第一定律是在实验的基础上进一步地推理概括出来的科学理论， 而不 是直接通过实验得出的，故 B 错误；牛顿第一定律既提出了物体不受力作用时 的运动规律，即惯性定律，又提出了力是改变物体运动状态的原因，故 A、C、 D 正确。 【针对训练 1】 (多选)(2021 山东省日照高一上学期检测)“复兴号”高铁在某 段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的 水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是 ( ) A高铁匀速向左运动 B高铁可能突然向左加速运动 C高铁可能突然向
7、左减速运动 D高铁可能突然向右减速运动 答案 BD 解析 如果高铁正在向左匀速运动，突然加速，则碗中的水由于惯性仍保持原有 的速度，就会向右洒出，故 B 正确；如果高铁正向右匀速运动，突然减速，则 碗中的水由于惯性仍保持原来的速度，就会向右洒出，故 D 正确。 探究 2 对惯性的理解与应用 情境导入 (1)如图甲所示，公交车突然快速启动时，车上站着的乘客身体为什么会向后倾 倒？ (2)如图乙所示， 公交车在运行时突然急刹车， 车内乘客身体为什么会向前倾倒？ 答案 (1)当公交车由静止突然快速启动时，乘客的下半部分受到车的摩擦力作 用也随车运动，而上半部分由于要保持原来的静止状态，故向后倾倒。
8、(2)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。 归纳拓展 1惯性与质量的关系 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。 2惯性与力的关系 (1)惯性不是力，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力” 等说法都是错误的。 (2)力是改变物体运动状态的原因。惯性是维持物体运动状态的原因。力越大， 物体的运动状态越容易改变；惯性越大，物体的运动状态越难改变。 (3)惯性与物体的受力情况无关。 3惯性与速度的关系 (1)速
9、度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的属性。 (2)一切物体都有惯性，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及 速度的大小无关。 提示： 运动的物体总要保持运动，物体的惯性总是以保持“原状”或者反抗“改 变”两种形式表现出来。 【例 2】 (2021 甘肃兰州市第二片区高一上学期期末)关于惯性，下列说法中正 确的是( ) A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 B物体运动速度大时惯性大 C质量是惯性大小的唯一量度 D体积越大的物体惯性越大 答案 C 解析 惯性的大小只与物体的质量有关， 质量越大惯性越大， 质量越小惯性越小， 质量是惯性大小的唯一量度，故选项 C 正确。
10、【针对训练 2】 如图所示的情形中，关于物体惯性的说法正确的是( ) A战斗机需要及时抛掉副油箱是为了减小惯性 B长征火箭搭载飞船升空过程中惯性不断增大 C轿车乘坐人员必须系安全带是为了减小惯性 D精彩刺激的水上飞行器表演的演员没有惯性 答案 A 解析 战斗机及时抛掉副油箱是为了减轻质量， 减小惯性， 提高了飞机的灵活性， 故 A 正确；长征火箭搭载飞船升空过程中质量不断减小，惯性不断减小，故 B 错误；惯性大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，轿车乘坐人员必须系安 全带是为了减小车辆碰撞过程中对人的二次伤害， 不改变人的惯性， 故 C 错误； 惯性大小的唯一量度是物体的质量，与物体的速度大
11、小，与物体的速度是否变化 无关。精彩刺激的水上飞行器表演的演员质量不变，惯性不变，故 D 错误。 1(伽利略理想实验)(2021 陕西高陵区高一月考)如图所示，为现代人在实验室 所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图。 实验中把小球从左侧斜面的某个位 置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相 邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在 右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验，以下叙述 正确的是( ) A小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论 是正确的 B小球最终也会在右侧水平面上停下来，
12、表明“力是维持物体运动的原因”的 结论是正确的 C 因为没有绝对光滑的斜面或者平面， 所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力， 小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的 D上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结 论是正确的 答案 D 解析 小球冲上右侧斜面后做减速运动， 表明“力是维持物体运动的原因”的结 论是错误的，故 A 错误；小球最终也会在右侧水平面上停下来，是由于受到摩 擦力的作用的原因，故 B 错误；因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利 略提出的“如果没有摩擦阻力， 小球将在水平面上永远运动下去”的结论是一种 理想的推论，但是却有着非常重要的现实意
13、义，它开创了物理学研究的新方法， 故 C 错误；上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下 去”的结论是正确的，故 D 正确。 2(牛顿第一定律的理解)牛顿是近代科学的开创者，他一生致力于科学研究， 有许多重大发明，为科学事业做出了巨大的贡献，他提出的牛顿运动三定律成为 经典力学的基础。由牛顿第一定律可知( ) A合力停止作用后，物体就会慢慢停下来 B物体的速度改变时，一定受到合力的作用 C物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性 D力是改变物体运动状态的原因，也就是改变物体惯性的原因 答案 B 解析 合力停止作用后，物体速度保持不变， 故 A 错误；力是改变速度的原因， 物体
14、的速度改变时，合力一定不为零，故 B 正确；惯性是物体的固有属性，与 运动状态无关，故 C 错误；力是改变物体运动状态的原因，惯性大小只与物体 的质量有关，与受力无关，故 D 错误。 3(惯性的理解)一辆公交车在行驶中，一条小狗突然横穿马路，司机本能地急 刹车，导致乘客身体往前倾。关于这个现象，下列说法正确的是( ) A乘客身体前倾是因为具有惯性 B乘客随汽车运动时才具有惯性 C汽车速度越大，则乘客惯性越大 D乘客身体前倾程度越大，则乘客惯性越大 答案 A 解析 司机急刹车时，由于摩擦力作用，乘客的脚随车停止运动，但由于惯性， 上身仍向前运动，因此出现身体前倾，这是由于惯性造成的，A 正确；惯
15、性大小 的唯一量度就是质量，质量大的惯性大，与物体的形状，运动状态等其它因素无 关，B、C、D 错误。 4 (牛顿第一定律的应用)如图所示， 甲车快速倒车时车尾撞上静止的乙车车头， 导致两车司机受伤。根据牛顿运动定律，下列情形最有可能出现的是( ) A甲司机胸部受伤 B乙司机胸部受伤 C两位司机都是背部受伤 D两位司机都是胸部受伤 答案 B 解析 甲车向后倒车撞到乙车上而停止运动，甲车司机相对于甲车向后运动，甲 车司机由于惯性继续向后运动而使背部受伤。乙车静止，乙车车头由于受到撞击 而导致乙车向后运动，乙车司机相对于乙车向前运动，所以乙车司机由于惯性保 持静止而和乙车的方向盘相碰，造成乙车司机胸部受伤，故 B 正确，A、C、D 错误。