1牛頓第一定律[學習目標]1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義.2.明確慣性的概念，會用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象，知道質(zhì)量是慣性大小的唯一量度．一、理想實驗的魅力1．亞里士多德認為：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在某個地方．2．伽利略的理想實驗(1)斜面實驗：如圖所示，讓一個小球沿斜面從靜止狀態(tài)開始運動，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球?qū)⒌竭_原來的高度．減小第二個斜面的傾角，小球運動的距離更長，但所到達的高度相同．當?shù)诙€斜面最終變?yōu)樗矫鏁r，小球?qū)⒂肋h運動下去．(2)推理結(jié)論：力不是(選填“是”或“不是”)維持物體運動的原因．3．笛卡兒的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向．二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律的內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．2．慣性(1)物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性．牛頓第一定律也被叫作慣性定律．(2)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．三、慣性與質(zhì)量物體慣性大小僅與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，慣性大小與物體是否運動、運動快慢等因素均無關(guān)．1．判斷下列說法的正誤．(1)伽利略的理想實驗是永遠無法實現(xiàn)的．(√)(2)伽利略的理想實驗說明了力是維持物體運動的原因．(×)(3)由牛頓第一定律可知，做加速直線運動的物體所受外力全部消失時，物體立刻靜止．(×)(4)物體從豎直向上運動的氣球上掉落后，立即向下運動．(×)(5)速度越大，物體的慣性越大．(×)(6)受力越大，物體的慣性越大．(×)2．前進中的大巴車突然剎車時，乘客向________傾倒；在勻速直線運動的火車上豎直跳起，人會落在____________(選填“原來位置”“原位置前”或“原位置后”)．答案前原來位置一、伽利略理想實驗導(dǎo)學探究在伽利略的斜面實驗的各個過程中(如圖所示)，哪些可以通過實驗完成？哪些是推理得出的？答案小球由靜止狀態(tài)從斜面上滾下，可以滾上另一斜面，是實驗事實，可以通過實驗完成，其余各個結(jié)論是由推理得出的，不可以通過實驗完成．知識深化1．理想實驗的推論一切運動著的物體在沒有受到外力的時候，它的速度將保持不變，并且一直運動下去．2．理想實驗的意義(1)伽利略理想實驗是以可靠的實驗事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律．(2)伽利略理想實驗是把實驗和邏輯推理相結(jié)合的一種科學研究方法．例1理想實驗有時更能深刻地反映自然規(guī)律．如圖所示，伽利略設(shè)想了一個理想實驗，其中有一個是實驗事實，其余是推論．①減小第二個斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度；②兩個斜面對接，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面；③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度；④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運動．(1)請將上述理想實驗的設(shè)想步驟按照正確的順序排列：________(填數(shù)字序號)．(2)在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論．下列關(guān)于事實和推論的分類正確的是________(填選項前的字母)．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是推論答案(1)②③①④(2)B解析步驟②是理想實驗的實驗基礎(chǔ)，屬于可靠的事實，在此基礎(chǔ)上利用推理，先得到小球不受阻力作用將上升到原來釋放時的高度的推論，再設(shè)想減小第二個斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度，繼續(xù)減小第二個斜面的傾角直至第二個斜面成為水平面，得到小球?qū)蛩龠\動的推論．所以正確的順序排列是②③①④，②是事實，①③④是推論．二、牛頓第一定律導(dǎo)學探究如圖所示是冰壺在冰面上運動的情景．冰壺比賽過程中，運動員在冰壺前面擦掃冰面，可以使表面冰層融化，形成一層薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行得更遠．(1)圖中的冰壺為什么會停下來？這說明了什么問題？(2)試猜想如果冰壺不受外力作用將處于什么狀態(tài)？(3)從(1)、(2)兩個問題中，我們能得到什么結(jié)論？答案(1)冰壺停下來是因為受到了冰面的摩擦力的作用．說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因．(2)冰壺原來靜止，不受外力作用時，仍然靜止；冰壺原來運動，不受外力作用時將保持勻速直線運動狀態(tài)．(3)物體不受外力作用或所受合力為零時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)．知識深化1．運動狀態(tài)改變即速度發(fā)生變化，有三種情況：(1)速度的方向不變，大小改變．(2)速度的大小不變，方向改變．(3)速度的大小和方向同時改變．2．對牛頓第一定律的理解(1)定性揭示了力和運動的關(guān)系：①力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因．②物體不受外力時的運動狀態(tài)：勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)．(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性．因此牛頓第一定律也叫慣性定律．(3)牛頓第一定律是牛頓在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上得出的，是在理想實驗的基礎(chǔ)上加以科學抽象和邏輯推理得到的，但其得到的一切結(jié)論經(jīng)過實踐證明都是正確的．(4)牛頓第一定律無法用實驗直接驗證．它所描述的是一種理想狀態(tài)，即不受外力的狀態(tài)．例2(2021·吉林油田高級中學高一期中)關(guān)于牛頓第一定律，下列說法中正確的是()A．牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的B．不受力作用的物體是不存在的，故牛頓第一定律的建立毫無意義C．牛頓第一定律表明，力是維持物體運動的原因D．物體不受力的作用一定處于靜止狀態(tài)答案A解析牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，故A正確；不受力作用的物體是不存在的，合力為零的物體也適用于牛頓第一定律，故B錯誤；牛頓第一定律表明，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故C錯誤；物體不受力的作用也可能處于勻速直線運動狀態(tài)，故D錯誤．針對訓(xùn)練(多選)關(guān)于牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊的運動D．奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)答案ABD解析牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態(tài)，即總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，A、B正確；牛頓第一定律揭示了力和運動的關(guān)系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因，在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于摩擦力的作用改變了木塊的運動狀態(tài)；奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用而改變了原來的運動狀態(tài)，C錯誤，D正確．三、慣性導(dǎo)學探究(1)如圖所示，公交車在運行時突然急剎車，車內(nèi)乘客身體為什么會向前傾倒？(2)“同一物體在地球上的重力比在月球上大，所以物體在地球上的慣性比在月球上大”，這種說法對嗎？為什么？答案(1)乘客隨車一起運動，當急剎車時，車停止運動，乘客的下半部分受到車的摩擦力作用也隨車停止運動，而上半部分由于要保持原來的運動狀態(tài)，故向前傾倒．(2)不對．慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，與位置無關(guān)．雖然物體在地球上的重力比在月球上大，但物體的質(zhì)量不變，即慣性不變．知識深化1．慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．2．物體慣性的大小由質(zhì)量決定，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，與是否受力無關(guān)，與物體的速度大小無關(guān)．3．慣性的表現(xiàn)(1)在不受力的條件下，慣性表現(xiàn)出維持其原來運動狀態(tài)的“能力”，有“惰性”的意思．(2)在受力的條件下，慣性的大小表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度．質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難改變．例3(2022·無錫市高一期末)關(guān)于慣性，下列說法正確的是()A．汽車的速度越大，它的慣性就越大B．同一物體運動時的慣性大于靜止時的慣性C．各種機床的底座做得很笨重，目的是增大慣性D．“嫦娥五號”衛(wèi)星在地球上的慣性與它繞月球飛行時的慣性不同(燃料消耗忽略不計)答案C解析物體的慣性大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變慣性不變，與運動狀態(tài)無關(guān)，與所處的地理位置無關(guān)，A、B、D錯誤；各種機床的底座做得很笨重，目的是增大慣性，使其靜止的狀態(tài)不易改變，C正確．例4(多選)在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，小車上固定著盛滿水的碗．若突然發(fā)現(xiàn)碗中的水向右灑出，如圖所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運動，下列描述正確的是()A．小車勻速向左運動B．小車可能突然向左加速運動C．小車可能突然向左減速運動D．小車可能突然向右減速運動答案BD解析若小車勻速向左運動，小車、碗、水速度相同且不變，三者無相對運動，水不會灑出，選項A錯誤；若小車原來向左勻速運動，突然開始向左加速運動，碗隨小車開始向左加速，根據(jù)牛頓第一定律可知，碗中的水由于慣性仍保持原來的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運動，水向右灑出，選項B正確；若小車突然向左減速運動，碗隨小車一起開始向左減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性，仍保持向左的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向左運動，水向左灑出，選項C錯誤；若小車原來向右勻速運動，突然向右減速運動，碗隨小車開始向右減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性仍要保持向右的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運動，水將向右灑出，選項D正確．考點一對牛頓第一定律的理解1.如圖所示為現(xiàn)代人在實驗室所做的伽利略斜面實驗的頻閃照片的組合圖，實驗中把小球從左側(cè)斜面的某個位置由靜止釋放，它將沖上右側(cè)斜面，頻閃照片顯示小球在右側(cè)斜面運動過程中相鄰的兩個小球間的距離依次減小；如果右側(cè)斜面變成水平，頻閃照片顯示小球在右側(cè)斜面運動過程中相鄰的兩小球間的距離幾乎相等．對于這個實驗，以下敘述正確的是()A．小球沖上右側(cè)斜面后做減速運動，表明“力是維持物體運動的原因”的結(jié)論是正確的B．小球最終也會在右側(cè)水平面上停下來，表明“力是維持物體運動的原因”的結(jié)論是正確的C．因為沒有絕對光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h運動下去”的結(jié)論是荒謬可笑的D．上述實驗表明“如果沒有摩擦力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h運動下去”的結(jié)論是正確的答案D解析小球沖上右側(cè)斜面后做減速運動，表明“力是維持物體運動的原因”的結(jié)論是錯誤的，故A錯誤；小球最終也會在右側(cè)水平面上停下來，是由于受到摩擦力的作用，故B錯誤；因為沒有絕對光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h運動下去”的結(jié)論是一種理想的推論，但是卻有著非常重要的現(xiàn)實意義，它開創(chuàng)了研究物理問題的新的方法，該結(jié)論是正確的，故C錯誤，D正確．2．下列說法正確的是()A．牛頓第一定律是科學家憑空想象出來的，沒有實驗依據(jù)B．牛頓第一定律無法用實驗直接驗證，因此是不成立的C．理想實驗的思維方法與質(zhì)點概念的建立一樣，都是一種科學抽象的思維方法D．由牛頓第一定律可知，物體的運動需要力來維持答案C解析牛頓第一定律是在理想實驗的基礎(chǔ)上經(jīng)過合理歸納總結(jié)出來的，但無法用實驗來直接驗證，但其結(jié)論是正確的，故選項A、B錯誤；理想實驗的思維方法與質(zhì)點概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科學抽象的思維方法，故選項C正確；物體的運動不需要力來維持，故選項D錯誤．3．(2022·哈爾濱市第三十二中學高二期末)一個做勻加速直線運動的物體，在運動過程中，若所受的一切外力都突然消失，則由牛頓第一定律可知，該物體將()A．立即靜止B．改做勻速直線運動C．繼續(xù)做勻加速直線運動D．改做變加速直線運動答案B解析根據(jù)牛頓第一定律可知，一切物體總保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非有力來改變這種狀態(tài)，所以當物體所受的一切外力都突然消失時，物體之后的運動狀態(tài)將保持不變，將以該時刻的瞬時速度做勻速直線運動，故B正確．考點二慣性的理解與應(yīng)用4．下列關(guān)于慣性的說法正確的是()A．人走路時沒有慣性，被絆倒時有慣性B．百米賽跑到達終點時不能立即停下來是由于慣性，停下來后就沒有慣性了C．物體沒有受外力作用時有慣性，受外力作用后慣性被克服了D．物體的慣性與物體的運動狀態(tài)及受力情況均無關(guān)答案D解析慣性是物體的固有屬性，物體在任何情況下都有慣性，且慣性的大小與物體的運動狀態(tài)及受力情況均無關(guān)，它僅取決于物體的質(zhì)量，因此A、B、C錯誤，D正確．5．關(guān)于物體的慣性，以下說法正確的是()A．物體的運動速度越大，物體越難停下來，說明運動速度大的物體慣性大B．汽車突然減速時，車上的人向前傾，拐彎時人會往外甩，而汽車勻速前進時，車上的人感覺平穩(wěn)，說明突然減速和拐彎時人有慣性，勻速運動時人沒有慣性C．在同樣大小的剎車力的作用下，超載車更不容易停下來，是因為超載車慣性大D．在沿長直水平軌道勻速運動的火車上，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起后，發(fā)現(xiàn)落回原處，這是因為人跳起后，車繼續(xù)向前運動，人落下后必定向后偏些，但因時間太短，偏后距離太小，不明顯而已答案C解析物體的慣性大小只由質(zhì)量決定，與物體的速度大小無關(guān)，A錯誤；一切物體都具有慣性，不論物體處于加速、減速還是勻速運動狀態(tài)，B錯誤；超載車質(zhì)量大，保持原來運動狀態(tài)的本領(lǐng)強，慣性大，C正確；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于慣性，人在水平方向的速度不變，與車速相同，因此仍落在車廂內(nèi)原處，D錯誤．6．(2022·北京市豐臺區(qū)高一期末)為了車輛的行駛安全，《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》中有以下規(guī)定．遵守以下哪條規(guī)定能夠減小突發(fā)事故時車輛及駕乘人員的慣性()A．機動車載物嚴禁超載B．機動車不得超過限速標志標明的最高時速C．飲酒后不得駕駛機動車D．駕乘人員應(yīng)當按規(guī)定使用安全帶答案A解析慣性只和物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他物理量無關(guān)，質(zhì)量越小慣性越小，嚴禁超載，減小機動車的總質(zhì)量，可以減小慣性，A正確．7．(2022·上海奉賢區(qū)致遠高級中學高一期末)下列選項是四位同學根據(jù)圖中駕駛員和