1牛頓第一定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]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(huì)用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象.3.知道質(zhì)量是慣性大小的唯一量度．一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力1．亞里士多德認(rèn)為：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要靜止在某個(gè)地方．2．伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(1)斜面實(shí)驗(yàn)：如圖1所示，讓一個(gè)小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個(gè)斜面．如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來(lái)的高度．減小第二個(gè)斜面的傾角，小球仍將到達(dá)原來(lái)的高度，但是運(yùn)動(dòng)的距離更長(zhǎng)．當(dāng)?shù)诙€(gè)斜面最終變?yōu)樗矫鏁r(shí)，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去．圖1(2)推理結(jié)論：力不是(選填“是”或“不是”)維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．3．笛卡兒的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向．二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(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(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(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)，描述物體慣性的物理量是它的質(zhì)量，慣性大小與物體是否運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)快慢等因素均無(wú)關(guān)．1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的．(√)(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．(×)(3)由牛頓第一定律可知，做加速直線運(yùn)動(dòng)的物體所受外力全部消失時(shí)，物體立刻靜止．(×)(4)物體從豎直向上運(yùn)動(dòng)的氣球上掉落后，立即向下運(yùn)動(dòng)．(×)(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(jìn)中的大巴車突然剎車時(shí)，乘客向________傾倒；在勻速直線運(yùn)動(dòng)的火車上豎直跳起，人會(huì)落在________(選填“原來(lái)位置”“原位置前”或“原位置后”)．答案前原來(lái)位置一、伽利略理想實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)探究在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)的各個(gè)過(guò)程中(如圖2所示)，哪些可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成？哪些是推理得出的？圖2答案小球由靜止?fàn)顟B(tài)從斜面上滾下，可以滾上另一斜面，是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成，其余各個(gè)結(jié)論是由推理得出的，不可以用實(shí)驗(yàn)完成．知識(shí)深化1．伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推論一切運(yùn)動(dòng)著的物體在沒(méi)有受到外力的時(shí)候，它的速度將保持不變，并且一直運(yùn)動(dòng)下去．2．理想實(shí)驗(yàn)的意義(1)伽利略理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)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(shí)驗(yàn)是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法．理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律．如圖3所示，伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，其中有一個(gè)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，其余是推論．圖3①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度；②兩個(gè)斜面對(duì)接，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面；③如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度；④繼續(xù)減小第二個(gè)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(yùn)動(dòng)．(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列：________(填數(shù)字序號(hào))．(2)在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的則是理想化的推論．下列關(guān)于事實(shí)和推論的分類正確的是________(填選項(xiàng)前的字母)．A．①是事實(shí)，②③④是推論B．②是事實(shí)，①③④是推論C．③是事實(shí)，①②④是推論D．④是事實(shí)，①②③是推論答案(1)②③①④(2)B解析步驟②是理想實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，屬于可靠的事實(shí)，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(lái)釋放時(shí)的高度的推論，再設(shè)想減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度，繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角直至第二個(gè)斜面成為水平面，得到小球?qū)蛩龠\(yùn)動(dòng)的推論．所以正確的順序排列是②③①④，②是事實(shí)，①③④是推論．二、牛頓第一定律導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示是冰壺在冰面上的運(yùn)動(dòng)情景．冰壺比賽過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)．圖4(1)圖中的冰壺為什么會(huì)停下來(lái)？這說(shuō)明了什么問(wèn)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(gè)問(wèn)題中，我們能得到什么結(jié)論？答案(1)冰壺停下來(lái)是因?yàn)槭艿搅吮娴哪Σ亮Φ淖饔茫f(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．(2)冰壺原來(lái)靜止，不受外力作用時(shí)，仍然靜止；冰壺原來(lái)運(yùn)動(dòng)，不受外力作用時(shí)將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(3)物體不受外力作用或所受合力為零時(shí)，總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．知識(shí)深化1．運(yùn)動(dòng)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(shí)改變．2．對(duì)牛頓第一定律的理解(1)定性揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：①力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．②物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以科學(xué)抽象和邏輯推理得到的，但其得到的一切結(jié)論經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明都是正確的．(4)牛頓第一定律無(wú)法用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證．它所描述的是一種理想狀態(tài)，即不受外力的狀態(tài)．關(guān)于牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律無(wú)法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因此無(wú)實(shí)際意義B．不受外力作用時(shí)，物體靜止不動(dòng)C．在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái)，是由于沒(méi)有外力維持木塊的運(yùn)動(dòng)D．奔跑的運(yùn)動(dòng)員遇到障礙而被絆倒，是因?yàn)樗艿酵饬ψ饔闷仁顾淖冊(cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)答案D解析牛頓第一定律雖然無(wú)法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但它闡述了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，其得到的一切結(jié)論經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明都是正確的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；牛頓第一定律描述了物體在不受外力作用時(shí)的狀態(tài)，即總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；牛頓第一定律揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái)，是由于摩擦力的作用改變了木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；奔跑的運(yùn)動(dòng)員遇到障礙而被絆倒，是因?yàn)樗艿酵饬ψ饔枚淖兞嗽瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．針對(duì)訓(xùn)練1下列說(shuō)法正確的是()A．牛頓第一定律是科學(xué)家憑空想象出來(lái)的，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)依據(jù)B．牛頓第一定律無(wú)法用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，因此是不成立的C．理想實(shí)驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)概念的建立一樣，都是一種科學(xué)抽象的思維方法D．由牛頓第一定律可知，靜止的物體一定不受外力作用答案C解析牛頓第一定律是在理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)合理歸納總結(jié)出來(lái)的，但無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)直接驗(yàn)證，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；理想實(shí)驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科學(xué)抽象的思維方法，故選項(xiàng)C正確；物體靜止時(shí)不受外力或所受合外力為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．三、慣性導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖5所示，公交車在運(yùn)行時(shí)突然急剎車，車內(nèi)乘客身體為什么會(huì)向前傾倒？圖5(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(shuō)法對(duì)嗎？為什么？答案(1)乘客隨車一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)急剎車時(shí)，車停止運(yùn)動(dòng)，乘客身體的下半部分受到車的摩擦力作用也隨車停止運(yùn)動(dòng)，而上半部分由于慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故向前傾倒．(2)不對(duì)．慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，與位置無(wú)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(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，與是否受力無(wú)關(guān)，與物體的速度大小無(wú)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(lái)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度．質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變．[深度思考](1)戰(zhàn)斗機(jī)在投入戰(zhàn)斗時(shí)有時(shí)要拋掉副油箱，這是為什么？(2)汽車超載時(shí)遇到緊急剎車不容易停下來(lái)，為什么？答案(1)減小飛機(jī)的質(zhì)量以減小慣性，使飛機(jī)有較好的機(jī)動(dòng)性．(2)質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變．關(guān)于物體的慣性，下列說(shuō)法中正確的是()A．騎自行車的人，上坡前要緊蹬幾下，是為了增大慣性沖上坡B．子彈從槍膛中射出后，在空中飛行速度逐漸減小，因此慣性也減小C．物體慣性的大小由物體質(zhì)量大小決定D．物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間，它的慣性最大答案C解析騎自行車的人，上坡前要緊蹬幾下是為了增大人和自行車整體的速度．慣性是物體的固有屬性，只與物體本身質(zhì)量有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況無(wú)關(guān)，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．針對(duì)訓(xùn)練2關(guān)于物體的慣性，以下說(shuō)法正確的是()A．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，物體越難停下來(lái)，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)速度大的物體慣性大B．汽車突然減速時(shí)，車上的人向前傾，拐彎時(shí)人會(huì)往外甩，而汽車勻速前進(jìn)時(shí)，車上的人感覺(jué)平穩(wěn)，說(shuō)明突然減速和拐彎時(shí)人有慣性，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)人沒(méi)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(lái)，是因?yàn)槌d車慣性大D．在沿長(zhǎng)直水平軌道勻速運(yùn)動(dòng)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?yàn)槿颂鸷?，車?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，人落下后必定向后偏些，但因時(shí)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(wú)關(guān)，A錯(cuò)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B錯(cuò)誤；超載車質(zhì)量大，保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的本領(lǐng)強(qiáng)，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(cuò)誤．(2020·大同鐵路一中高一上學(xué)期期末)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6所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運(yùn)動(dòng)，下列描述正確的是()圖6A．小車勻速向左運(yùn)動(dòng)B．小車一定突然向左加速運(yùn)動(dòng)C．小車可能突然向左減速運(yùn)動(dòng)D．小車可能突然向右減速運(yùn)動(dòng)答案D解析若小車勻速向左運(yùn)動(dòng)，小車、碗、水速度相同且不變，三者無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水不會(huì)灑出，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若小車原來(lái)向左勻速運(yùn)動(dòng)，突然向左減速運(yùn)動(dòng)，碗隨小車一起開(kāi)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，水相對(duì)于碗向左運(yùn)動(dòng)，水向左灑出，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若小車原來(lái)向左勻速運(yùn)動(dòng)，突然開(kāi)始向左加速運(yùn)動(dòng)，碗隨小車開(kāi)始向左加速，根據(jù)牛頓第一定律可知，碗中水由于慣性仍保持原來(lái)向左的勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，水相對(duì)于碗向右運(yùn)動(dòng)，水向右灑出，若小車原來(lái)向右勻速運(yùn)動(dòng)，突然向右減速運(yùn)動(dòng)，碗隨小車開(kāi)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，水相對(duì)于碗向右運(yùn)動(dòng)，水將向右灑出，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確．考點(diǎn)一對(duì)牛頓第一定律的理解1．(2020·太原市模擬)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了()A．使物體運(yùn)動(dòng)必須有力的作用，沒(méi)有力的作用，物體將靜止B．使物體靜止必須有力的作用，沒(méi)有力的作用，物體將運(yùn)動(dòng)C．物體不受外力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持答案D2．(2021·泰興中學(xué)、南菁高中高一上第二次聯(lián)考)東漢王充在《論衡·狀留篇》中記述了球的運(yùn)動(dòng)：“圓物投之于地，東西南北，無(wú)之不可；策杖叩動(dòng)，才微輒?！保P(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因B．力是改變物體慣性大小的原因C．力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因D．力是改變物體位置的原因答案C3．關(guān)于牛頓第一定律，下列理解正確的是()A．牛頓第一定律是利用邏輯思維對(duì)事物進(jìn)行分析的產(chǎn)物，不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證B．牛頓第一定律反映了物體受到外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律C．牛頓第一定律中提出的物體不受外力作用的條件是不可能達(dá)到的，所以這條定律可能是錯(cuò)誤的D．向上拋出的物體，在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，一定受到向上的作用力，否則不可能向上運(yùn)動(dòng)答案A解析牛頓第一定律是利用邏輯思維對(duì)事物進(jìn)行分析的產(chǎn)物，不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，A正確，C錯(cuò)誤；牛頓第一定律反映了物體不受力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B錯(cuò)誤；向上拋出的物體，由于慣性繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二慣性的理解與應(yīng)用4.(2020·揚(yáng)州市高一上期末)圖1為月球車示意圖，為完成月球探測(cè)、考察、采樣等任務(wù)，月球車從地球到達(dá)月球后()圖1A．失去慣性B．慣性增大C．慣性減小D．慣性不變答案D5．下列關(guān)于慣性的說(shuō)法正確的是()A．人走路時(shí)沒(méi)有慣性，被絆倒時(shí)有慣性B．百米賽跑到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不能立即停下來(lái)是由于慣性，停下來(lái)時(shí)就沒(méi)有慣性了C．物體沒(méi)有受外力作用時(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況均無(wú)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況均無(wú)關(guān)，它僅取決于物體的質(zhì)量大小，因此A、B、C錯(cuò)誤，D正確．6．下列事例中(如圖2)，利用了慣性的是()圖2①跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員在起跳前高速助跑②跳傘運(yùn)動(dòng)員在落地前打開(kāi)降落傘③自行車輪胎制成不平整的花紋④鐵餅運(yùn)動(dòng)員在擲出鐵餅前快速旋轉(zhuǎn)A．①② B．③④C．①④ D．②③答案C7．下列選項(xiàng)是四位同學(xué)根據(jù)圖3中駕駛員和乘客的身體姿勢(shì)，分別對(duì)向前(向左)運(yùn)動(dòng)的汽車運(yùn)動(dòng)情況做出的判斷，其中正確的是()圖3A．汽車一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．汽車一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．汽車可能是突然減速D．汽車可能是突然