第1節(jié)牛頓第一定律【知識梳理】一、對力與運動關(guān)系的認識1.亞里士多德：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(1)理想實驗：讓小球沿斜面從靜止狀態(tài)開始運動，小球?qū)ⅰ皼_”上另一斜面。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，小球仍將達到原來的高度，但它要運動得遠些；由此推斷，若將第二個斜面放平，小球?qū)⒂肋h運動下去。如圖所示。伽利略理想實驗的魅力不僅體現(xiàn)在實驗本身，更體現(xiàn)在實驗的獨特方法：在實驗事實的基礎上，進行合理的假設、外推。(2)結(jié)論：力不是維持物體運動的原因。3.笛卡兒：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、牛頓第一定律慣性與質(zhì)量1.牛頓第一定律：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.意義：揭示了運動與力的關(guān)系，即力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。3.慣性：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。4.慣性與質(zhì)量：決定物體慣性大小的物理量是它的質(zhì)量，質(zhì)量大的物體慣性大。說明慣性大小只由質(zhì)量大小決定，與其他因素無關(guān)。【方法突破】一、對牛頓第一定律的理解■方法歸納1.物體運動狀態(tài)改變的三種情況(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。注意：物體做勻變速直線運動時運動狀態(tài)時刻在變，關(guān)鍵看速度是否變化，而不是看加速度，實際上只要有加速度，物體的運動狀態(tài)就改變。2.對牛頓第一定律的理解(1)力是改變物體運動狀態(tài)的原因，物體受到力的作用它的運動狀態(tài)就一定改變，故力是改變物體運動狀態(tài)的原因。(2)牛頓第一定律描述的狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，它是在伽利略理想實驗的基礎上加以科學推理和抽象得到的，不可能用實驗直接驗證，因此牛頓第一定律不是實驗定律。(3)牛頓第一定律的適用范圍為慣性參考系?！纠?】如圖所示，在一輛表面光滑的小車上，放有質(zhì)量分別為m1、m2的兩個球，隨車一起勻速運動，當車突然停止運動，其他阻力不計，設車無限長，則兩小球（）A．一定相碰 B．一定不相碰C．若m1>m2，則肯定相碰 D．若m1<m2，則一定不相碰【答案】B【解析】小車表面光滑，兩個小球在水平方向上不受力的作用，根據(jù)牛頓第一定律，兩球都保持原速度做勻速直線運動，它們之間的距離不會發(fā)生變化，因而它們一定不相碰，與質(zhì)量的大小無關(guān)。故選B?！踞槍τ柧?】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事物進行分析的產(chǎn)物，不可能用實驗直接驗證B．牛頓第一定律反映了物體受到外力時的運動規(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到的，所以這條定律可能是錯誤的D．向上拋出的物體，在向上運動的過程中，一定受到向上的作用力，否則不可能向上運動【答案】A【解析】AC．牛頓第一定律是利用邏輯思維對事物進行分析的產(chǎn)物，不可能用實驗直接驗證，A正確，C錯誤；B．牛頓第一定律反映了物體不受力時的運動規(guī)律，B錯誤；D．向上拋出的物體，由于慣性繼續(xù)向上運動，D錯誤。故選A。二、對慣性的理解■方法歸納1.慣性的“三性”普遍性一切物體皆有慣性，慣性是物體的固有屬性相關(guān)性慣性僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的受力或運動情況等無關(guān)唯一性質(zhì)量是慣性大小的唯一量度2.慣性的具體表現(xiàn)形式(1)當物體不受外力或所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)不變。原來靜止的物體保持靜止，原來運動的物體保持原來的速度繼續(xù)運動。(2)當物體受到外力作用時，慣性表現(xiàn)為改變運動狀態(tài)的難易程度，物體的慣性越大，它的運動狀態(tài)越難改變?！纠?】冰壺在冰面運動時可以在較長時間內(nèi)保持運動速度的大小和方向不變，這種抵抗運動狀態(tài)變化的“本領”，我們稱之為“慣性”，則冰壺慣性的大小取決于（）A．冰壺受到的推力 B．冰壺的速度C．冰壺的質(zhì)量 D．冰壺受到的阻力【答案】C【解析】質(zhì)量是慣性大小的量度，則冰壺慣性的大小取決于冰壺的質(zhì)量。故選C?！踞槍τ柧?】2000年國際乒聯(lián)將乒乓球由小球改為大球，對此，下列說法正確的是（）A．球的質(zhì)量大了，慣性大了，運動員的抽殺難度增大B．球的質(zhì)量大了，慣性大了，球的運動狀態(tài)更容易改變C．球的質(zhì)量小了，慣性小了，球的速度更不容易變化D．球的質(zhì)量小了，慣性小了，球的速度變化得更大【答案】A【解析】慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，所以球的體積變大，則質(zhì)量變大，慣性變大，球的運動狀態(tài)改變難度增大，運動員的抽殺難度增大，故A正確，BCD錯誤。故選A?！緦c檢測】隨堂檢測1．關(guān)于伽利略理想實驗，以下說法正確的是（）A．伽利略理想實驗是假想的，是沒有科學依據(jù)的B．伽利略理想實驗是在可靠的事實基礎上進行的抽象思維而創(chuàng)造出來的一種科學推理方法，是科學研究中的一種重要方法C．伽利略的理想實驗支持了亞里士多德的觀點D．現(xiàn)在，伽利略的斜面實驗已不再是理想實驗，是可以做出的實驗了【答案】B【解析】AB．在伽利略研究力與運動的關(guān)系時，是在斜面實驗的基礎上，成功地設計了理想斜面實驗，他以實際的實驗為依據(jù)，抓住了客觀事實的主要因素，忽略了次要因素，從而能夠更深刻地揭示了自然規(guī)律因此，理想實驗是實際實驗的延伸，而不是實際的實驗，是建立在實際事實基礎上的合乎邏輯的科學推斷，故B正確，A錯誤；C．伽利略的理想實驗有利地否定了亞里士多德的觀點，故C錯誤；D．永遠也無法將摩擦力完全消除，所以這個實驗無法實現(xiàn)，只能是理想實驗，故D錯誤。故選B。2．飛機在迫降前應該把機載的燃油放空；消防車在跑道上噴出了一條泡沫帶，下列說法中正確的是（）A．放空燃油除了防止起火爆炸，同時也增加了飛機的慣性B．放空燃油除了防止起火爆炸，同時也減小了飛機的慣性C．噴出了一條泡沫帶是為了減小飛機所受的合力D．噴出了一條泡沫帶是為了減小飛機所受的阻力【答案】B【解析】AB．慣性的大小只跟質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越小，慣性越小，放空燃油除了防止起火爆炸，同時也減小了飛機的慣性，選項A錯誤，B正確；CD．泡沫帶是給飛機降溫的，沒有減小飛機的合力或阻力，選項CD錯誤。故選B。3．下列選項是四位同學根據(jù)圖中駕駛員和乘客的身體姿勢，分別對向前運動的汽車運動情況作出的判斷，其中正確的是（）A．汽車一定做勻加速直線運動 B．汽車一定做勻速直線運動C．汽車可能是突然加速 D．汽車可能是突然減速【答案】D【解析】由題圖中乘客的身體姿勢（向前傾倒）可知，汽車可能是突然減速，這是因為當汽車突然減速時，乘客的下半身隨車突然減速，而上半身由于慣性還要以原來的速度前進，所以表現(xiàn)為向前傾倒，故選D。4．如圖所示，木塊放在表面粗糙的小車上并隨小車一起沿桌面向左做勻加速直線運動。當小車遇障礙物而突然停止運動時，車上的木塊的運動情況可能是（）A．立即停下來B．立即向左做勻減速直線運動C．木塊受到的靜摩檫力立即變成滑動摩檫力D．仍繼續(xù)向左做勻速直線運動【答案】BC【解析】當小車遇障礙物而突然停止運動時，車上的木塊由于慣性會向左傾倒或繼續(xù)向左運動，若繼續(xù)向左運動，則它受到的靜摩擦力立即變成方向與運動方向相反的滑動摩檫力，根據(jù)牛頓第二定律可知木塊將做勻減速直線運動，而不可能做勻速直線運動，故AD錯誤，BC正確。故選BC。課后檢測1．17世紀，意大利物理學家伽利略根據(jù)斜面實驗指出：在水平面上運動的物體之所以會停下來，是由于受到摩擦阻力的緣故，你認為下列陳述正確的是（）A．該實驗是一理想實驗，是在思維中進行的，無真實的實驗基礎，故其結(jié)果是荒謬的B．該實驗是以可靠的事實為基礎，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地反映自然規(guī)律C．該實驗證實了亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的結(jié)論D．該實驗為牛頓第一定律的提出提供了有力的實驗依據(jù)【答案】BD【解析】AB．“伽利略斜面實驗”是一理想實驗，但是建立在真實的實驗基礎之上，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地反映自然規(guī)律，選項B正確，A錯誤；C．該實驗說明亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的結(jié)論是錯誤的，選項C錯誤；D．該實驗為牛頓第一定律的提出提供了有力的實驗依據(jù)，選項D正確。故選BD。2．伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設和邏輯推理相結(jié)合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側(cè)斜面上的點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸減低的材料時，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是（）A．小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小B．如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài)C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚c點等高的位置【答案】D【解析】根據(jù)題意由實驗得到的最直接結(jié)論是，由于在斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸減低的材料時，小球上升的高度逐漸增大，所以假設理想化情況下，斜面光滑，則小球?qū)⑸仙脚c點等高的位置，所以D正確；ABC錯誤；故選D。3．2020年12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000牛頓發(fā)動機工作約6分鐘，成功將攜帶月壤樣品的上升器送入到預定環(huán)月軌道。點火起飛前，國旗帶上組合體在月面國旗展開，如圖所示。下列說法正確的是（）A．牛頓是基本單位B．題中的23時10分、6分鐘都指時刻C．月壤樣品到達地球后所受重力增大，慣性不變D．國旗帶上組合體在月面國旗展開，國旗會飄揚【答案】C【解析】A．力的單位牛頓是導出單位，使質(zhì)量為lkg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力大小為1N，A錯誤；B．時間軸上一段是時間一點是時刻，題中的23時10分是時刻，6分鐘是時間，B錯誤；C．質(zhì)量是物體本身的一種屬性，從月球到地球質(zhì)量不變，慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變慣性不變，C正確；D．月亮表面沒有大氣層，國旗不會飄揚，D錯誤。故選C。4．在學習了牛頓第一定律后，四位同學分別列舉實例提出了自己的不同認識，你認為以下四個選項中幾位同學的研究結(jié)論正確的是（）A．甲同學研究從地面豎直向上跳起來的運動。地球繞著地軸自西向東自轉(zhuǎn)，他發(fā)現(xiàn)人總是落回原處，經(jīng)過思考，他認為這是因為人在空中滯留的時間太短，如果時間足夠長，人應該落在跳起點的西側(cè)B．乙同學通過觀察資料片，他發(fā)現(xiàn)在軌道上的衛(wèi)星不用火箭施加任何推力就能自行繞地球運轉(zhuǎn)，他認為是慣性維持了衛(wèi)星的這種運動C．丙同學通過觀察發(fā)現(xiàn)，讓一列火車停下來比讓一輛汽車停下來要困難得多，他認為根本原因是列車的慣性要比汽車的慣性大D．丁同學觀看戰(zhàn)爭資料片，研究飛機投彈轟炸，他認為若要炸得準確，關(guān)鍵是當飛機飛到目標正上方時，準確將炸彈釋放【答案】C【解析】A．地球繞著地軸自西向東自轉(zhuǎn)，甲同學研究從地面豎直向上跳起來的運動。人跳起時相對地面水平方向靜止，由于慣性，他在起跳的這段時間內(nèi)，水平方向仍然要保持相對地面靜止，所以人總是要落回原處，和時間的長短并沒有關(guān)系，故A錯誤；B．軌道上的衛(wèi)星能自行繞地球運轉(zhuǎn)，受到了地球的引力作用，故B錯誤；C．列車的慣性要比汽車的慣性大，讓一列火車停下來比讓一輛汽車停下來要困難得多，故C正確；D．炸彈要投得準確，必須提前釋放炸彈，這樣由于慣性，炸彈在水平方向保持勻速運動，飛行一段距離后才正好到達目標，故D錯誤。故選C。5．如圖所示，某同學朝著列車行進方向坐在車廂中，水平桌面上放有一靜止的小球。突然，他發(fā)現(xiàn)小球向后滾動，則可判斷（）A．列車在剎車B．列車在做勻速直線運動C．列車在做加速直線運動D．列車的加速度在增大【答案】C【解析】小球突然向后滾動，根據(jù)牛頓第一定律可以判斷列車相對小球向前做加速直線運動，但無法判斷列車的加速度變化情況，故ABD錯誤，C正確。故選C。6．一天下著傾盆大雨，某人乘坐列車時發(fā)現(xiàn)，車廂的雙層玻璃窗內(nèi)積水了。列車進站過程中（箭頭表示列車進站的方向），他發(fā)現(xiàn)水面的形狀如選項圖中的（）A． B．C． D．【答案】C【解析】列車進站做減速運動，即速度減小，由于慣性水相對玻璃窗向前運動，故C正確，ABD錯誤。故選C。7．大型油罐車內(nèi)的油在運輸過程中極易發(fā)生涌動（如圖1），為了防止油涌動導致車體重心急劇變化的危害，在油罐車內(nèi)部設置了一些固定擋板（如圖2）。下列說法錯誤的是（）A．油罐車勻速向左拐彎時，油罐內(nèi)的油將涌動到油罐的右側(cè)B．油罐車在設置擋板后，減小了油的慣性，使油不容易發(fā)生涌動C．油罐車在勻速前進的過程中突然剎車，擋板可以減弱油向前劇烈涌動D．油罐車在平直道路上勻速前進時，即使沒有擋油板油也幾乎不會涌動【答案】B【解析】A．由于慣性油罐車勻速向左拐彎時，油罐內(nèi)的油將涌動到油罐的右側(cè)，故A正確；B．慣性取決于物體的質(zhì)量，故B錯誤；C．油罐車在勻速前進的過程中突然剎車，由于慣性油向前劇烈涌動，設置擋板并不能改變油的慣性，但能減弱油向前劇烈涌動，故C正確；D．油罐車在平直道路上勻速前進時，由牛頓第一定律可知，即使沒有擋油板油也幾乎不會涌動，故D正確。本題選不正確的，故選B。8．2018年5月28日，習近平總書記在中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上的講話中，引用了《墨經(jīng)·經(jīng)上》中的名句“力，形之所以奮也”，此名句的意思是指“力是物體由靜止到運動、運動到靜止的原因”。下列說法正確的是（）A．物體的運動需要力來維持B．質(zhì)量恒定的物體，合外力越大加速度越小C．力是改變物體運動狀態(tài)的原因D．物體處于靜止狀態(tài)，物體的合外力一定為零【答案】CD【解析】A．物體的運動不需要力來維持，選項A錯誤；B．根據(jù)牛頓第二定律可知，質(zhì)量恒定的物體，合外力越大加速度越大，選項B錯誤；C．力是改變物體運動狀態(tài)的原因，選項C正確；D．物體處于靜止狀態(tài)，物體的合外力一定為零，選項D正確。故選CD?！咎嵘柧殹?．在谷物的收割和脫粒過程中，小石子、草屑等雜物很容易和谷物混在一起。另外，谷有癟粒，為了將它們分離，農(nóng)民常用一種叫作“風谷”的農(nóng)具分選，如圖所示，它的分選原理是（）A．小石子質(zhì)量大，飛得最遠 B．草屑和癟粒質(zhì)量小，飛得最遠C．草屑和癟粒的慣性最大，飛得最近 D．空氣阻力作用使它們速度變化快慢不同【答案】D【解析】石子、谷粒、草屑和癟粒飛出時初速度基本相同，在飛行中受到空氣阻力的作用，由于小石子相對谷粒、草屑和癟粒的質(zhì)量較大，速度變化慢，運動時間長，故其飛行最遠，而草屑和癟粒質(zhì)量小，速度變化快，時間短，故落點近。故ABC錯誤；D正確。故選D。2．如圖所示，一個劈形物體M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在劈形物體上表面上放一光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是（）A．沿斜面向下的直線 B．豎直向下的直線C．無規(guī)則直線 D．拋物線【答案】B【解析】由于劈形物體M各面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力的作用，故小球m在水平方向上將保持“靜止”狀態(tài)；小球m在豎直方向上受到重力及物體M的支持力作用，當劈形物體從靜止開始釋放后，小球在碰到斜面前在豎直方向的運動狀態(tài)也發(fā)生改變，故B正確，ACD錯誤。故選B。3．如圖所示，將一玻璃瓶裝水后密閉，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小氣泡處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)用力突然將瓶子向前推動，使其在桌面上向前運動一段后停止，可看到氣泡相對瓶子的運動情況是（）A．向前B．向后