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第16讲　牛顿第一定律
【知识点】
一、理想实验的魅力
1、亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止。即物体的运动需要力来维持。
2、伽利略的理想斜面实验：
（1）在没有摩擦力的情况下，让小球沿一个斜面滚下来，小球将滚上另一个斜面，并且将上升到原来静止时的高度。
（2）如果减少第二个斜面的倾角，小球仍然要达到原来的高度，但是要通过更长的路程。
（3）继续减少第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将不能到达原来的高度，就要沿着水平面以恒定的速度持续运动下去。
3、伽利略的观点：物体之所以能停下来，是因为受到摩擦阻力的作用，假设没有摩擦力，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度永远运动下去。即物体的运动不需要力来维持，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。
4、笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。
5、伽利略的思想方法与意义
（1）伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。
（2）第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位。
（3）揭示了力不是维持物体运动的原因。
二、牛顿第一定律
1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2、对牛顿第一定律的理解
（1）牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，即惯性。因此牛顿第一定律又称为惯性定律。
（2）牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，它说明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。
（3）牛顿第一定律无法由实验直接验证。它描述的是一种理想状态，即不受外力的状态。
（4）当物体所受合力为0时，其效果跟不受外力的作用相同，但“合力为0”不能说成“不受外力作用”。
3、物体的运动状态与运动状态的改变
（1）描述物体运动状态的物理量是速度
（2）运动状态是否改变由速度衡量，物体的速度（大小或方向）改变了，我们就说物体的运动状态改变了。
三、惯性与质量
1、惯性的定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。
2、对惯性的理解：
（1）普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性，惯性是物体的固有属性。
（2）唯一性：质量是惯性大小的位移量度。
（3）惯性的表现形式
在不受力的条件下，惯性表现为“保持原来的运动状态”，有“惰性”的意思。
在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，对改变运动状态的“抵抗性”越大，运动状态越难以改变。
【针对训练】
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据
B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的
C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法
D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用
2．下列关于物体惯性的说法，正确的是（　　）
A．同一物体，放在赤道上比放在北京惯性小
B．物体速度越大惯性越大
C．给物体施加外力能改变物体的惯性
D．物体的质量是惯性的唯一量度
3．关于力与运动，下列说法正确的是（　　）
A．伽利略通过理想斜面实验说明了力是维持物体运动的原因
B．物体不受力或者所受合外力为零时，物体一定处于静止状态
C．牛顿在伽利略研究成果的基础上总结出了牛顿第一定律
D．物体的速度越大，其所具有的惯性就越大
4．一个做匀加速直线运动的物体，在运动过程中，若所受的一切外力都突然消失，则由牛顿第一定律可知，该物体将（　　）
A．立即静止 B．改做匀速直线运动
C．继续做匀加速直线运动 D．改做变加速直线运动
5．如图所示，一个劈形物体A放在斜面上，A的各个表面光滑且上表面水平，在A的上表面上放置一个小球B，由静止释放A，则小球B在碰到斜面之前的运动轨迹是（　　）
A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线
C．抛物线 D．双曲线
6．如图所示，某人在水平地面上用力推木箱，推力较小时推不动，当增大推力时木箱开始运动，停止用力木箱又会停下来，对于这一过程的分析中正确的是（　　）
A．这一现象说明物体的运动需要力来维持
B．停止用力，木箱会停下来，是因为木箱没有受到力的作用
C．推力较小没推动木箱时，推力小于地面对木箱的阻力
D．停止用力，木箱不会立即停下是因为木箱有惯性
7．某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力F击打羽毛球筒的上端，则（　　）
A．该同学是在利用羽毛球的惯性
B．该同学无法取出羽毛球
C．羽毛球会从筒的下端出来
D．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
8．理想实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示自然规律的科学研究方法。伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展，伽利略理想实验步骤如下：
①两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面AB滚下，小球将滚上另一个斜面BC。
②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
③减小第二个斜面的倾角，小球仍然要达到原来的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
上述四个步骤中，属于理想化推论的是（　　）
A．② B．②③
C．②③④ D．①②③④
9．“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．高铁一定匀速向左运动
B．高铁可能突然向左加速运动
C．高铁可能突然向左减速运动
D．高铁可能突然向右加速运动
10．如图所示，在水平且足够长的上表面光滑的小车上，质量分别为，m的A、B两个物块随车一起以的速度在水平地面上向右做匀速运动．若某时刻车突然停下，空气阻力不计，则下列说法正确的是（　　）
A．A与B可能会相碰
B．A与B不可能会相碰，因为B的质量较小，惯性较小，B比A的速度更大
C．由于A的质量较大，惯性较大，A、B间的距离逐渐减小，直至A与B相碰
D．由于惯性，A、B均保持的速度做匀速运动，A与B不会相碰
二、多选题
11．科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是（　　）
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
12．关于牛顿第一定律、惯性，下列的说法中正确的是（ ）
A．牛顿第一定律可以通过实验直接得到验证
B．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因
C．任何物体在任何状态、任何地点都具有惯性
D．物体的惯性越大其运动状态越容易被改变
13．关于力和运动的认识，下列说法正确的是（　　）
A．力不是维持物体运动的原因
B．必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方
C．一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
D．如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向
14．如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（ ）
A．可能落在A处
B．可能落在B处
C．可能落在C处
D．以上都不可能
15．关于科学思想和方法，下列说法正确的是（ ）
A．质点属于理想化模型
B．著名的伽利略斜面实验，主要应用了控制变量方法
C．在定义“速度”、“加速度”等物理量时，主要应用了比值定义的方法
D．可以使用极限分析法得出图象中图线与时间轴所国的“面积”大小近似等于位移的大小
16．如图所示，在沿东西方向直线运动的小车上，放一竖直木块，突然发现木块向西倒，则小车可能的运动情况（　　）
A．向东做匀速运动 B．向东做减速运动
C．向东做加速运动 D．向西做减速运动
17．17世纪，意大利物理学家伽利略根据实验指出：力不是维持物体运动的原因。这里的实验是指“伽利略理想斜面实验”，关于该实验，你认为下列陈述正确的是（　　）
A．该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是不可信的
B．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律
C．该实验否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误结论
D．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据
18．牛顿在巨著《自然哲学的数学原理》里定义“惯性是物质固有的属性，是一种抵抗的现象”。物体的惯性可以用其质量来衡量。如图所示，用a、b两根相同的轻细线悬挂两个完全相同的物体，下列说法正确的是（　　）
A．若突然迅速向下用力拉下面的物体，细线a容易先断
B．若突然迅速向下用力拉下面的物体，细线b容易先断
C．若缓慢向下用力拉下面的物体，细线a容易先断
D．若缓慢向下用力拉下面的物体，细线b容易先断
参考答案
1．C 2．D 3．C 4．B 5．B 6．D 7．A 8．C 9．B 10．D
11．BCD 12．BC 13．ACD 14．ABC 15．ACD 16．CD 17．BCD 18．BC

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