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7.3 牛顿第一定律 惯性
第七章 运动和力
知识点
牛顿第一定律
知1－讲
1
1. 运动是否需要力来维持
(1)古希腊思想家、哲学家亚里士多德的观点：要使一个静止的物体运动起来，就必须对它用力，如果这个力被撤掉，物体就会停止运动。
(2)意大利科学家伽利略的观点：物体的运动不需要力来维持，运动的物体会停下来，是因为它受到了阻力。
知1－讲
关联思考亚里士多德的观点为什么是错误的？
关联结果
亚里士多德在分析生活中的现象时，只考虑物体受到的推力，而忽视了阻力，其实物体停下的原因不是“没有力的作用”，而是受到了阻力的作用。
知1－讲
2. 实验探究 探究运动和力的关系
探究目的 物体的运动是否需要力来维持？
设计实验 运用控制变量法，让同一小车从斜面同一高度由静止滑下，并沿着粗糙程度不同的水平表面运动，观察小车在不同表面上运动的距离。
实验器材 斜面、小车、水平木板、毛巾、纸板、玻璃板
知1－讲
进行 实验 (1)如图甲所示，让小车从斜面上一定
高度由静止滑下，观察小车在毛巾表
面上运动的距离。
(2)保持小车滑下的高度与斜面坡度不
变，换纸板表面(如图乙所示) 玻璃板
表面(如图丙所示)、分别观察小车在
这两种表面上运动的距离。
(3)分析三次实验的条件及实验的结果，归纳小车在所受摩擦力逐渐减小时，运动状态的变化规律。
保证小车到达三种水平面上时初速度相同。
改变阻力大小
知1－讲
实验 结果
接触面 小车受到摩擦力的大小 小车运动的距离 速度变化
毛巾表面 大 短 快
纸板表面 较小 较长 较慢
玻璃板表面 最小 最长 最慢
知1－讲
实验 结论 同一小车到达水平面上初速度相同时，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车速度减小得越慢，小车运动的距离就越远。
归纳 总结 对以上实验进一步推理得出：如果水平面绝对光滑，对小车完全没有摩擦，小车将以恒定不变的速度永远地运动下去，由本实验可以得出：亚里士多德的观点是错误的。
知1－讲
上面进行的科学探究思路与伽利略的研究相似。后来，英国科学家牛顿总结了前人的研究成果，进一步推理、概括出牛顿第一定律。
知1－讲
3. 牛顿第一定律
(1)内容 一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
(2)理解
①“一切”是说定律对所有的物体都适用。
②“总”指的是总这样，没有例外。
知1－讲
③“或”即两种状态取其一，不能同时存在。定律表明，如果物体不受力的作用，原来静止的物体将永远保持静止状态，原来运动的物体将永远保持匀速直线运动状态。
④“直到有外力迫使它改变”是指定律成立的条件，包含两层意思：a. 不受力将不会改变运动状态；b. 受外力才被迫改变运动状态。即改变运动状态不是自身原因，而是外因所致。力是改变物体运动状态的原因。
知1－讲
(3)说明 牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步推理而概括出来的。
知1－讲
实验技巧
1.控制变量法的运用：要探究阻力对物体运动的影响，就要控制小车在水平面上开始运动时的速度相同，改变小车受到的阻力，进行实验。
2.转换法的运用：通过小车运动距离的远近来判断阻力对运动的影响。
知1－讲
3.理想实验法：
(1)一些物理现象，由于受实验条件限制，无法直接验证，需要先进行实验，再进行合理推理，才能得出结论，这种方法称为理想实验法，又叫实验推理法。
(2)探究阻力对运动的影响的实验运用了理想实验法；探究真空不能传声的实验也运用了理想实验法。
知1－练
例 1
为了探究运动和力的关系，某学习小组进行了如下实验：在水平放置的木板上铺上粗糙程度不同的毛巾、棉布，让同一辆小车在同一斜面的同一高度由静止滑下，小车静止时所处位置如图1 甲所示。
知1－练
解题秘方：实验过程中注意控制变量法和转换法的运用。
知1－练
(1)实验时，让同一辆小车从同一斜面的同一高度由
静止下滑，其目的是______________________________；下滑后，小车在不同物体表面运动的距离不同，是因为受到的______不同。
控制小车下滑到水平面的速度相同
解析：实验时，让同一辆小车从同一斜面的同一高度由静止下滑，其目的是控制小车下滑到水平面的速度相同；下滑后，小车在不同物体表面运动的距离不同，是因为受到的阻力不同。
阻力
知1－练
(2)如图乙是小车在三种不同表面水平运动时的v-t 图像，其中属于在木板上运动图线的是_______。
解析：木板表面最光滑，小车在木板表面上运动时受到的阻力最小，通过的距离最长，速度减小得最慢，如图乙是小车在三种不同表面水平运动时的v-t 图像，其中属于在木板上运动图线的是a。
a
知1－练
(3)图丙中的小球从斜面顶端运动到O 点时，若此时
小球受到的外力全部消失，通过上面的
实验探究可推出小球的运动轨迹将会
是________。
A.a B.b C.c D.d
解析：图丙中的小球从斜面顶端运动到O 点时，若此时小球受到的外力全部消失，根据牛顿第一定律，小球将沿原来运动方向做匀速直线运动，故选C。
C
知1－练
(4)实验结果能表明_______(填字母)。
A. 运动需要力来维持
B. 力可以改变物体的运动状态
解析：实验结果能表明力可以改变物体的运动状态，故选B。
B
知1－练
1. 小华为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上， 观察小车在水平面上滑行的距离。
知1－练
(1) 实验时应让小车从同一斜面的__________由静止下滑；使小车滑到水平面时的______相同。
(2)比较甲、乙、丙三次实验， 发现阻力越小， 小车滑行的距离就越远， 说明小车运动的速度改变得越______ (填“快”或“慢”)。
同一高度
速度
慢
知1－练
(3)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律______。(填序号)
A. 能用实验直接验证
B. 不能用实验直接验证， 所以不能确定这个定律是否正确
C. 是在大量经验事实的基础上，通过进一步推理概括得出的
C
知2－讲
知识点
惯性
2
1. 惯性现象
知2－讲
事例
实验 现象 用尺子将下面的棋子打飞出去，上面的棋子仍然落在原处 扔出去的标枪离开手后仍然继续向前飞
解释 上面的棋子有保持原来静止状态不变的性质 扔出去的标枪有保持原来运动状态不变的性质
结论 原来静止静止 原来运动匀速直线运动
知2－讲
总结归纳：
(1)惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。
(2)惯性是物体的固有属性。
一切物体在任何状态下都具有惯性。
知2－讲
2. 惯性大小和质量的关系
实验 操作 实验1：用力轻推悬挂的空桶，观察空桶被推高的高度
实验2： 在空桶中装入沙子，用相同的力再推桶，观察桶被推高的高度
实验 现象
知2－讲
分析 空桶被推的高度较高，说明相同的力使空桶的运动状态改变较大
结论 质量越小，运动状态越容易改变
知2－讲
总结归纳：
(1)惯性大小反映物体运动状态改变的难易程度。
(2)惯性的大小与物体的质量有关，质量越大惯性越大。
知2－讲
3. 牛顿第一定律又叫惯性定律。
注意区别惯性和惯性定律。惯性定律即牛顿第一定律，是一条物理规律，它成立的条件是“物体没有受到外力作用”；而惯性是物体的一种属性，没有条件限制，物体无论受力与否都有惯性。
知2－讲
深入理解
理解惯性
(1)惯性的普遍性：一切物体都具有惯性。无论是固体、液体还是气体，无论质量大小，无论静止还是运动，都具有惯性。
(2)惯性不是力，不能说“物体受到惯力”“惯性力”等。
知2－讲
易错提醒
不要误认为惯性的大小与速度有关。假如惯性大小与速度有关，物体的速度越大，惯性越大，速度越小，惯性越小，进一步推理得：当物体的速度为零时，物体就不具有惯性，但一切物体都具有惯性，由此可见，惯性大小与速度有关的观点是错误的。
知2－练
[期中·福州]惯性是物体的一种普遍属性，质量是惯性
大小唯一量度。下列例子中惯性最大的是( )
A. 跑动的少年 B. 静止的动车
C. 飞奔的骏马 D. 飞翔的海鸥
例 2
知2－练
解题秘方：惯性是物体的一种普遍属性，一切物体
都具有惯性，惯性的大小只与物体的质量有关，质量大的物体惯性就大，质量小的物体惯性就小。
答案：B
解析：跑动的少年、静止的动车、飞奔的骏马、飞翔的海鸥，动车的质量最大，质量大的物体惯性就大，故B 符合题意。
知2－练
2. [跨学科学科综合模拟·南昌]《论衡·状留篇》记载“是故车行于陆 任重，其进取疾速，难矣”，意思是质量越大的物体，惯性越_____，运动状态越_____( 填“难”或“易”)改变。
大
难
知3－讲
知识点
生活中的惯性现象
3
实验现象 运动的小车遇到障碍物时上方的木块为什么向前倒
小车突然启动时木块为什么向后倒
知3－讲
解释 (1)木块处于运动状态 (2) 小车突然停下时，木块下部随车一起停止运动 (3) 木块上部由于惯性保持原来的运动状态 (4)木块向前倒 (1)木块处于静止状态
(2) 突然拉动小车时, 木块下部受到摩擦阻力随车一起运动
(3) 木块上部由于惯性保持原来的静止状态
(4)木块向后倒
知2－讲
2.利用惯性工作
工人用铁锹将煤送到锅炉口，煤自动进入锅炉 斧头松了，将斧柄在树墩上撞击几下，斧头就套在斧柄上了 用拍子轻拍棉被，灰尘就掉落下来 农民用水瓢将水洒到禾苗前方，水继续向前运动
知2－讲
3.防止惯性带来的危害
安全气囊 靠枕 安全带 限速
知3－讲
知识链接
物体具有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性，惯性是物体本身具有的一种属性，物体在任何情况下都具有惯性，但只有运动状态发生变化才表现出来。
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质。生活中有时要利用惯性，有时也要防止惯性带来伤害。
知3－练
[新趋势 真实情境]如图2 所示，锤头松了，用手柄的下端撞击木凳，锤头就被套紧了。关于此现象的解释：
①当手柄撞击木凳时，手柄因受力而停止运动；
②使手柄和锤头向下运动；
③锤头由于惯性继续保持原来的运动状态；
④锤头就紧套在手柄上了。
最合理的排列顺序以及体现锤头套紧
过程的关键步骤分别是( )
A. ②①③④；② B. ②①③④；③
C. ②③①④；② D. ②③①④；③
例 3
知3－练
解题秘方：在分析惯性现象时，应先确定物体原来的运动状态，而后由于某种原因，其某一部分的运动状态发生了哪些改变，而另一部分由于惯性，会仍然保持原来的运动状态。
知3－练
答案：B
解析：锤头松了，用手柄撞击木凳，手柄由于受到木凳对
它的力，改变了原来的运动状态，静止下来；锤头由于具有惯性，保持原来向下的运动状态继续向下运动；这样磕了几下之后，锤头就被套牢了，故正确的顺序应为：② ① ③ ④。体现锤头套紧过程的关键步骤是③。
知3－练
3.[中考·牡丹江] 下列运动场景中属于利用惯性的是( )
A. 举重运动员用力将杠铃举起
B. 田径运动员起跑时用力向后蹬地
C. 标枪运动员投掷前向前助跑
D. 百米运动员到达终点后不能立刻停下来
C
牛顿第一定律 惯性
牛顿第一定律
揭示
阻力
一切物体都具有惯性
揭示
影响
运动
内容

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