资源简介

第1节　牛顿第一定律
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。
2.理解牛顿第一定律及意义。
3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
通过伽利略的斜面实验推理过程，感悟理想实验是科学研究的重要方法之一。
通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。
知识点一　历史回顾
代表人物 代表人物
主要观点
亚里士多德
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
伽利略
力不是维持物体运动的原因
笛卡儿
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
[思考判断]
(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。(√)
(2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。(×)
(3)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变。(√),
知识点二　理想实验的魅力
1.伽利略的理想实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一斜面，　　　　　　　　　　　　　　　　 　 属于事实
如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜
属于理想化推论
面上仍将达到同一高度，但它要运动得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球到达同一高度时就会离得更远。若将第二个斜面放平，球将永远运动下去。如图
所示。
伽利略“理想实验”的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法：在实验的基础上，进行合理外推。
2.结论：力不是维持物体运动的原因。,
(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验。
(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验。
(3)理想实验是以可靠事实为基础的实验。
知识点三　牛顿第一定律　惯性与质量
[观图助学]
　　　　　　　　　
　　　
1.牛顿第一定律：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.惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
3.惯性与质量：质量大的物体惯性大。
说明惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。
[思考判断]
(1)牛顿第一定律可以用实验验证。(×)
(2)物体的速度越大，惯性越大。(×)
(3)物体受力越大，惯性越大。(×)
(4)物体的质量越小，惯性越小。(√),
静止和运动的物体都具有惯性，惯性与物体的运动状态无关。
“一切物体”→所有物体普遍适用
“总保持”→没有受到外力作用或所受外力为零时的状态
“作用在它上面的力”→力是改变物体运动状态的原因
“改变这种状态”→物体速度发生改变

核心要点　对牛顿第一定律的理解
[观察探究]　
如图所示，让一个小车从同一斜面上滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板，水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象。
(1)实验观察到什么现象，说明了什么问题？
(2)如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？
(3)以上实验揭示了力和运动之间是什么关系？
答案　(1)水平面越光滑，小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的原因。
(2)如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去。
(3)力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。
[探究归纳]　
1.牛顿第一定律的物理意义
(1)揭示了力与运动的关系
①力是改变物体运动状态的原因：物体受到力的作用，它的运动状态就一定发生改变，并且产生加速度。
②力不是维持物体运动状态的原因：物体若不受力，它将保持匀速直线运动或者静止状态。
(2)揭示了一切物体都具有的一种属性——惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。
2.物体运动状态改变的三种情况
(1)速度的方向不变，大小改变。
(2)速度的大小不变，方向改变。
(3)速度的大小和方向同时发生改变。
[试题案例]
[例1] (多选)下列说法中正确的是(　　)
A.牛顿第一定律是一条实验定律
B.牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持
解析　 牛顿第一定律反映了物体在不受力的理想条件下所遵循的运动规律，不能通过实验验证，并非实验定律，选项A错误；牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，选项B、D正确；惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律则反映了物体在一定条件下的运动规律，选项C错误。
答案　BD
温馨提示　惯性与牛顿第一定律不同。惯性是物体本身固有的一种属性，牛顿第一定律则是物体不受外力作用时所遵循的运动规律。
[针对训练1] (多选)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(　　)
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律
B.牛顿第一定律就是物体的惯性
C.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性
D.物体的运动状态发生变化时，必定受到外力的作用
解析　惯性是物体的固有属性，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关。牛顿第一定律(惯性定律)是物体在不受外力作用(或所受合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用。总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性。故选项A、C、D正确。
答案　ACD
核心要点　对惯性的理解与应用
[观察探究]　
　
(1)如图甲所示，公交车突然快速启动时，车上站着的乘客身体为什么会向后倾倒？
(2)如图乙所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？
答案　(1)当公交车由静止突然快速启动时，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车运动，而上半部分由于要保持原来的静止状态，故向后倾倒。
(2)乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒。
[探究归纳]　
1.惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。
(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。
2.惯性与力的关系
(1)惯性不是力，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。
(2)力是改变物体运动状态的原因。惯性是维持物体运动状态的原因。力越大，物体的运动状态越容易改变；惯性越大，物体的运动状态越难改变。
(3)惯性与物体的受力情况无关。
3.惯性与速度的关系
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的属性。
(2)一切物体都有惯性，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及速度的大小无关。
提示：运动的物体总要保持运动，物体的惯性总是以保持“原状”或者反抗“改变”两种形式表现出来。
[试题案例]
[例2] (多选)关于物体的惯性，下列说法正确的是(　　)
A.质量就是惯性
B.物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性
C.人飞跑时不易被别人挡住，是因为飞跑时的惯性要比走路时大
D.从受一定牵引力作用下的汽车上不断卸下货物，汽车速度的变化不断加快
解析　惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态不变的性质，而质量只是物体惯性大小的量度，所以选项A错误；因一切物体都具有惯性，所以才有惯性定律，即牛顿第一定律，所以选项B正确；一个物体惯性的大小仅由其质量大小决定，与物体的速度、加速度及受力情况都无关，所以选项C错误；汽车受力不变时，卸下货物，汽车的惯性变小，所以运动状态变化加快，加速度变大，选项D正确。
答案　BD
关键点拨　质量是惯性的唯一量度，惯性与其他因素(如速度大小、运动状态、受力情况等)均无关。
[针对训练2] 对于一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是(　　)
A.采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明：可以通过科技进步使小质量的物体获得大惯性
B.“强弩之末，势不能穿鲁缟”，表明弩箭的惯性减小了
C.货运列车运行到不同车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性
D.摩托车转弯时，车手—方面要适当地控制速度，另一方面要将身体向弯道内侧倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的
解析　采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这是功率增大的缘故，并非使小质量的物体获得大惯性，故A错误；“强弩之末，势不能穿鲁缟”，是由于弩箭速度减小了，而不是惯性减小了，弩箭的惯性不变，故B错误；货运列车运行到不同车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，列车质量发生变化，惯性改变，故C正确；摩托车转弯时，车手一方面要适当地控制速度，另一方面要将身体向弯道内侧倾斜，人和车的质量没变，惯性没变，只是改变了受力方向，防止侧滑，故D错误。
答案　C
科学思维——理想实验及其在科学研究中的作用
“理想实验”，又叫作“假想实验”“抽象的实验”，它是人们进行逻辑推理过程和理论研究的重要方法。
“理想实验”虽然也叫作“实验”，但它与真实的科学实验是有原则性区别的，真实的科学实验是一种实践活动，而“理想实验”则是一种思维活动；前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。
“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想。首先，“理想实验”是以实践为基础的。所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程做出更深层次的抽象分析。其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。
“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性。“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。
[针对训练]　理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论。
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动。
(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：________(填写序号即可)。
(2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类。
属于可靠事实的步骤是________；
属于理想化推论的步骤是________。
解析　伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论。②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在无摩擦的情况下的设想，④属于理想化推论。
答案　(1)②③①④　(2)②　①③④
1.(伽利略的理想实验)伽利略的斜面实验证明了 (　　)
A.要使物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止
B.要使物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动
C.物体不受外力作用时，一定处于静止状态
D.力不是维持物体运动的原因
解析　伽利略的斜面实验证明了：如果物体不受外力作用，运动的物体将继续以一定的速度沿着一条直线运动下去，即力不是维持物体运动的原因，所以只有D正确。
答案　D
2.(惯性的理解)关于惯性的叙述中正确的是(　　)
A.惯性是物体保持原来运动状态的力
B.速度越大，物体的惯性也越大
C.同一物体在地球上的惯性比在月球上的大
D.不论在什么地方，物体的质量越大惯性也越大
解析　惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，不是力，选项A错误；惯性大小只与质量有关，与速度大小、是否受力等因素无关，同一物体在地球上和在月球上质量相同，惯性相同，选项D正确，B、C错误。
答案　D
3.(惯性的理解)下列事例中，利用了物体的惯性的是(　　)
A.①② B.③④
C.①④ D.②③
解析　②中打开降落伞是为了增大运动员受到的阻力，③中轮胎制成不平整花纹是为了增大轮胎与地面的摩擦力，故选项C正确。
答案　C
4.(牛顿第一定律的理解)下列关于牛顿第一定律的说法正确的是 (　　)
A.由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态
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.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此物体在不受力时才有惯性
D.牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律
解析　物体在不受力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，A项错误；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，B项正确；惯性是物体的固有属性，惯性大小只与质量有关，与物体是否受力无关，C项错误；牛顿第一定律反映了物体具有惯性以及力是改变物体运动状态的原因，D项错误。
答案　B

基础过关
1.以下说法不符合物理学史的是 (　　)
A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某一个地方
B.伽利略通过理想实验得出结论：力是维持物体运动的原因
C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将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.牛顿第一定律是逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能直接用实验验证
解析　亚里士多德认为力的作用是使物体运动的原因，A的说法符合物理学史；伽利略通过理想实验得出运动不需要力来维持，故B项说法不符合物理学史；笛卡儿指出如果运动中的物体没有受到力的作用，它将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，C的说法符合物理学史；牛顿第一定律是逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能直接用实验验证，D的说法符合物理学史。
答案　B
2.如图所示，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”，这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则惯性的大小取决于(　　)
A.冰壶的速度 B.冰壶的质量
C.冰壶受到的推力 D.冰壶受到的阻力
解析　决定惯性大小的唯一因素是质量，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小，故选项B正确。
答案　B
3.如图所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明发现：用力推时，木箱才能运动；撤去推力，木箱便停下来。有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正确的是(　　)
A.木箱的运动需要力来维持
B.木箱由静止到运动需要力的作用，由运动到静止不需要力的作用
C.撤去推力，木箱停下来是木箱具有惯性的表现
D.撤去推力，木箱停下来是由于摩擦力的作用
答案　D
4.坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带，这主要是为了当下列哪种情况出现时，减轻可能对人造成的伤害 (　　)
A.车速太快 B.车速太慢
C.突然启动 D.紧急刹车
解析　 坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带，是为了减轻紧急刹车时可能对人造成的伤害。
答案　D
5.汽车“超载”和“超速”是造成高速公路交通事故的主要原因。下列说法正确的是(　　)
A.“超载”会减小汽车的惯性
B.“超载”会增大汽车的惯性
C.“超速”会增大汽车的惯性
D.“超速”会减小汽车的惯性
解析　质量是惯性大小的唯一量度，质量越大惯性越大，与速度大小无关，因此“超载”会增大汽车的惯性，选项B正确。
答案　B
6.如图所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时，下面判断正确的是 (　　)
A.在地面运动时的惯性较大
B.在月面运动时的惯性较大
C.在地面和月面上运动时的惯性一样大
D.在地面运动时的质量较大
解析　惯性的大小与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，所以当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时的惯性是一样大的，A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，是不变的，D错误。
答案　C
能力提升
7.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则 (　　)
A.若m1B.若m1＝m2，则两个小球一定相碰
C.若m1>m2，则两个小球一定相碰
D.两个小球一定不相碰
解析　小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用。原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰(与质量大小无关)。
答案　D
8.如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑的小球B，劈形物体A从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 (　　)
A.沿斜面向下的直线 B.竖直向下的直线
C.无规则曲线 D.抛物线
解析　小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零。当劈形物体A由静止释放，A应沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，而小球又光滑，除竖直方向受力外，其他方向上不受力，因为力是使物体运动状态改变的原因，故小球只能在竖直方向上运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条竖直向下的直线。
答案　B
9.如图所示(俯视图)，以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球。若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动，则由此可判断列车(　　)
A.减速行驶，向南转弯 B.减速行驶，向北转弯
C.加速行驶，向南转弯 D.加速行驶，向北转弯
解析　小球在水平方向上不受力，原来与列车一起向前做匀速直线运动，由小球沿图中的虚线由A向B运动知，小球相对列车向前运动，则列车做减速运动，小球要保持原来的速度继续运动，所以相对桌面会向前运动；小球相对列车向北运动，是因为列车向南转弯。故选项A正确，选项B、C、D错误。
答案　A
10.下列选项是四位同学根据图中驾驶员和乘客的身体姿势，分别对向前运动的汽车运动情况做出的判断，其中正确的是(　　)
A.汽车一定做匀加速直线运动
B.汽车一定做匀速直线运动
C.汽车可能是突然减速
D.汽车可能是突然加速
解析　当汽车匀加速直线运动或突然加速时，人会向后倾，反之人会向前倾，由题图可知，汽车此时可能突然减速，故选项C正确，A、B、D错误。
答案　C

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