高中物理 教科版必修1 第三章第2节《牛顿第一定律》目标导学

?2．牛顿第一定律
答案：（1）外力　（2）摩擦力　（3）永远运动下去　（4）匀速直线运动　静止　（5）静止　（6）外力　（7）不变　（8）惯性　（9）质量
1．亚里士多德和伽利略对运动的认识
亚里士多德认为：运动的物体必须依靠外力的不断作用才能来维持，外力一旦消失，运动也就停止了，即力是维持物体运动的原因．
伽利略认为：在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去．即力不是维持物体运动的原因．
为了证明这个观点，伽利略设计了著名的理想实验：如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．
如果第二个斜面倾斜角度变小，如图乙所示， ( http: / / www.21cnjy.com )小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾斜角度，使它最终成为水平面，如图丙所示，小球就再也达不到原来的高度，而是沿水平面以恒定的速度持续运动下去．
伽利略的“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．
释疑点 理想实验
理想实验虽然是想像中的实验，但这个实验反映 ( http: / / www.21cnjy.com )了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．
【例1】科学思维和科学方法是我们认识世界的 ( http: / / www.21cnjy.com )基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，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运动．
请将上述理想实验的设想步骤 ( http: / / www.21cnjy.com )按照正确的顺序排列________（只要填写序号即可）．在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列有关事实和推论的分类正确的是（　　）
A．①是事实，②③④是推论
B．②是事实，①③④是推论
C．③是事实，①②④是推论
D．④是事实，①②③是推论
解析：本题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，而②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在斜面上作无摩擦的设想，最后推导出水平面④上的理想实验，因此正确顺序是②③①④.
答案：②③①④　B
提示：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，由于摩擦力的存在并且无法消除，故小球无法上升到原来释放的高度．
2．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，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
（2）牛顿第一定律的理解
①定律揭示了力和运动的关系，力不是维持运动的原因，是使物体改变运动状态的原因．
②定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性．
【例2】关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（　　）
A．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
B．牛顿第一定律是实验定律
C．实际上不存在不受力的物体，故牛顿第一定律没有意义
D．物体的运动不需要力来维持
解析：
A √ 牛顿第一定律给出了力和运动的关系，物体的运动不需要力来维持，有力时会改变物体的运动状态．
B × 牛顿第一定律是物体在理想条件下运动的规律，反映的是物体不受力时遵循的规律，自然界中不受力的物体不存在，故此规律不属于实验定律，但物体受力为零和不受力效果相同，故仍有实际意义．
C ×
D √ 同A
答案：AD
提示：对牛顿第一定律的理解是经常考查的内容，尤其值得注意牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证．
3．惯性
（1）定义：物体总保持原来的静止状态或者匀速直线运动状态的性质，叫物体的惯性．
（2）惯性大小的量度
质量是物体惯性大小的唯一量度．
（3）惯性的理解
①惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．
②惯性与物体的运动状态无关，与物体受力无关，与物体所处的地理位置无关，总是存在的．
③物体惯性大小的量度是质量，与物体速度大小、受力大小无关．
④惯性揭示了物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，故牛顿第一定律又称为惯性定律．
辨误区 惯性与惯性定律不同
惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性 ( http: / / www.21cnjy.com )质，与物体的受力情况、运动快慢无关．惯性的大小反映了物体保持原来运动状态本领的大小，只与质量有关．惯性定律（牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律．
【例3】下面说法正确的是（　　）
A．惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质
B．物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质
C．物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态，有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而就无惯性
D．惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关
解析：
A × 一切物体都有惯性，与运动状态无关
B × 惯性是物体固有属性，与是否受力无关
C × 物体不受力时惯性表现为匀速或静止状态；受外力时惯性表现为“反抗”运动状态改变
D √ 惯性是物体固有属性，与是否受力、运动状态无关
答案：D
4．惯性的量度
质量是物体惯性大小的唯一量度．
明确区分“运动状态改变的难易”与“让运动物体停止运动的难易”的不同．
比较物体惯性大小的方法是：在相同外力作用下，加速度大的其惯性小；加速度小的其惯性大；加速度相等时其惯性等大．同辆汽车，刹车时所受阻力相同，加速度相同，即单位时间内速度改变量相同，惯性大小就相同．行驶速度大的汽车，停下来的速度改变量越大，所用时间就越长，而单位时间内的速度改变量仍然相同，即加速度相同，惯性大小相同．所以惯性的大小与速度大小无关．
【例4】下列方法中正确的是（　　）
A．只有处于静止状态或匀速直线运动的物体才有惯性
B．如果物体的速度正按某种规律发生变化，由于惯性，即使没有其他影响，物体也能保持速度的这种变化规律运动下去
C．通常情况下，物体的惯性保持不变，要想改变物体的惯性，就必须对物体施加力的作用
D．对于给定的物体，施加力的作用并不能改变它的惯性，但可以改变它的速度
解析：惯性是物体的固有属性，其大小 ( http: / / www.21cnjy.com )由物体的质量决定，无论物体处于平衡状态还是其运动状态不断变化，无论物体是否受力或者受力的大小有何不同，物体惯性的大小都是一定的，故A、C均错误。物体的速度按某种规律发生变化，是作用在物体上的外力产生的效果，而惯性是物体具有保持原来运动状态不变的性质，故B错误，D正确．
答案：D
5．利用惯性解释有关现象
运用惯性解释有关现象时，通常可按下面的步骤思考分析：
①明确研究的物体原来的运动状态．
②当外力作用在该物体的某一部分（或外力作用在与该物体有关联的其他物体上）时，这一部分的运动状态的变化情况．
③该物体由于惯性将保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么情况．
【例5】人从行驶的车上跳下来容易向哪摔倒？
解析：①本题所要研究的对象是从行驶的车上跳下来的人．人和车原来的运动状态是向前运动．
②人从车上跳下时脚着地后，受地面的摩擦力的作用运动状态发生变化，由运动变为静止或速度减慢．
③人的上半身没有受到力的作用，由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动，所以人就向前摔倒．
答案：向前摔倒．