第五节 牛顿第一定律
探究阻力对物体运动的影响
提出问题 运动的物体如果不受阻力的作用，会一直运动下去吗
实验器材及作用 小车、斜面(使小车获得初速度)
木板、毛巾、棉布、平板玻璃(改变小车运动时受到的阻力大小)
刻度尺(测量小车移动的距离)
实验步骤 让同一辆小车分别从同一斜面的同一高度由静止自由下落，观察小车滑下后在三种不同表面上运动的距离
实验现象 平面越光滑，小车运动的距离越远
实验结论 小车受到的阻力越小，速度减小得越慢
实验推论 如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，则物体的速度不会减小，将以恒定不变的速度永远运动下去
注意事项 为控制每次实验小车到达水平面的速度相同，三次实验中，应让同一小车从同一斜面同一高度由静止自由下落
物理科学方法
(1)转换法的应用．(通过观察小车在水平面上运动的距离来判断其所受阻力的大小，阻力越小，速度减小得越慢，小车运动得越远)
(2)控制变量法的应用．(控制小车从斜面同一高度由静止释放，使小车到达斜面底端的初速度相同，改变木板上所铺的材料，观察小车运动距离的远近)
(3)科学推理法．(若物体不受阻力时，物体的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动，即牛顿第一定律)
牛顿第一定律
1．牛顿第一定律的内容：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)“一切”说明牛顿第一定律是普遍适用的，对所有物体都成立．
(2)不受任何外力的情况是不存在的，是理想情况，物体所受外力的合力为零可以等效为没有受到力的作用．
(3)“总”指的是总是这样，没有例外．
(4)“或”指两种状态不能同时存在，只能是其中之一，即原来静止的仍静止，原来运动的保持速度不变做匀速直线运动．
①牛顿第一定律不是实验定律，而是在实验的基础上运用科学的方法推理、总结出来的，即理想实验法．这种方法是物理研究中的一种重要方法．②牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因，而非维持物体运动状态的原因．
惯性
1．定义：物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．
2．对惯性的理解
(1)一切物体在任何情况下都具有惯性．
(2)惯性的大小只与物体的质量有关．物体的质量越大，惯性就越大．与是否受力，是否动运动及运动速度大小无关．
(3)惯性不是力，只能说一个物体“具有惯性”“由于惯性”，不能说物体“受到惯性”“产生惯性”“受到惯性作用”或“受到惯性力”．
3．惯性的利用与防范
①利用：a.跳远前助跑；b.洗衣机脱水；c.拍打衣服上的灰尘；d.撞击锤柄，使锤头紧套在锤柄上；e.体温计使用前用力甩．
②防范：a.系好安全带；b.汽车的安全气囊；c.开车时保持车距；d.乘公交车时拉好手环；e.自行车拐弯要减速，防止摔倒；f.飞机着陆时后轮先着地．
惯性与惯性定律的区别：惯性是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，与物体是否受外力，处于何种状态无关．惯性定律即牛顿第一定律，是描述物体在不受外力作用时，由于具有惯性而表现出来的一种运动规律．它的实质是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．
牛顿第一定律形成的历史进程
1．亚里士多德：人类历史上第一次提出力与运动之间存在关系．他认为，凡运动的事物必然都有推动者在推着它运动．
2．伽利略
(1)最早通过实验推理说明了力不是维持物体运动的原因．他认为，运动的物体若不受力，将以恒定的速度持续运动下去．
(2)理想实验：让一个小球从斜面的顶端由静止开始向下运动，紧接着又分别冲上另几个对接的斜面．若没有摩擦力，无论右侧斜面的坡度如何，小球都会沿斜面上升到与原来同样的高度．如果将右侧对接斜面改为水平面，小球就会沿水平面以恒定的速度持续运动下去．伽利略的理想实验将实验与科学推理相结合，说明了力不是维持物体运动状态的原因．
3．笛卡尔：发展了伽利略关于力与运动关系的结论，强调了惯性运动的直线性．他认为，运动中的物体如果没有受到力的作用，他将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向．
4．牛顿：总结了牛顿运动定律和万有引力定律，建立了经典力学体系．他认为，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．
阻力对物体运动的影响
典例1 [2023·无锡]如图所示，在探究阻力对物体运动的影响时，每次让小车从斜面的同一高度处由静止释放，让小车到达水平面时，获得相同的速度，先后在水平面上铺设粗糙程度不同的材料，通过比较小车在水平面上运动的距离来比较阻力对物体运动的影响．
典例1图
根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，故每次让小车从斜面的同一高度处由静止释放，让小车到达水平面时，获得相同的速度；先后在水平面上铺设粗糙程度不同的材料，材料表面越粗糙，通过的距离越短，表明小车运动时在水平方向上受到的阻力越大，通过比较小车在水平面上运动的距离来比较阻力对物体运动的影响．
变式 [2024·枣庄]在体育测试中，小明同学掷实心球的场景如图所示，图中a点是球刚离开手的位置，球从a点上升到最高点b后下落到地面c点，然后滚动到d点停止．下列说法正确的是( C )
变式图
A．球从a点上升到b点，是因为球受到手的推力作用
B．球在b点的速度为零
C．若球在b点受到的力全部消失，则球做匀速直线运动
D．球从c点运动到d点停止，说明物体运动需要力来维持
牛顿第一定律
典例2 [铜仁中考]关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是( D )
A．牛顿第一定律是通过凭空想象出来的
B．物体只要运动，就一定受到力的作用
C．不受力的物体，只能保持静止状态
D．如果物体不受到力的作用，原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学的推理而得出的．不能用实验直接验证，但经受了实践的检验，是大家公认的力学基本定律之一．解答此题的关键是把握一个“或”字，“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体如果不受外力作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，而原来处于运动状态的物体会保持原来的速度的大小和方向，做匀速直线运动一直到有外力改变这种状态．
变式 [2024·吕梁期末]如图所示，小文正在公园里荡秋千．假如他荡到左边最高点时外力突然全部消失，他将会( A )
变式图
A．静止不动 B．向左上方运动
C．向左下方运动 D．竖直向下运动
惯性
典例3 下列关于惯性的说法中正确的是( B )
A．小华参加校运动会百米赛跑，冲过终点时不能立即停下来，是因为受到惯性作用
B．自行车从斜坡冲下来的过程中，速度在大小上越来越大，但惯性的大小不变
C．使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
D．小华同学从匀速直线行驶的轮船的甲板上竖直向上跳起，不计空气阻力，他会落在起跳点的后方
惯性是物体本身的一种性质，只能说物体具有惯性，或“由于惯性”；惯性大小只与物体的质量有关．
变式1 [2024·宁明期末]汽车最基本的安全装置是头枕和安全带，如图所示．
下列说法正确的是( D )
变式1图
A．头枕能减小因突然减速对司机造成的伤害
B．头枕能减小因撞上前车对司机造成的伤害
C．系上安全带能减小因后车撞击对司机造成的伤害
D．系上安全带能减小因紧急刹车对司机造成的伤害
变式2 [2023·青海]2023年5月，“天舟六号”货运飞船成功发射．假设“天舟六号”在加速升空过程中质量保持不变，其惯性不变，运动状态改变．(均填“不变”或“改变”)
1．[2024·山西]如图所示，一辆公交车正在水平路面匀速向右行驶，遇到突发情况紧急刹车时，下列能正确表示车内拉环情形的是( A )
第1题图
2．[2024·烟台]乒乓球被称为中国的“国球”，深受同学们喜欢．关于乒乓球运动中蕴含的力学知识，下列说法正确的是( B )
第2题图
A．乒乓球在空中飞行时受到了向前的推力
B．乒乓球的质量小，所以容易被快速抽杀
C．空中飞行的乒乓球，如果所受的力全部消失，它将立即停止
D．球拍击球时，只能改变乒乓球的运动方向
3．[2024·昭通期末]如图所示，小明站在滑板车上不断蹬地沿水平方向运动，下列说法正确的是( C )
第3题图
A．不断蹬地说明滑板车的运动需要力来维持
B．滑板车在加速运动过程中惯性逐渐增大
C．运动过程中的滑板车如果所受力全部消失，它将一直做匀速直线运动
D．若停止蹬地后滑板车不会立即停下是因为它受到惯性力的作用
4．[2024·成都期中](多选)如图所示，小明在做“推断物体不受力时的运动”的实验中，让相同的小车分别从同一斜面顶端由静止滑下，观察小车在不同材料(毛巾、纸板、玻璃)的水平面上滑行的距离．下列说法不正确的是( ABD )
第4题图
A．小车滑到底端后继续向前运动，是由于小车受到惯性作用
B．从实验可知，小车受到的阻力越大，小车前进的距离越远
C．实验推理：若小车不受阻力，将水平向右做匀速直线运动
D．运动的物体不受力会慢慢停下来，说明运动需要力来维持第五节 牛顿第一定律
探究阻力对物体运动的影响
提出问题 运动的物体如果不受阻力的作用，会一直运动下去吗
实验器材及作用 小车、斜面(使小车获得初速度)
木板、毛巾、棉布、平板玻璃( )
刻度尺(测量小车移动的距离)
实验步骤 让同一辆小车分别从同一斜面的同一高度由静止自由下落，观察小车滑下后在三种不同表面上运动的距离
实验现象 平面越光滑，小车运动的距离
实验结论 小车受到的阻力越小，速度减小得越慢
实验推论 如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，则物体的速度不会减小，将以恒定不变的速度永远运动下去
注意事项 为控制每次实验小车到达水平面的速度相同，三次实验中，应让同一小车从同一斜面同一高度由静止自由下落
物理科学方法
(1)转换法的应用．(通过观察小车在水平面上运动的距离来判断其所受阻力的大小，阻力越小，速度减小得越慢，小车运动得越远)
(2)控制变量法的应用．(控制小车从斜面同一高度由静止释放，使小车到达斜面底端的初速度相同，改变木板上所铺的材料，观察小车运动距离的远近)
(3)科学推理法．(若物体不受阻力时，物体的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动，即牛顿第一定律)
牛顿第一定律
1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持 或 ，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)“一切”说明牛顿第一定律是普遍适用的，对所有物体都成立．
(2)不受任何外力的情况是不存在的，是理想情况，物体所受外力的合力为零可以等效为没有受到力的作用．
(3)“总”指的是总是这样，没有例外．
(4)“或”指两种状态不能同时存在，只能是其中之一，即原来静止的仍静止，原来运动的保持速度不变做 ．
①牛顿第一定律不是实验定律，而是在实验的基础上运用科学的方法推理、总结出来的，即理想实验法．这种方法是物理研究中的一种重要方法．②牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因，而非维持物体运动状态的原因．
惯性
1．定义：物体这种保持原来 的性质．
2．对惯性的理解
(1)一切物体在任何情况下都具有惯性．
(2)惯性的大小只与物体的质量有关．物体的质量越大，惯性就越大．与是否受力，是否动运动及运动速度大小无关．
(3)惯性不是力，只能说一个物体“具有惯性”“由于惯性”，不能说物体“受到惯性”“产生惯性”“受到惯性作用”或“受到惯性力”．
3．惯性的利用与防范
①利用：a.跳远前助跑；b.洗衣机脱水；c.拍打衣服上的灰尘；d.撞击锤柄，使锤头紧套在锤柄上；e.体温计使用前用力甩．
②防范：a.系好安全带；b.汽车的安全气囊；c.开车时保持车距；d.乘公交车时拉好手环；e.自行车拐弯要减速，防止摔倒；f.飞机着陆时后轮先着地．
惯性与惯性定律的区别：惯性是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，与物体是否受外力，处于何种状态无关．惯性定律即牛顿第一定律，是描述物体在不受外力作用时，由于具有惯性而表现出来的一种运动规律．它的实质是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．
牛顿第一定律形成的历史进程
1．亚里士多德：人类历史上 提出力与运动之间存在关系．他认为，凡运动的事物必然都有推动者在推着它运动．
2．伽利略
(1)最早通过实验推理说明了 ．他认为，运动的物体若不受力，将以恒定的速度持续运动下去．
(2)理想实验：让一个小球从斜面的顶端由静止开始向下运动，紧接着又分别冲上另几个对接的斜面．若没有摩擦力，无论右侧斜面的坡度如何，小球都会沿斜面上升到与原来同样的高度．如果将右侧对接斜面改为水平面，小球就会沿水平面以 持续运动下去．伽利略的理想实验将实验与 相结合，说明了 ．
3．笛卡尔：发展了伽利略关于力与运动关系的结论，强调了惯性运动的 ．他认为，运动中的物体如果没有受到力的作用，他将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向．
4．牛顿：总结了 和 ，建立了经典力学体系．他认为，一切物体总保持 或 ，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．
阻力对物体运动的影响
典例1 [2023·无锡]如图所示，在探究阻力对物体运动的影响时，每次让小车从斜面的 处由静止释放，让小车到达水平面时，获得相同的速度，先后在水平面上铺设粗糙程度不同的材料，通过比较小车在水平面上运动的 来比较阻力对物体运动的影响．
典例1图
根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，故每次让小车从斜面的同一高度处由静止释放，让小车到达水平面时，获得相同的速度；先后在水平面上铺设粗糙程度不同的材料，材料表面越粗糙，通过的距离越短，表明小车运动时在水平方向上受到的阻力越大，通过比较小车在水平面上运动的距离来比较阻力对物体运动的影响．
变式 [2024·枣庄]在体育测试中，小明同学掷实心球的场景如图所示，图中a点是球刚离开手的位置，球从a点上升到最高点b后下落到地面c点，然后滚动到d点停止．下列说法正确的是( )
变式图
A．球从a点上升到b点，是因为球受到手的推力作用
B．球在b点的速度为零
C．若球在b点受到的力全部消失，则球做匀速直线运动
D．球从c点运动到d点停止，说明物体运动需要力来维持
牛顿第一定律
典例2 [铜仁中考]关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是通过凭空想象出来的
B．物体只要运动，就一定受到力的作用
C．不受力的物体，只能保持静止状态
D．如果物体不受到力的作用，原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学的推理而得出的．不能用实验直接验证，但经受了实践的检验，是大家公认的力学基本定律之一．解答此题的关键是把握一个“或”字，“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体如果不受外力作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，而原来处于运动状态的物体会保持原来的速度的大小和方向，做匀速直线运动一直到有外力改变这种状态．
变式 [2024·吕梁期末]如图所示，小文正在公园里荡秋千．假如他荡到左边最高点时外力突然全部消失，他将会( )
变式图
A．静止不动 B．向左上方运动
C．向左下方运动 D．竖直向下运动
惯性
典例3 下列关于惯性的说法中正确的是( )
A．小华参加校运动会百米赛跑，冲过终点时不能立即停下来，是因为受到惯性作用
B．自行车从斜坡冲下来的过程中，速度在大小上越来越大，但惯性的大小不变
C．使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
D．小华同学从匀速直线行驶的轮船的甲板上竖直向上跳起，不计空气阻力，他会落在起跳点的后方
惯性是物体本身的一种性质，只能说物体具有惯性，或“由于惯性”；惯性大小只与物体的质量有关．
变式1 [2024·宁明期末]汽车最基本的安全装置是头枕和安全带，如图所示．
下列说法正确的是( )
变式1图
A．头枕能减小因突然减速对司机造成的伤害
B．头枕能减小因撞上前车对司机造成的伤害
C．系上安全带能减小因后车撞击对司机造成的伤害
D．系上安全带能减小因紧急刹车对司机造成的伤害
变式2 [2023·青海]2023年5月，“天舟六号”货运飞船成功发射．假设“天舟六号”在加速升空过程中质量保持不变，其惯性 ，运动状态 ．(均填“不变”或“改变”)
1．[2024·山西]如图所示，一辆公交车正在水平路面匀速向右行驶，遇到突发情况紧急刹车时，下列能正确表示车内拉环情形的是( )
第1题图
2．[2024·烟台]乒乓球被称为中国的“国球”，深受同学们喜欢．关于乒乓球运动中蕴含的力学知识，下列说法正确的是( )
第2题图
A．乒乓球在空中飞行时受到了向前的推力
B．乒乓球的质量小，所以容易被快速抽杀
C．空中飞行的乒乓球，如果所受的力全部消失，它将立即停止
D．球拍击球时，只能改变乒乓球的运动方向
3．[2024·昭通期末]如图所示，小明站在滑板车上不断蹬地沿水平方向运动，下列说法正确的是( )
第3题图
A．不断蹬地说明滑板车的运动需要力来维持
B．滑板车在加速运动过程中惯性逐渐增大
C．运动过程中的滑板车如果所受力全部消失，它将一直做匀速直线运动
D．若停止蹬地后滑板车不会立即停下是因为它受到惯性力的作用
4．[2024·成都期中](多选)如图所示，小明在做“推断物体不受力时的运动”的实验中，让相同的小车分别从同一斜面顶端由静止滑下，观察小车在不同材料(毛巾、纸板、玻璃)的水平面上滑行的距离．下列说法不正确的是( )
第4题图
A．小车滑到底端后继续向前运动，是由于小车受到惯性作用
B．从实验可知，小车受到的阻力越大，小车前进的距离越远
C．实验推理：若小车不受阻力，将水平向右做匀速直线运动
D．运动的物体不受力会慢慢停下来，说明运动需要力来维持
