1．牛顿第一定律
学 习 目 标
知 识 脉 络(教师用书独具)
1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法．
2．理解牛顿第一定律的内容及意义．(重点)
3．理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持．(重点)
4．理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．(难点)
一、从亚里士多德到伽利略
1．亚里士多德的观点：地上的运动分为两类
(1)天然运动：无须外力的帮助、自身就能实现，如气、火等轻的东西向上运动，重的东西向下运动．
(2)受迫运动：必须依靠外力的不断作用才能维持，外力消失，受迫运动就会停止，如拉动地面上的小车，推动桌面上的书本．
2．伽利略的研究
(1)理想实验
如图所示，让小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到与左斜面同样的高度．减小右斜面的坡度，小球要达到同样的高度经过的坡长越长．由此推测，如果右斜面变成水平面，并且没有任何阻力，小球将达不到原来的高度，就应永远运动下去．
(2)结论：力不是(填“是”或“不是”)维持物体运动的原因．
二、牛顿第一定律 惯性
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，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
2．惯性
(1)惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态不变的性质．牛顿第一定律也叫惯性定律．
(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性．
3．惯性的量度
质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，物体的惯性越大，物体运动状态越不易改变．
1．思考判断
(1)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因．(×)
(2)牛顿第一定律是由实验直接归纳总结得出的．(×)
(3)由牛顿第一定律可知，当一个做匀加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻停止运动．(×)
(4)速度越大，物体的惯性越大．(×)
(5)受力越大，物体的惯性越大．(×)
2．(多选)由牛顿第一定律可知( )
A．物体的运动是依靠惯性来维持的
B．力停止作用后，物体的运动就不能维持
C．物体做变速运动时，一定有外力作用
D．力是改变物体惯性的原因
AC [物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质叫作惯性，由于惯性的存在，物体才保持原来的运动状态，A对．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，B错，C对．惯性是物体的固有属性，力不能改变物体的惯性大小，D错．]
3．关于物体的惯性，下列说法中正确的是 ( )
A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大
B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大
C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小
D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性
C [惯性大小只与物体质量有关，与物体的速度无关，故A错误；质量是物体惯性大小的唯一量度，火车速度变化慢，表明它的惯性大，是因为它的质量大，与是否静止无关，故B错误；乒乓球能被快速抽杀，表明它的运动状态容易发生改变，是因为它的惯性小，故C正确；一切物体在任何情况下都有惯性，故D错误．]
从亚里士多德到伽利略
1．17世纪前对运动和力的关系的认识
(1)亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因．
(2)根据：有力作用在物体上，物体才运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．
(3)方法：观察＋直觉(由生活经验得出直观印象)．
2．伽利略的理想实验
(1)基本观点：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力．力是改变物体运动状态的原因，运动并不需要力来维持．
(2)根据：理想实验．
(3)方法：实验＋科学推理(将可靠事实和理论思维结合起来)．
3．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．
(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．
(4)“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”只不过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认识正确与否的标准．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．
【例1】 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，如图所示的斜面实验，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时的高度．
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．
(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________(只要填写序号即可)．
(2)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．下列关于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
思路点拨：本题是在可靠事实的基础上进行合理推理，将实验理想化，进而得出正确的结论．
[解析] 体会伽利略的理想实验，可知顺序排列为②③①④，分类正确的是B.
[答案] (1)②③①④ (2)B
理想实验与真实的科学实验
(1)两者有原则性的区别．
(2)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．
(3)真实的科学实验是可以实现的实验，而理想实验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．
1．(多选)在力学理论的建立过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是( )
A．伽利略认为力不是维持物体运动的原因
B．亚里士多德认为物体的运动不需要力来维持
C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
D．伽利略认为力是改变物体运动状态的原因
AD [伽利略认为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，A、D正确，C错误．在历史上，亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，他的观点是错误的，B错误．]
牛顿第一定律 惯性
1．运动状态变化的三种情况
(1)速度的方向不变，只有大小改变．
(2)速度的大小不变，只有方向改变．
(3)速度的大小和方向同时发生改变．
2．对牛顿第一定律的理解
(1)明确了惯性的概念
牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质．牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律．
(2)揭示了力和运动的关系
牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即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．
(3)反映了物体不受外力时的运动状态
匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)．不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义．
3．对惯性的理解
(1)惯性是物体的固有属性，惯性不是一种力．
(2)任何物体在任何情况下(不管是否受力，不管是否运动或怎样运动)都具有惯性．
(3)惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关，切勿认为物体的速度越大，惯性越大．
(4)惯性与惯性定律不同．惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性，惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律．
【例2】 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是 ( )
A．牛顿第一定律可以用实验直接验证
B．由于不受力的物体不存在，因此牛顿第一定律没有实际意义
C．牛顿第一定律就是惯性
D．当物体受到的外力为零时，物体可能做匀速直线运动
思路点拨：①牛顿第一定律是在理想实验基础上得出的，不是实验定律．②牛顿第一定律揭示了物体在不受外力时的运动规律．③牛顿第一定律又称惯性定律，但不是惯性．
D [牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的，但它符合物理规律，故有一定的物理意义，A、B错误；牛顿第一定律是描述运动和力的关系的定律，惯性是物体的性质，C错误；由牛顿第一定律的内容可知D正确．]
对牛顿第一定律的两点说明
(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的．
(2)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的．
2．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
C [牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，故D错误．]
【例3】 关于物体的惯性，以下说法中正确的是 ( )
A．物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大
B．汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会往外甩，而汽车匀速前进时，车上的人感觉平稳，说明突然减速和拐弯时人有惯性，匀速运动时没有惯性
C．在同样大小的力作用下，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大
D．在长直水平轨道上匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回原处，这是因为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后距离太小，不明显而已
思路点拨：①一切有质量的物体都具有惯性，质量是惯性大小的唯一量度．②惯性与物体的运动状态无关，与是否受力无关．
C [物体的惯性大小只由质量决定，与物体的速度大小无关，A错误；一切物体均有惯性，不论物体处于加速、减速还是匀速状态，B错误；同样大小的力作用于物体上，运动状态越难改变，说明物体保持原来运动状态的本领越大，惯性也越大，所以C正确；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于惯性，人在水平方向的速度不变，与车速相同，因此仍落在车上原处，D错误．]
惯性的两种表现形式
(1)在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态．
(2)在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度．
3．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：可以通过科学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”，这表明强弩的惯性减小了
C．货运列车运行到不同的车站时，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，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到转弯的目的
C [质量是惯性大小的唯一量度、质量越大，惯性越大，运动状态越不易改变，故选项C正确．]
1．伽利略理想实验揭示了( )
A．若物体运动，那么它一定受力
B．力不是维持物体运动的原因
C．只有受力才能使物体处于静止状态
D．只有受力才能使物体运动
B [伽利略理想实验指出：如果水平面没有摩擦，那么在水平面上的物体一旦获得某一速度，物体将保持这一速度一直运动下去，而不需要外力来维持，故A、D错误；运动和静止都不需要力来维持，故B正确，C错误．]
2．(多选)下面说法中正确的是( )
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．牛顿第一定律就是惯性
C．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性
D．运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
ACD [惯性是物体的固有性质，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．而惯性定律指物体在不受外力作用(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，而不是产生或维持物体运动的原因．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A、C、D.]
3．如图，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
B [质量是惯性大小的唯一量度，故选项B正确，选项A、C、D错误．]
4．做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是( )
A．悬浮在空中不动
B．速度逐渐减小
C．保持一定速度向下做匀速直线运动
D．无法判断
C [力是改变物体运动状态的原因，当力消失后，由于惯性，物体将保持原来的运动状态，故选项C正确．]
5．如图所示，小球A静止放在小车的光滑底板上(设小车底板足够长)，当小车受到水平向右的力F作用时，小车从静止开始在水平面上做加速直线运动，则小球A相对于地的运动情况是( )
A．做匀速直线运动
B．处于静止状态
C．做与小车同方向速度越来越大的直线运动
D．做与小车反方向速度越来越大的直线运动
B [对小球受力分析可知，车内的小球只受竖直方向的重力和支持力，这两个力是一对平衡力，小球所受合外力为零，所以无论车厢如何运动，小球相对于地面仍然处于静止状态，B正确．]
课件50张PPT。第三章 牛顿运动定律1.牛顿第一定律点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十四) 牛顿第一定律
(时间：40分钟 分值：100分)
[合格基础练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．关于惯性和牛顿第一定律，下列说法中正确的是( )
A．静止的物体可能没有惯性
B．速度越大的物体惯性越大
C．同一物体在地球上和月球上惯性不同
D．伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起
D [惯性是物体的固有属性，它的大小只取决于质量，与运动状态，是否受力、地理位置无关，故A、B、C错误；伽利略的斜槽实验是在实验探究的基础上加以科学推理，故D正确．]
2．关于物体的惯性，下列说法中正确的是 ( )
A．射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性减小了
B．战斗机在空战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性
C．用力推一个处在地面上的物体，没有推动，原因是物体的惯性太大了
D．高速公路上要限速，是因为车速越大惯性越大
B [物体惯性大小是由质量量度的，与速度大小无关，选项A、D错误；战斗机甩掉副油箱后减小了质量，减小了惯性，运动状态易改变，提高了灵活性，选项B正确；推物体而物体不动是因为存在摩擦力，只要推力小于最大静摩擦力，物体就不动，与物体的惯性大小无关，选项C错误．]
3.如图所示，在匀速行驶的火车车厢内，有一人从B点正上方相对车厢静止释放一个小球，不计空气阻力，则小球 ( )
A．可能落在A处
B．一定落在B处
C．可能落在C处
D．以上都有可能
B [匀速行驶的火车车厢内，相对车厢静止释放一个小球，由于惯性，小球在水平方向保持与车速相同的速度，因此在下落这段时间内，水平位移相等，即落回到B点，故选B.]
4．下列说法中正确的是 ( )
A．惯性是物体只有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保持匀速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；受到外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此无惯性
D．惯性是物体的属性，与物体的运动状态和是否受力均无关
D [惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和受力情况无关，故只有D正确．]
5．如图所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1＞m2)，两小球原来随车一起运动．当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球( )
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．不一定相碰 D．无法确定
B [因小车表面光滑，因此球在水平方向上没有受到外力作用．原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰．]
6．2013年1月1日起实施的新交通法规中规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都应在胸前系上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害( )
A．车速太快 B．车速太慢
C．紧急刹车 D．突然启动
C [小汽车车速无论快慢，若车速不变，则车、人相对静止，所以不会使人受伤，故A、B选项不合题意；当紧急刹车时，车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人冲向前而受伤，故C选项符合题意；突然启动时，人会向后仰，有靠背支撑，安全带不起作用，故D不合题意．]
二、非选择题(14分)
7．在足球场上，为了不使足球停下来，运动员带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球(如图甲)．又如为了不使自行车减速，总要不断地用力蹬脚踏板(如图乙)．这些现象不正说明了运动需要力来维持吗？那为什么又说“力不是维持物体运动的原因”？
甲 乙
[解析] 如果足球不是在草地上滚动，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚动，它将会滚出比草地上远得多的距离，这说明了由于阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变，足球在草地上滚动时所受阻力大，运动状态很快发生改变；足球在水泥地面上滚动时所受阻力小，运动状态改变得慢，但终究还是要停下来．在盘带足球时，人对足球施加力的作用，是克服摩擦阻力对足球产生的作用．自行车的例子也是同样的道理．
[答案] 见解析
[等级过关练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．火车在平直轨道上做匀速直线运动，在密封的、没有空气流动的车厢内点燃了一支卫生香，则车里乘客看到卫生香所冒出的烟的运动情况应是 ( )
A．一边上升一边向前飘
B．一边上升一边向后飘
C．只是上升不向任何一边飘
D．无法确定
C [卫生香所冒出的烟由于惯性而保持与车厢相同的水平速度，故C正确．]
2．月球表面上的重力加速度为地球表面上的重力加速度的，同一个飞行器在月球表面上时与在地球表面上时相比较 ( )
A．惯性减小为在地球上的，重力不变
B．惯性和重力减小为在地球上的
C．惯性不变，重力减小为在地球上的
D．惯性和重力都不变
C [物体的惯性大小仅与物体的质量大小有关，因质量是恒量，同一物体的质量与它所在位置及运动状态无关，所以这个飞行器从地球到月球，其惯性大小不变，物体的重力是个变量，这个飞行器在月球表面上的重力为G月＝mg月＝m·＝.]
3．如图所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球m.劈形物体由静止开始释放，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．无规则的曲线
D．抛物线
B [由于小球处在物体M上，接触面光滑，在M滑下过程中，由于小球水平方向上不受外力作用，该方向上运动状态不会改变，原来静止，则下滑过程中，小球在水平方向上没有位移，故B正确．]
4．(多选)如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一个铁球和一个乒乓球．容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态．当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )
A．铁球向左 B．铁球向右
C．乒乓球向左 D．乒乓球向右
AD [因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的水球的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时，铁球相对小车向左运动，A正确；同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(13分)如图所示，重球系于DC绳下端，重球下再系一根同样的BA绳，回答下列问题：
(1)在绳的A端慢慢增加拉力时，哪根绳先断？为什么？
(2)在绳的A端突然用力一拉时，哪根绳先断？为什么？
[解析] (1)当拉力缓慢增大时，AB绳的张力等于拉力，而DC绳的张力等于拉力与重球重力的合力，DC绳承受的拉力大，故DC绳先断．
(2)瞬间用力拉A端，由于重球具有保持原来静止状态的性质，对DC绳的拉力来不及变化时，AB绳由于不能承受巨大的拉力而先断裂．
[答案] 见解析
6．(13分)如图所示，一较高木块在小车上和小车一起做匀速直线运动，当小车碰到一障碍物的瞬间(设小车碰后立即停下)，则：
(1)若小车上表面粗糙，则木块将如何运动？
(2)若小车上表面光滑，则木块将如何运动？
[解析] 当小车碰到障碍物时，小车将停下．
(1)如果上表面粗糙，则木块上部由于惯性将继续前进向右运动，木块下部虽然也要继续向右运动，但下部受到一个向左的摩擦力，使得下部的运动状态发生改变，很快停止，故此时木块将向右倾倒．
(2)如果小车上表面光滑，则木块下部不受摩擦力，此时整个木块都将由于惯性而保持向右的匀速直线运动状态．
[答案] (1)木块将向右倾倒
(2)木块将向右做匀速直线运动
