牛顿第一定律 惯性(基础)
【学习目标】1、知道牛顿第一定律的内容;
2、理解惯性是物质的一种属性,会解释常见的惯性现象。
【要点梳理】要点一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止、或匀速直线运动状态,这就是牛顿第一定律。
2、牛顿第一定律的内涵:物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态,说明力不是维持物体运动的原因,而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说:物体的运动不需要力来维持,要改变物体的运动状态,必须对物体施加力的作用。
要点诠释:
1、“一切”说明该定律对于所有物体都适用,不是特殊现象。
2、“没有受到力的作用”是定律成立的条件。“没有受到力的作用”有两层含义:一是该物体确定没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况(实际上,不受任何力的作用的物体是不存在的);二是该物体所受合力为零,它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
3、“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说物体在不受力的作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
4、牛顿第一定律不能用实验直接验证,而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
5、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律,它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律,在不受任何力时,物体要保持原有的运动状态不变。
要点二、惯性
1、惯性:物体有保持自身原有的静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体的这种性质叫做惯性。
2、惯性与惯性定律的区别:
惯性
惯性是指物体保持自身原有的静止状态或匀速直线运动状态的性质,是一切物体固有的属性,惯性与物体是否受外力、处于何种状态等无关。
惯性定律
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,它的实质说明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。
要点诠释:
1、惯性是物体的属性,不是力。因此在提到惯性时,只能说“物体具有惯性”,或“由于惯性”,而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。惯性只有大小,惯性的大小仅取决于物体的质量,质量大,惯性也大。
2、利用“惯性”现象解释现象:(1)物体原来的状态;(2)突然发生了什么情况;(3)现在的状态。
【典型例题】
类型一、牛顿第一定律
1、人类对“运动和力的关系”的认识就经历了一个曲折漫长的探索过程。
(1)古希腊哲学家亚里士多德认为: 。这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了近2000年。
(2)十七世纪,伽利略通过理想斜面实验,正确地揭示了“运动和力的关系”。如图所示,伽利略的斜面实验有如下步骤:
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,让小球沿一个斜面从静止滚下,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,小球将沿水平面以恒定速度持续运动下去。
上述步骤中,有的属于可靠事实,有的则是科学推论。将这些事实和推论进行分类排序,以下正确的是
。
A.事实②→事实①→推论③→推论④
B.事实②→推论①→推论③→推论④
C.事实②→推论①→推论④→推论③
D.事实②→推论③→推论①→推论④
(3)伽利略得出:运动物体如果不受其它物体的作用,将会 。伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法。
【思路点拨】关于力和运动的关系,历史上有两种对立的观点:亚里士多德认为,力是维持物体运动的
原因;伽利略等人认为,力是改变物体运动状态的原因。现在人们普遍认为力是改变物体运动状态的原
因的观点是正确的,这一观点无法经过实验直接证实,而是在大量实验事实的基础上,经过推理得
出的。
【答案】(1)力是维持物体运动的原因;(2)D;(3)永远匀速运动下去。
【解析】(1)关于力和运动的关系,亚里士多德的观点是错误的,他说力是维持物体运动的原因,根据物理学历史事实回答第一空。
(2)这是依据思维程序排序的问题,伽利略的观点是在实验事实的基础上,经过推理概括得出结论,第一步是实验事实,即②;小球滚到右侧斜面的高度与小球自由放手的位置接近,摩擦越小越接近,得出推理,如果无摩擦,小球上升的高度与自由放手位置相同,即第二步是③;继续推理,在无摩擦的情况下如果改变右侧斜面的倾斜程度,减小倾解,仍能使小球上升的高度与自由放手的位置相同,即第三步是①;继续大胆推理,在无摩擦的情况下,右侧斜面继续减小倾角为0,即水平,则小球永远运动,即第四步是④。按照这样的思维程序排列顺序。
(3)这是实验基础上,再推理得出的结论,实验无法直接验证,运动物体不受力将永远匀速运动下去。
【总结升华】关于力和运动的关系,历史上有两种对立的观点:亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因;伽利略等人认为,力是改变物体运动状态的原因。现在人们普遍认为力是改变物体运动状态的原因的观点是正确的,这一观点无法经过实验直接证实,而是在大量实验事实的基础上,经过推理概括得出的。
2、(2019?峄城区校级二模)竖直向下加速下落的雨滴,假设雨滴下落到某高度时所受的力全部消失,则雨滴将( )
A.向下做匀速直线运动 B.向下做加速直线运动
C.向下做减速直线运动 D.静止不动
【答案】A
【解析】由牛顿第一定律可知,雨滴下落到某高度时所受的力全部消失,雨滴将保持原来的速度与方向做匀速直线运动,故选A。
【总结升华】利用牛顿第一定律知识解答有关现象,注意分析物体受力前的状态,力消失后的状态。
举一反三:
【变式】小冬用绳子拴着一石块,使石块绕手做圆周运动,如果石块受到的力突然全部消失,石块将( )
A.立即停止运动 B.做匀速直线运动
C.继续做圆周运动 D.速度越来越慢直到停止运动
【答案】B
类型二、惯性
3、关于物体的惯性,下列说法正确的是( ) A.赛车能很快停下来,说明车没有惯性 B.跳远运动员起跳前助跑,是为了获得惯性 C.足球射入球门时才具有惯性 D.百米运动员到达终点时不能立即停下来,是因为运动员具有惯性
【思路点拨】一切物体都具有惯性,惯性是物体本身的一种基本属性,其大小只与质量有关,质量越大、惯性越大;惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢是没有任何关系的。
【答案】D
【解析】该题考察对惯性的理解。惯性是物质的一种属性,一切物体在任何情况下都有惯性。无论物体运动还是静止。故AC错。惯性不是力,它只有大小没有方向,因此物体“获得惯性”、“受到惯力作用”等说法都是错误的,故B错。 【总结升华】①惯性是一切物体都具有的,无论是气体、液体、固体都有惯性。②物体在任何情况下都有惯性,无论运动、静止、受力或不受力都有惯性。③惯性的大小只有质量有关,与速度无关。举一反三:
【变式】 下列说法正确的是( ) A.惯性是物体的一种属性 B.物体只有静止时才有惯性 C.物体只有受到力的作用时才具有惯性 D.物体只有运动时才有惯性 【答案】A 4、下列用于防止因惯性造成事故的交通规则是 A.桥梁设有限重标志 B.车辆靠右行驶 C.严禁超速超载 D.红灯停、绿灯行
E.请保持车距 F.小汽车驾驶员驾车时,系好安全带 【答案】CEF
【解析】本题考察惯性知识在交通规则中的应用。桥梁设有限重标志牌,是为了防止车辆过重压坏路面故A不选。严禁车辆超速越载,是因为物体的惯性大小与物体的质量有关,质量越大的物体,惯性越大,车辆不易停止,易发生交通事故。保持车距是因为车有惯性,刹车后不能立即停止。行车系好安全带是因为紧急刹车时,驾驶员由于惯性会继续向前运动,易碰撞车身而发生事故。 【总结升华】惯性知识的应用一是利用惯性做事情,二是防止因惯性带来的危害。注意加以区分。
举一反三:
【变式1】(2019?长春模拟)物体表现出惯性的现象我们经常遇到,有的可被人们利用;有的能给人们带来危害,是需要防止的,下列实例中,利用了惯性的是( )
A.驾驶员必须使用安全带
B.公交车上提示:“车辆转弯,请抓住扶手”
C.跳远运动员快速助跑
D.百米运动员冲刺后不能马上停下来
【答案】C
【变式2】 坐在公共汽车里的人,身体突然向前倾,这可能是由于汽车
A.突然减速前进 B.突然加速前进 C.向前行驶时突然刹车 D.突然启动前进
【答案】AC
5、今年5月1日起,我国开始实行“醉驾人刑”。如图是一名正在接受检查的驾驶员,他不仅没有系安全带,而且交警还闻到一股酒味,经仪器检测,属醉酒驾车,交警当即将其扣留。请用物理知识解释:为什么急刹车时,不系安全带会发生危险?
【答案与解析】一切物体都具有惯性,急刹车时汽车停止(减速)运动,而驾驶员由于惯性还要保持原来的运动状态,所以不系安全带会发生危险。
【总结升华】本题结合法律知识考查物理知识,体现了物理和生活等方面的联系,平时要多观察,多思考。
【巩固练习】
一、选择题
1、(2019春?建昌县期末)(多选)关于牛顿第一定律,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是牛顿通过实验总结出来的
B.它说明力是使物体运动状态改变的原因
C.它表明物体不受力时,保持静止或匀速直线运动
D.它表明要维持物体的运动,必须对物体施加力
2、一个正在运动的物体,如果它受到的力同时都消失,这个物体将 ( )
A.立即停下来 B.速度越来越慢,最后停下来
C.做匀速直线运动 D.速度越来越快
3、以下事例中不是惯性现象的是 ( )
A.人从行驶的车上跳下易摔倒
B.轰炸机前进中投弹时应提前投
C.骑自行车突然向左转弯,后座桶中的水向右洒出
D.人向后划桨,使船向前进
4、子弹从枪膛里射出后,能继续在空中运动,是由于( )
A.火药的推力 B.子弹的冲力
C.子弹有惯性 D.子弹的惯性大于它受到的阻力
5、关于物体的惯性,下列说法正确的是 ( )
A.足球射人球门时才具有惯性
B.玩具小赛车能很快停下来,说明赛车没有惯性
C.跳远运动员起跳前要助跑,是为了获得惯性
D.一切物体在任何情况下都具有惯性
6、关于运动和力的关系,下列说法不正确的是( )
A.物体不受外力时,运动状态不变
B.物体不受外力时,就会静止
C.物体的运动状态发生改变时,一定受到了外力作用
D.力是使物体运动状态发生变化的原因
7、(2019春?东莞校级期末)在某一时刻风筝处于静止状态,如果它受到的所有外力突然全部消失,它将( )
A.上升 B.下落
C.保持静止 D.可以向各个方向运动
二、填空题
8、牛顿第一定律是:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持 状态或 状态。表明:原来 的物体在不受 作用时将保持原来的静止状态,原来 的物体在不受 作用时将保持 。
9、同学们骑自行车上学,当停止用力蹬脚踏板时,自行车仍能向前运动,这是由于自行车具有 的缘故;但自行车运动会越来越慢,最后停下来,这是由于自行车受到了________的作用。
10、当汽车急刹车时,人的下身突然减速,而上身由于________则会向前冲去;若汽车向左拐弯,则人会向________倒去。
11、汽车刹车后不会立即停下,这是因为汽车具有 ,车速会逐渐变小,是由于受到地面摩擦力的作用,这说明力可以改变物体的 。如在雨天,车会滑行更远,这是因为 。
12、当衣服上粘了灰尘后,用手拍打一下,灰尘就会飞离衣服,这是因为 具有惯性的缘故
三、简答题
13、(2019?铁岭模拟)据报道,浙江一辆大货车在紧急刹车停车交费时,车上的钢筋瞬间刺穿驾驶室,造成严重的交通事故,请用物理知识解释出现这种事故的原因,并提出一条合理建议。
14、如图所示是一个演示物体具有惯性的实验装置,其中有小砝码、小木片、固定在底座上的支柱和弹性钢片,请你说出演示物体具有惯性的整个实验过程中,你观察到的两个物理现象及其对应的物理知识,填在横线上。 例如:物理现象:木片飞出后,小砖码在支柱上保持静止。
物理知识:小砝码具有惯性。 (1)物理现象: 物理知识: (2)物理现象: 物理知识:
15、如图所示,用力击打鸡蛋下面的硬纸片,可以发现硬纸片被击飞而鸡蛋却落在杯中,鸡蛋没有飞出是因为鸡蛋具有 ;硬纸片被击飞说明力可以改变物体的 。
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】BC
【解析】A、牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论,而不是直接通过实验得出的;故A错误;B、由牛顿第一定律可得,力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因;故B正确;C、由牛顿第一定律可知,当物体不受力或受平衡力时,物体将处于静止状态或匀速直线运动状态,因此力是改变物体运动状态的原因;故C正确;D、物体的运动不需要力来维持,故D错误,故选BC。
2、【答案】C
3、【答案】D
4、【答案】C
5、【答案】D
【解析】惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都具有惯性。
6、【答案】B
【解析】运动的物体不受外力时,会保持匀速直线运动状态;静止的物体不受外力时,会保持静止状态。
7、【答案】C
【解析】在某一时刻风筝处于静止状态,如果它受到的所有外力突然全部消失,则根据牛顿第一定律可知,风筝的运动状态将不做任何改变,即仍保持静止状态,故选C。
二、填空题
8、【答案】静止;匀速直线运动;静止;外力;运动;外力;匀速直线运动。
【解析】一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止 状态或匀速直线运动 状态。
表明:原来静止的物体在不受外力作用时将保持原来的静止状态,原来运动的物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动状态。
9、【答案】惯性 阻力
【解析】自行车由于惯性而保持原有的运动状态;由于受到阻力而改变原有的运动状态。
10、【答案】惯性 右
【解析】汽车刹车前,人和汽车同步运动,当人的下身突然减速,人的上身由于惯性,仍保持原有运动状态,故向前冲;当汽车向左拐弯时,人要保持原有的运动状态,故会向右倒去。
11、【答案】惯性;运动状态;摩擦力减小(或路面变滑)。
【解析】汽车刹车后不会立即停下,这是因为汽车本来就处于运动状态,当汽车刹车后,由于惯性汽车还要保持原来的运动状态继续向前运动;
力的作用效果有两个:力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态,车速会逐渐变小,这说明力可以改变物体的运动状态;
由于在雨天,接触面的粗糙程度减小,车与地面间的摩擦力减小,因此汽车刹车后车会滑行更远。
12、【答案】灰尘
【解析】拍打衣服前,衣服和灰尘都处于静止状态,当拍打时,衣服处于运动状态,灰尘由于惯性还要保持原来的运动状态,所以灰尘脱离衣服。
三、简答题
13、【答案】因为钢管同货车一起做高速运动,货车紧急刹车时,钢管由于惯性,保持原来的运动状态,继续向前运动,便冲到了驾驶室里,汽车超载,质量大,惯性大,刹车时不易停下来;建议:严禁超载!
14、【答案与解析】
(1)弹性钢片被压弯;力可以改变物体的形状 (2)被钢片打击后的小木片飞出去;力可以改变物体的运动状态。
15、【答案】惯性;运动状态。
【解析】用力击打鸡蛋下面的硬纸片,可以发现硬纸片被击飞而鸡蛋却落在原处,这是因为硬纸片受到力的作用,而改变了运动状态,而鸡蛋由于惯性落入杯中。