4.1 牛顿第一定律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册讲义

物理概念和规律：
一、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
的原因
亚里士多德认为运动有两类：一类是天然运动，这类运动无需外力帮助，自身就能实现；一类是受迫运动，这类运动必须
来维持．
证据：有力作用在物体上，物体才
；没有力的作用，物体就要
在一个地方．
方法：观察＋直觉(由生活经验得出直观印象)
2．伽利略的观点：物体的运动
力来维持，力是改变物体运动
的原因
在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到
根据：伽利略理想实验．
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“
”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
不是维持物体运动的原因．
4.理想实验与真实的科学实验
（1）“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用．“理想实验”只不过是一种逻辑推理的
，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为
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．
（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
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
二、牛顿第一定律
1.内容：一切物体总保持
状态或
状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
2．惯性：物体具有保持
或
状态的性质，这种性质叫惯性，是物体的固有属性．牛顿第一定律也叫
．
3．惯性的量度：
是惯性大小的唯一量度，
越大，物体的惯性越大，物体运动状态越难改变．
4．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．
5．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”，提示了物体所具有的一个重要的属性——
，即物体保持匀速直线运动状态或
状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在
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
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，但物体所受的
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．
6．对惯性的理解
(1)
是物体的固有属性，惯性不是—种力．
(2)任何物体在
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
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
，惯性定律则是物体不受外力作用时的
．
(5)惯性的两种表现形式:．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;在受力条件下，惯性表观为
．
针对训练
1、单项选择题
1.下列说法正确的是(　　)
A．伽利略认为力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
2.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
3.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．
①．两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
②．如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度
③．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
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．
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
4.关于牛顿第一定律，下面说法中不正确的是(　　)
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
5.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
6.如图3?1?3，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(　　)
图3?1?3
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
7.汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（　　）
A．车速越大，它的惯性越大
B．质量越大，它的惯性越大
C．车速越大，刹车后滑行的路程越短
D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
8.甲车快速倒车时车尾撞上静止的同型号的乙车车头，导致两车司机受伤．甲车司机、乙车司机最有可能的伤情分别是（　　）
A．胸部受伤，胸部受伤
B．胸部受伤，背部受伤
C．背部受伤，胸部受伤
D．背部受伤，背部受伤
9.用绳子拴一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，小球的运动情况是（　　）
A．沿半径方向接近圆心
B．沿切线方向做直线运动
C．沿半径方向远离圆心
D．仍维持圆周运动
10．春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动，这是关于惯性的最早记述。下列说法
正确的是（　　）
A．“马力既竭”时车的惯性为0
B．“马力既竭”时马的惯性不变
C．马的拉力越大，车的惯性越大
D．马车速度越大，车的惯性越大
二、多项选择题
11.下列有关惯性的说法正确的是（　　）
A．火车以更大的速度行驶时具有更大的惯性
B．飞机静止时有惯性，一旦飞起来就失去了惯性
C．质量越小的物体惯性越小
D．物体做匀速直线运动时具有惯性，做自由落体运动时也具有惯性
12．关于惯性，下列说法中正确的是（　　）
A．货运列车在途经车站加挂车厢，这会增大它的惯性
B．“强弩之末，势不能穿鲁缟”，是因为强弩的惯性减小了
C．汽车超速行驶易引发交通事故，是因为速度大的汽车惯性大
D．被抛出的篮球沿曲线运动，速度的大小和方向均发生了变化但惯性不变
13．关于惯性，下列说法中正确的是（　　）
A．物体的惯性仅与质量有关，质量越大的物体惯性越小
B．物体被竖直向上抛出后能继续上升，是因为物体具有惯性
C．小球做自由落体运动时惯性不变
D．小球在月球上做自由落体运动时，因为重力变小了，所以惯性也变小了。
14．根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是（　　）
A．人在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，会落在车厢的原来位置
B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在车厢内原来位置的后方
C．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
D．人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
15．关于惯性，下列说法正确的是（　　）
A．汽车突然刹车和加速时乘客会倾斜的事实，说明只有物体状态发生变化时物体才有惯性
B．在地球上和月球上以相同速度竖直上抛同一物体，物体在月球上上升高度较高，说明该物体在月球上惯性较小
C．机床、水泵的底座一般都很重，是为了增大其惯性，避免工作时引起振动
D．跳远运动员起跳前的助跑是为了利用惯性
16．如图所示，将一张纸剪成大小不同的两部分，但没有完全剪断。当你单手捏住A处用较大的力甩纸片时，很难将纸条B甩断；当你用铁夹夹住B处，单手捏住A处用较小的力甩纸片时，轻松可以将纸条B甩断。以下关于这个现象的分析正确的是（　　）
A．惯性的大小与质量有关
B．惯性的大小与手的作用力的大小有关
C．成功将纸条甩断时，利用了纸条的惯性铁夹
D．成功将纸条甩断时，利用了铁夹的惯性
三、非选择题
17.如图所示，让一个小球从斜面上同一位置滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，仔细观察实验现象．
图3?1?1
实验观察到的现象是
，
说明
，
推理如果没有摩擦
。
物理概念和规律答案：
一、1.运动、依靠外力、运动、静止
2.不需要、状态、摩擦阻力3.实验＋科学推理、力4.思维过程、检验认识、实现
二、1.匀速直线运动、静止、2.匀速直线运动、静止、惯性定律3.质量、质量5.惯性、静止、任何情况下、力和运动、合力为零6.惯性、任何情况、质量、属性、运动定律、运动状态改变的难易程度
针对训练答案
1.
D解析:伽利略最早指出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，AC错误，D正确;亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,B错误．
2.C解析:　物体自由下落时，仅受重力作用，重力消失后，物体将不受力，物体将保持重力消失时的瞬时速度做匀速直线运动．C正确，ABD错误．
3.A解析:①小球沿一个斜面滚下，滚上另一个斜面一定能发生，是事实，②③④不可能实现没有摩擦力，是推论，A正确，BCD错误.
4.B解析: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．ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
5.C解析: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，AB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，C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，D错误．
6.B解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，故B正确，ACD错误．
7.B解析：质量是物体惯性大小的唯一的量度，与物体的运动状态无关，与所受的力无关，A错误，B正确;车速越大，所需制动距离越大，但与物体惯性的大小无关，是因为物体具有的动能较大,CD错误。
8.C解析：甲车向后倒车撞到乙车上而停止运动，甲车司机由于惯性相对于甲车向后运动，使背部受伤．故AB错误；乙车静止，乙车车头由于受到撞击而向后运动，乙车司机由于惯性相对于乙车向前运动，和乙车的方向盘相碰而造成胸部受伤．故C正确，D错误
9.B
解析：当绳子断了以后，小球在光滑水平面上受力平衡，由于惯性，小球沿切线方向做匀速直线运动，ACD错误，B正确。
10.B解析：惯性大小的唯一量度是质量，与速度大小无关，“马力既竭”时马与车的惯性都保持不变，质量不是0，所以惯性不为0，AD错误，B正确；惯性大小的唯一量度是质量，拉力不能改变车的质量，也就不会改变车的惯性大小，C错误。
11.CD解析：惯性大小只与质量有关，与速度大小和运动状态无关，AB错误；惯性的大小只与物体的质量有关，物体质量越小，物体的惯性越小，C正确；物体在任何情况下都有惯性，D正确。
12.AD解析：加挂车厢，质量增大，故惯性增大，A正确；“强弩之末，势不能穿鲁缟”，是因为强弩最后的速度减小了，但惯性不变，B错误；惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与速度大小无关，C错误；抛出的篮球在运动过程中，速度的大小和方向均发生了变化，但篮球质量不变，故惯性不变，D正确。
13.BC解析：物体的惯性仅与质量有关，质量越大的物体惯性越大，A错误；把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体具有惯性，保持原来的运动状态，B正确；质量是惯性大小的唯一量度，质量不变，惯性不变，与速度变化无关，与重力大小无关C正确，D错误
14.
AC解析：人起跳后，竖直方向向上加速，之后再减速上升，到最高点再做自由落体运动，水平方向保持起跳前的速度匀速运动；车速如果不变（静止或匀速），则人水平方向的速度和车的速度一样，落在车厢内原来的位置；车如果加速，人的水平速度小于车的速度，落在起跳点后方，车如果减速，人水平方向的速度大于车的速度，落在起跳点前面。BD错误，AC正确。
15.CD解析：惯性是物体的固有属性，任何情况都具有惯性，在突然刹车或加速时容易观察到，不刹车也有惯性，A错误；物体的惯性只与物体的质量有关，物体在不同的星球上质量相同，所以惯性也相同，B错误；机床、水泵的底座一般都很重，是为了增大其惯性，保持原来的静止状态，因为质量越大，惯性越大，从而避免工作时引起振动，C正确；跳远运动员助跑起跳是为了利用惯性，从而会跳的更远，D正确。
16.AD
解析：惯性大小的唯一量度是质量，质量越大，则惯性越大，A正确，B错误；用铁夹夹住纸条后，能够把纸条甩断，是因为铁夹的质量远大于纸条的质量，所以很容易把纸条甩断，D正确，C错误。
17.接触面越光滑，小球滑动的距离越远，摩擦力是阻碍物体运动的原因，（或摩擦力是物体运动状态变化的原因）．小球将永远运动下去．