第4节 牛顿第一定律
第1课时 牛顿第一定律
知识点
1 牛顿第一定律
1．关于“阻力对物体运动的影响”问题，某学习小组进行了如下探究实验：依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面顶端由静止自由下滑，观察小车在水平面上滑行的最大距离，三种情况下的运动情况如图B3－4－1所示。
图B3－4－1
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小__________(填“相等”或“不相等”)。
(2)分析图中运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越________(填“快”或“慢”)。
(3)牛顿在伽利略等人的研究基础上，概括出牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持________状态或__________________状态。
(4)牛顿第一定律________(填“是”或“不是”)直接由实验得出的，其符合逻辑的科学推理，为科学研究提供了一个重要方法。
2．关于牛顿第一定律的理解，下列说法中正确的是( )
A．牛顿第一定律是通过凭空想象得出的
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
3．如图B3－4－2所示，小球沿弧形斜槽从
A
点运动到水平轨道的
B
点时，如果小球受到的外力突然全部消失，那么小球的运动状态将是( )
图B3－4－2
A．匀速直线运动
B．立即停止运动
C．速度越来越大
D．速度越来越小
4．一颗正在竖直向上飞行的子弹，如果它受到的一切外力同时消失，那么它将( )
A．先减速上升，后加速下降
B．沿竖直方向做匀速运动
C．立刻停在空中
D．立刻向下加速运动
5．如图B3－4－3所示，将小球从A点由静止释放，运动到C点时，若一切外力全部消失，则小球会沿________(填字母)路线继续运动，你判断的依据是__________________________________；若当小球滚至右侧最高点时，撤去所有外力，它将________。
图B3－4－3
知识点
2 力和运动的关系
6．下列说法中正确的是( )
A．静止的物体一定不受力的作用
B．运动的物体一定受到力的作用
C．物体运动方向发生改变，一定受到力的作用
D．物体受到力的作用，速度大小一定发生改变
7．如图B3－4－4所示是足球运动员踢足球时的情景，下列说法正确的是( )
图B3－4－4
A．球被脚踢出去，说明只有球受到力的作用
B．脚踢球使球飞出去，说明力是使物体运动的原因
C．足球在空中飞行过程中，运动状态一定发生改变
D．空中飞行的足球，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动
8．下列有关运动和力的说法中正确的是( )
A．力是维持物体运动的原因
B．力只能改变物体运动的快慢，不能改变物体运动的方向
C．一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态
D．重力的方向总是竖直向上的
9．为了探究“物体不受力时将怎样运动”，老师设计并进行了如图B3－4－5所示的实验，为得出探究结果，必须进行的实验步骤是( )
图B3－4－5
A．将小车从高于h的地方释放，再做几次实验
B．改变斜面的倾角，再做几次实验
C．改变小车的质量，从h处释放，再做几次实验
D．用表面光滑程度不同的材料取代毛巾，再做几次实验
10．若小球在运动过程中只受到力F的作用，且运动过程中力F始终保持不变，则小球的运动轨迹(用虚线表示)不可能是图B3－4－6中的( )
图B3－4－6
11．如图B3－4－7所示，将一只小球竖直向上抛出，小球先后经过A、B两点。已知小球在A、B两点的速度分别为2
m/s、0
m/s。
图B3－4－7
(1)若小球向上运动到达A点时，一切外力突然消失，则此后小球将做什么运动？________________________________________________________________________。
(2)若小球向上运动到达B点时，一切外力突然消失，则此后小球将做什么运动？________________________________________________________________________。
12．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡儿和牛顿等科学家不断完善的过程。
图B3－4－8
(1)伽利略经过如图B3－4－8所示的实验和推理得出结论：如果没有阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去。结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序：________________________________________________________________________。
(2)笛卡儿在伽利略观点的基础上进一步完善：如果运动中的物体没有受到力的作用，它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。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”。相对于“牛顿第一定律”，笛卡儿的观点有什么不足？________________________________________________________________________。
13．2020·衢州
小科骑自行车时发现，在不同的路面上，停止踩脚踏板，车都能继续运动一段距离。于是小科作出了以下猜想。
猜想一：车运动的距离可能与路面的粗糙程度有关。
猜想二：车运动的距离可能与车速有关。
为验证猜想，他用丝绸、棉布、小球、斜面和长木板进行模拟实验，如图B3－4－9所示。
图B3－4－9
(1)要验证猜想一，应分别将丝绸、棉布铺在__________(填“斜面”“长木板”或“斜面和长木板”)上，并完成实验。
(2)请用所给的器材，设计一个验证猜想二的实验方案(要求简要叙述实验步骤和预期实验结果)。
(3)小科在实验结束后反思，如果探究“阻力对物体运动的影响”，那么可以通过比较起始速度相同的同一小球，在不同水平面上运动的距离或______来判断阻力对物体运动的影响。
自| 我| 提| 升
14．如图B3－4－10所示，光滑水平地面上的小车在拉力F的作用下运动，在拉力逐渐减小的过程中，小车的速度将( )
图B3－4－10
A．逐渐减小
B．逐渐增大
C．保持不变
D．先减小，后增大
教师详解详析
1．(1)相等
(2)快
(3)静止 匀速直线运动
(4)不是
[解析]
(1)每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车运动到斜面底端时的速度相等。
(2)根据图中运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明毛巾表面最粗糙，阻力最大，即小车受到的阻力越大，速度减小得越快。
(3)牛顿第一定律的内容：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(4)牛顿第一定律是在实验的基础上，通过推理得出的，不是由实验直接得出的。
2．D [解析]
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，但它不是凭空想象出来的，是经受了实践的检验的；物体不受力或受平衡力作用时做匀速直线运动，说明物体的运动不需要力来维持；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；如果物体不受外力作用，原来运动的物体将保持原有的速度做匀速直线运动。
3．A [解析]
由牛顿第一定律可知，一切物体在没有受到外力作用时，将保持匀速直线运动状态或静止状态，
因此小球沿弧形斜槽从A点运动到水平轨道的B点时，如果小球受到的外力突然全部消失，
则小球的运动状态不会改变，即小球将做匀速直线运动。
4．B [解析]
子弹在竖直方向上飞行，若它受到的一切外力同时消失，它将沿竖直方向做匀速运动。
5．b 物体不受外力时将保持原来的运动状态不变 静止
[解析]
由牛顿第一定律可知，物体不受外力时将保持原来的运动状态不变，因此将小球从A点由静止释放，运动到C点时，若一切外力全部消失，则小球的运动状态不会改变，故小球将沿b路线做匀速直线运动。
6．C
7．C [解析]
由于力的作用是相互的，球被脚踢出去的同时，脚受到球的反作用力；脚踢球，使球飞出去，说明力可以改变物体的运动状态；足球在空中运动过程中，受到竖直向下的重力与空气的阻力，这两个力不是平衡力，所以足球的运动状态一定发生改变；空中飞行的足球，若它所受的力全部消失，它将保持原来的运动状态，沿原来的方向做匀速直线运动。
8．C 9.D 10.D
11．(1)竖直向上做匀速直线运动
(2)保持静止状态
[解析]
(1)根据牛一定律可知，A点小球是有速度的，所以那一刻所有外力突然消失，就会以那一刻的速度进行匀速直线运动，故答案是：保持2
m/s的速度做匀速直线运动。(2)同理可得，B点时，小球运动到最高点，速度为零。此时所有外力都消失，小球将保持静止状态。
12．(1)CAB
(2)没有涉及静止物体的运动规律
[解析]
(1)阻力是客观存在的，因此有空气阻力的C实验肯定排在第一位；然后再研究没有空气阻力的摆球的运动情况，因此A排在第二位；最后再借助斜面上的小球研究既没有空气阻力又没有摩擦阻力时的运动情形，因此B排在第三位，正确的顺序为CAB。
(2)笛卡尔的观点只是说明了物体运动时不受力的运动规律，没有涉及物体静止时的运动规律，因此与牛顿第一定律相比缺乏全面性。
13．(1)长木板
(2)先后三次将小球从斜面的不同高度处由静止释放，测量并记录小球在粗糙程度相同的水平面上运动的距离。如果先后三次小球在粗糙程度相同的水平面上运动的距离不同，说明小球在水平面上的运动距离与速度有关。
(3)时间(或小球速度改变的快慢)
14．B [解析]
因为光滑水平面没有摩擦力，所以当小车持续受到一个沿水平向右的力的作用时，物体的速度将增大，因此拉力逐渐减小时，小车的速度会继续增大。第2课时 惯性
知识点
1 惯性
1．2020·杭州
惯性是物体的一种性质，下列说法正确的是( )
A．物体运动状态改变时才有惯性
B．物体速度越大惯性也越大
C．静止或匀速运动的物体没有惯性
D．物体受力或不受力时都具有惯性
2．牛顿第一定律指出，惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。图A3－4－1中惯性最大的物体是( )
图A3－4－1
3．大老虎从静止开始加速追赶小羚羊，快追上时，羚羊突然急转弯逃脱了老虎的捕捉。在此过程中，下列说法正确的是( )
A．老虎静止时没有惯性
B．老虎加速过程惯性增大
C．老虎惯性大不易转弯
D．老虎惯性小不易转弯
4．2018·嘉兴
近年来，车贴已经成为一种时尚。如图A3－4－2所示车贴中的提示语属于防止因惯性带来危害的是( )
图A3－4－2
5．系安全带可以减小因汽车紧急刹车对人员造成的伤害，下列说法正确的是( )
A．刹车时人的惯性会消失
B．刹车时人的惯性会增大
C．刹车时人会受到向前的惯性力
D．刹车时人由于惯性会向前倾
知识点
2 惯性的应用
6．驾驶员进行驾驶技能比赛时，可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上(如图A3－4－3所示)，驾驶员突然刹车时，杯中水可能发生的情况是( )
图A3－4－3
A．仍保持水平
B．将向前溢出
C．将向后溢出
D．会溢出，但不能确定溢出方向
7．关于惯性，下列四个现象对应的说明正确的是( )
A．拍打衣服，灰尘脱落，说明衣服有惯性
B．子弹离开枪膛，仍能向前飞行，说明子弹有惯性
C．汽车突然快速启动，车上的人会向后倾，说明汽车有惯性
D．运动员将足球顶出去，足球继续运动，说明运动员有惯性
8．小宇在家观看汽车拉力赛的电视节目，发现汽车行驶速度很大。其中途经一段“S”形弯道时，如图A3－4－4所示。他想：现场观看的观众为了更安全，应站的位置是图中( )
图A3－4－4
A．甲、丙
B．甲、丁
C．乙、丙
D．乙、丁
9．下列给出了几种事例，涉及了惯性知识且其中利用惯性的是____________。
①从树上掉下的苹果
②司机为节省燃油，在汽车进站时，提前关闭油门
③锤头松了，把锤柄的一端在物体上撞击几下
④绕地球做圆周运动的人造卫星
⑤跳远运动员都要助跑一段距离才起跳
⑥拍衣服上灰尘时，抖几下衣服
⑦公共汽车的乘务员，时常提醒乘客扶住车的扶手，待车停稳后再下车
10．在匀速直线行驶的敞篷车上，小明竖直向上抛出一个小球，若不计空气阻力，则小明和地面上的小东看到小球的运动轨迹分别是图A3－4－5中的( )
图A3－4－5
A．①和②
B．①和③
C．①和④
D．③和②
11．如图A3－4－6所示，在平直路面上向右匀速行驶的小车中，有一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁，另一端连接至小车底板的木块上，弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
图A3－4－6
A．若木块突然压缩弹簧，则小车一定在做加速运动
B．若小车突然加速，则木块由于惯性将保持原来的运动状态
C．若木块受到三个力的作用，则小车一定在做减速运动
D．若弹簧未发生形变，则小车一定在做匀速运动
12．如图A3－4－7所示，与惯性有关的做法中，属于防止因惯性造成危害的是( )
图A3－4－7
13．在一艘做匀速直线运动的游轮上，某同学朝各个方向用相同的力进行立定跳远，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A．朝与游轮运动方向一致的方向跳得最远
B．朝与游轮运动方向相反的方向跳得最远
C．朝与游轮运动方向一致的方向跳得最近
D．朝各个方向跳得一样远
14．小刚同学在放学回家的路上，脚被石块绊了一下，身体向前跌倒(如图A3－4－8甲所示)；继续行走了一会儿，不小心踩到一块西瓜皮，身体向后摔倒(如图乙所示)。对这两种情景，下列解释合理的是( )
图A3－4－8
A．二者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
B．二者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
C．前者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态；后者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
D．前者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态；后者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
15．如图A3－4－9(a)所示，玻璃桌面上有四个鸡蛋，其中两个是生的，两个是熟的。
图A3－4－9
(1)先对其中的甲、乙两个鸡蛋分别按图(b)的方式用相同的力捻一下，使它们在玻璃桌面上转动起来，结果鸡蛋乙转动的时间较长。
(2)再对其中的丙、丁两个鸡蛋分别按图(b)的方式用相同的力捻一下，使它们在玻璃桌面上转动起来，然后用手按住使之刚好停下，迅速把手移开，结果鸡蛋丙还能再转一两圈，而鸡蛋丁却不再转动了。
(3)由上述现象判断熟鸡蛋分别是________和________。
16．小敏爸爸驾驶小汽车载着家人外出旅游，汽车在一段平直公路上匀速直线行驶，小敏坐在汽车的座位上，突然遇到紧急情况，爸爸紧急刹车，小敏的身体将向什么方向倾斜？说出理由。
自| 我| 提| 升
17．静止在水平地面上的密闭装置内部如图A3－4－10甲所示，装置内部固定着一根竖直的杆，杆顶有一小球。由于装置开始沿某一水平方向做直线运动，小球从杆上落下，刚离开杆时的俯视图如图乙所示。由此判断装置的运动方向向( )
图A3－4－10
A．东
B．南
C．西
D．北
教师详解详析
1．D [解析]
我们把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。
(1)一切物体都具有惯性，是指无论是固体、液体还是气体，无论物体质量大或小，无论是静止还是运动，无论受力还是不受力，都具有惯性。惯性是自然界中一切物体的固有属性。(2)惯性大小是由物体的质量决定的，质量越大，惯性越大，而与运动状态无关。
2．B
3．C [解析]
惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的性质，惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。
4．D
5．D [解析]
一切物体在任何情况下都具有惯性，所以刹车时人的惯性不会消失；惯性大小只跟物体的质量有关，刹车时人的质量不变，所以惯性不变；惯性是物体的一种属性，不是力，不能说受到惯性力的作用；当汽车急刹车时，人的下半身随车停止运动，而上半身由于惯性仍保持原来的运动状态继续向前运动，所以人会向前倾。
6．B
7．B [解析]
拍打衣服，衣服移动，灰尘由于惯性，保持原来的状态，脱离衣服后脱落，说明灰尘有惯性；子弹离开枪膛，由于子弹具有惯性，仍能向前飞行；汽车突然快速启动，车上的人由于惯性会向后倾；足球被顶出后，由于足球具有惯性，会继续运动。
8．C [解析]
物体的惯性是指物体能保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质。由图可知，当车在路上行驶时，如果车失去控制，由于惯性，车将沿原来运动的方向冲出，即会冲到图中的甲区和丁区，故人在乙区和丙区更安全。
9．②③⑤⑥
10．A [解析]
以小明为参照物，小球在水平方向上与小明保持相对静止，因此小明看到的就只是小球的竖直向上运动，故①正确；以地面为参照物，小球除了在竖直方向运动，还随车一起在水平方向做匀速直线运动，故②正确。
11．B [解析]
由题意知，原来小车向右做匀速直线运动，木块、弹簧也随小车一起做匀速直线运动，此时弹簧处于原长状态。若木块突然压缩弹簧，说明小车突然减速，而木块由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会压缩弹簧；若小车突然加速，则木块由于惯性仍保持原来的运动状态；木块、弹簧随小车一起做匀速直线运动时，木块只受重力和支持力，若木块受到三个力的作用，则说明其运动状态发生了改变，因此，小车可能加速，也可能减速；若小车运动状态虽然改变(即做变速运动)，但木块与小车之间只是产生了相对运动的趋势，而并未发生相对运动，此时弹簧不会发生形变，小车却并不是做匀速运动。
12．A [解析]
汽车驾驶员和乘客必须系安全带是为了防止汽车突然减速时，人由于惯性而造成伤害；把鸡蛋放在桌子上，转动鸡蛋，离手后观察它的转动情形，如果转动顺利，则为熟鸡蛋，如果转动不顺利，则为生鸡蛋，这属于利用惯性；跳远时助跑，即原来运动员是运动的，当其起跳后，由于惯性，会保持原来的运动状态，所以可以取得更好的成绩，属于利用惯性；锤头松动时，把锤柄的一端在凳子上撞几下，即该过程中，锤头和锤柄都处于运动状态，当锤柄撞击到凳子时停止运动，而锤头由于惯性仍保持原来的运动状态，从而使锤头套紧，属于利用惯性。
13．D
14．A [解析]
脚被石块绊了一下，身体向前跌倒是因为脚被石头绊住，脚的速度变小，上身由于惯性，仍保持原来的运动状态，所以身体向前跌倒；脚踩到一块西瓜皮，身体向后摔倒是因为脚踩住西瓜皮，脚的速度变大，上身由于惯性，仍保持原来的运动状态，所以向后倒。
15．(3)乙 丁
[解析]
(1)生鸡蛋的蛋液和蛋壳是分开的，转动时，生鸡蛋的蛋壳受力开始转动，而蛋液由于惯性要保持原来的静止状态，从而给蛋壳一个阻力，所以生鸡蛋很快就停下来；熟鸡蛋的蛋液和蛋壳是一个整体，转动时，蛋壳和蛋液都受力开始转动，则熟鸡蛋转动的时间较长；由题知，鸡蛋乙转动的时间较长，故乙是熟鸡蛋。(2)由于熟鸡蛋的蛋液和蛋壳是一个整体，所以当蛋壳受力静止时，蛋液也会停下来，即熟鸡蛋不再转动了，故鸡蛋丁是熟鸡蛋；而生鸡蛋的蛋壳受力静止时，蛋液由于惯性要保持原来的运动状态，所以生鸡蛋还能再转一两圈，即鸡蛋丙是生鸡蛋。
16．小敏坐在汽车的座位上，当汽车紧急刹车时，小敏的下半身随汽车一起停止运动，但其上半身由于惯性仍要保持原来的运动状态继续向前运动，所以小敏的身体会向前方倾斜。
17．B [解析]
杆与球原来是静止的，当杆开始运动后，由于惯性，小球会保留在原来的位置(之后由于缺少杆的支撑，小球会由原来的位置竖直下落)，由图知，小球相对于杆的位置向北，说明杆在向南运动，据此确定装置是向南运动的。
