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第1节牛顿第一定律学习目标知识脉络1．体会伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同观点和依据．2．知道伽利略理想实验及推理方法．3．理解牛顿第一定律的内容和含义．4．知道惯性，并会正确解释有关现象．(难点)一、力与运动状态1．亚里士多德的观点：有外力的作用物体才有速度，要维持物体的运动速度就需要外力．2．伽利略的观点(1)理想实验(如图所示)：小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下，无论右侧坡度如何，都会上升到几乎等高的地方．(2)结论：维持物体的运动不需要外力．3．笛卡儿的观点：若无其他原因，运动的物体将继续以原来的速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．4．运动状态：速度是描述物体运动状态的物理量，运动状态的改变是指速度的改变．5．力和运动的关系：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．二、牛顿第一定律1．内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．2．意义(1)牛顿第一定律表明物体不受外力(或合外力为零)时，物体将保持原来静止状态或匀速直线运动状态．(2)物体的运动状态不变，它所受合外力必然为零；运动状态改变，必受到不为零的合外力．三、物体的惯性1．定义：任何物体都有保持原来静止或匀速直线运动状态的性质，物理学中把物体的这种性质叫作惯性．2．理解：惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动情况无关．3．决定因素：质量是物体惯性大小的唯一量度．质量越大，物体的惯性越大，物体的运动状态越难改变．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)速度变化，物体的运动状态就改变．(√)(2)运动方向变化了，但物体的运动状态不变．(×)(3)物体不受外力就是物体受到的合外力等于零．(×)(4)牛顿第一定律是实验定律．(×)(5)惯性是物体的本质属性，与除质量之外的因素无关．(√)(6)牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因．(√)2．(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．]3．(多选)下列说法中正确的是()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C．理想实验的思维方法与建立质点模型的思维方法一样，都是一种科学的抽象的思维方法D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力BC[牛顿第一定律是以实验为基础，加以想象推理出来的，有实验依据，但无法用实验直接验证，故A错误，B正确．理想实验是人们在思想中塑造的理想过程，与建立质点模型的思维方法一样，故C正确．静止的物体可能不受外力，也可能受外力但合外力为零，故D错误．]4．下列关于惯性的说法正确的是()A．惯性是只有物体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仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质，所以惯性就是惯性定律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；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而无惯性D．惯性是物体的固有属性，与运动状态和受力情况无关D[惯性是物体的固有属性，其大小仅由物体的质量决定，与其受力情况及运动状态无关．不管物体是否受外力作用，也不管物体的运动状态是否改变，其惯性是不能被改变的．惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的规律，而惯性是物体的固有属性，两者是不同的，故A、B、C错误，D正确．]对牛顿第一定律的理解1．明确了惯性概念定律的前半部分内容“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态”，揭示了所有物体普遍具有的一种属性——惯性，即物体保持静止状态或匀速直线运动状态，是本质属性，不需要条件．一切物体在任何情况下都具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质．因此，牛顿第一定律又叫惯性定律．2．明确了力的作用效果定律的后半部分内容“直到有外力迫使它改变这种状态为止”，说明了力的作用效果可以改变物体的运动状态．定律中明确指出力可以改变物体的运动状态．3．揭示了力和运动的关系牛顿第一定律指出物体不受外力时的运动规律，定律描述的只是一种理想状态，而实际中物体不受外力的作用的情况是不存在的，当物体所受到的合外力为零时，其效果跟不受外力的作用效果相同．力与运动的关系：运动不需要力维持，但运动状态的改变离不开力的作用．【例】(多选)下列说法中正确的是()A．牛顿第一定律是实验定律B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律D．惯性定律与惯性的实质是相同的BC[牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体不受外力时遵循的运动规律，而自然界中不受外力的物体是不存在的，所以A错误，C正确．牛顿第一定律说明了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，故B正确．惯性是物体保持原来静止状态或匀速直线运动状态的一种性质，而惯性定律指的就是牛顿第一定律，所以D错误．]应用牛顿第一定律应注意的问题(1)牛顿第一定律揭示了力和运动的关系．(2)力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用．(3)判断物体的运动状态是否改变，应分析物体的受力情况或运动情况．1．根据牛顿第一定律，下列说法中正确的是()A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落到车厢原来的位置B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方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C[依据牛顿第一定律可知，人竖直跳起离开车厢瞬间，人与车在水平方向上的速度相同．如果车子静止或做匀速直线运动，则人都将落回原地；如果车加速前进，则在相同时间内人的水平位移比车子的位移小，故人会落在起跳点的后方；反之，如果车子减速前进，则在相同时间内人的水平位移将比车子的水平位移大，故人会落在起跳点的前方，故C正确．]2．如图所示，一个劈形物体M放在固定的粗糙斜面上，劈形物体上表面水平，在劈形物体的上表面上放一光滑的小球m，劈形物体沿斜面从静止开始下滑，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．无规则曲线，其轨迹无法确定D．抛物线B[小球光滑，因此在水平方向上不受力，由牛顿第一定律可知，水平方向的运动状态不变，总是处于静止状态；当劈形物体沿斜面下滑时，小球将竖直向下运动，直到碰到斜面以前，一直竖直向下运动．因此，小球在碰到斜面前的运动轨迹是竖直向下的直线，故B正确．]对惯性的理解和应用1．惯性与质量(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．2．惯性与力(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的．(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．(3)惯性与物体的受力情况无关．3．惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量．惯性是物体本身固有的性质．(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关．4．惯性与惯性定律惯性与惯性定律不是一回事，具体如下：(1)惯性是物体的一种固有属性．(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律．3．(多选)在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法正确的是()A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动BC[列车加(减)速时，小球由于惯性保持原来的运动状态不变，相对于车向后(前)滚动，故B、C正确．]4．下列现象中不能用惯性知识解释的是()A．跳远运动员的助跑速度越大，跳远成绩往往越好B．用力将物体抛出去，物体最终要落回到地面上C．子弹离开枪口后，仍能继续高速向前飞行D．古代打仗时，使用绊马索能把敌方飞奔的马绊倒B[跳远运动员助跑后跳起，由于惯性仍保持向前的运动状态，故速度越大，向前冲出的距离越远，成绩越好；抛出去的物体最终落回到地面上，是由于重力作用，与惯性无关；子弹离开枪口后，由于惯性，仍继续向前高速飞行；敌方飞奔的马，遇到绊马索后，马腿被绊住，但马的上身由于惯性仍保持向前的运动，结果被绊倒在地．]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．1．下列对运动的认识不正确的是()A．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用时才会运动B．伽利略认为力不是维持物体运动的原因C．牛顿认为力的效果是改变物体的速度D．伽利略根据理想实验推导出，如果没有摩擦，在水平面上的物体一旦具有某一个速度，将保持这个速度永远运动下去A[运动是物体的自然属性，并不需要力来维持，故A项错误，B项正确．力产生的效果是改变物体的运动状态，即改变速度，故C项正确．如果物体不受外力，则其运动状态不变，即速度不变，故D项正确．]2．以下几种情况中，不需要对物体施加力的是()A．物体从静止变为运动B．物体从运动变为静止C．物体的运动方向不断改变D．物体的速度大小和运动方向都不改变D[物体从静止变为运动，从运动变为静止，表明物体的速度大小变化；物体的运动方向不断改变，表明物体的速度方向变化．力是使物体速度发生变化的原因，所以，物体的速度发生变化，一定受到力的作用．故选D.]3．下列说法中正确的是()A．静止或匀速直线运动的物体一定不受外力的作用B．战斗机在战斗前丢掉副油箱，目的是减小惯性C．从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为前者惯性比较大D．物体运动状态改变的难易程度取决于速度的大小B[物体处于静止状态或匀速直线运动状态也可能是因为受到的合外力为零，选项A错误；战斗机为了提高作战的灵活性，战斗前丢掉副油箱，从而减小飞机的质量，减小飞机的惯性，增加飞机的机动性，选项B正确；从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为从高处下落的玻璃杯受到的冲击力大，所以容易碎，惯性大小取决于玻璃杯的质量，选项C错误；对于运动的物体，惯性表现为运动状态改变的难易，选项D错误．]4．下列有关惯性的说法中，正确的是()A．乘坐汽车时系好安全带可减小惯性B．宇宙飞船在太空中也有惯性C．运动员跑得越慢惯性越小D．汽车在启动时才有惯性B[惯性的大小只与物体的质量大小有关，质量不变，惯性不变，A错，B对；物体的惯性与物体的运动状态无关，C、D错．]