搜索
第5章牛顿运动定律第1节牛顿第一运动定律第5章牛顿运动定律学习目标核心素养形成脉络1.知道人类对力和运动关系认识的进程，知道伽利略理想斜面实验及推理方法．2．理解并掌握牛顿第一运动定律的内容和意义．3．知道什么是惯性，知道质量是惯性大小的量度，体会生活中惯性的应用与预防.一、力与运动的关系1．历史的回顾代表人物主要观点亚里士多德有外力的作用才有速度，要维持物体的运动速度就需要_________伽利略没有力也可以有_________，维持物体的运动可以不需要_________外力运动外力2.力与运动的关系：力的作用可以改变物体的_________．代表人物主要观点笛卡儿如果没有其他原因，运动的物体将继续以原来的速度沿着一条_________运动，既不会停下来，也不会偏离原来的_________直线方向运动状态二、牛顿第一运动定律及其意义1．内容：一切物体总保持_________状态或_______________状态，直到有_________迫使它改变这种状态为止．2．意义(1)指出了物体_________(或合外力为零)时的运动状态是静止或匀速直线运动状态．静止匀速直线运动外力不受力(2)指出了一切物体都具有保持原有运动状态_________的性质．(3)明确了力的作用效果，即力是_________物体运动状态的原因．3．惯性：任何物体都有保持原来________或_________________状态的属性．(1)惯性大小的量度：_________是描述物体惯性大小的物理量．物体的质量大，惯性大；质量小，惯性小．(2)惯性的大小体现在_________改变的难易程度上，和物体是否受力，是否运动_________．不变改变静止匀速直线运动质量运动状态无关思维辨析(1)力是维持物体运动的原因．()(2)物体运动状态的改变指的是速度大小的改变．()(3)力是改变物体运动状态的原因．()(4)牛顿第一运动定律是牛顿在大量实验的基础上总结出来的．()(5)牛顿第一运动定律正确揭示了力与运动的关系．()××√×√基础理解高铁的列车最高时速可以达到400多千米，是世界上最快的火车．有的同学认为：火车变快了，其惯性变大了，所以难刹车．他的认识正确吗？提示：他的认识是错误的，惯性是物体的固有属性，火车提速后，其质量不变，惯性也不变．对伽利略理想实验的理解问题导引伽利略理想斜面实验如图所示，小球沿斜面由静止滚下，再滚上另一斜面．(1)实际上小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？(2)设想斜面是光滑的，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？(3)设想斜面是光滑的，若减小第二个斜面的倾角．小球还能滚到另一斜面高h处吗？与没减小斜面倾角之前相比，小球滚到另一斜面高h处通过的距离如何变化？(4)设想第二个斜面变成水平面，这时小球试图滚上另一斜面的相同高度，但永远达不到．这时小球的运动能停下来吗？[要点提示](1)小于h.(2)等于h.(3)能，通过的距离变大．(4)不能．【核心深化】1．伽利略的理想实验推论：一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去．2．理想实验的意义(1)伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示自然规律．(2)伽利略的理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法．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．下面是关于该实验被打乱的步骤：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图为两个对接的斜面，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，最后使它成为水平面，小球将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________(填写序号即可)．(2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，请问步骤②属于________．[解析]理想实验的思想方法，即在实验事实的基础上，经过合理的想象，获取结论．针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④，步骤②属于可靠的实验事实．[答案](1)②③①④(2)可靠的实验事实伽利略的斜面实验证明了()A．要物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止B．要物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态D．力不是维持物体运动的原因解析：选D.伽利略的斜面实验证明了：如果物体不受外力作用，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动下去，所以只有D正确．对牛顿第一运动定律的理解与应用问题导引如图所示，我们有这样的日常经验：一只木箱，不用力推时木箱不动；用力推时木箱运动；停止用力，木箱就停下来．(1)是否有力作用在物体上物体才能运动呢？不用力推木箱时，木箱为什么会停下来呢？(2)如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，运动起来的木箱的运动状态会改变吗？[要点提示](1)不是．因为受到阻力的作用．(2)如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，木箱将保持这个速度沿直线永远运动下去．【核心深化】1．对牛顿第一运动定律的理解(1)揭示了力和运动的关系：①力是改变物体运动状态的原因(或者说力是使物体产生加速度的原因)，而不是维持物体运动状态的原因．②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态．(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性．因此牛顿第一运动定律也叫惯性定律．2．运动状态改变(即速度改变)的三种情景(1)速度的方向不变，大小改变．(2)速度的大小不变，方向改变．(3)速度的大小和方向同时发生改变．关键能力1对牛顿第一运动定律的理解关于牛顿第一运动定律，下列说法正确的是()A．力是维持物体运动的原因，没有力的物体将保持静止，比如自行车B．物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用C．物体如果向正北方向运动，其所受外力方向必须指向正北D．不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，而受力的物体运动状态一定改变[解析]根据牛顿第一运动定律的内容可以判断力是改变物体运动状态的原因，不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，故A错误，B正确；若物体向正北方向做匀速直线运动，则物体不受力或所受合外力为零，C错误；物体受到力的作用，若合外力为0，则物体也可以保持运动状态不变，故D错误．[答案]B关键能力2牛顿第一运动定律的应用(2019·桂林高一检测)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，在水平面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，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．无规则直线D．抛物线[思路点拨](1)光滑小球m水平方向不受外力作用．(2)光滑小球m竖直方向受重力和M的支持力作用．[解析]由于劈形物体M各面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力作用，故小球m在水平方向上将保持“静止”状态；小球m在竖直方向上受到重力及物体M的支持力作用，当劈形物体从静止开始释放后，小球在碰到斜面前在竖直方向的运动状态也发生改变．故答案应选B.[答案]B关于牛顿第一运动定律要注意的问题(1)力是改变物体运动状态的原因是指合外力不为零时，物体运动状态发生改变．但力与速度的大小、方向之间没有必然的关系．(2)物体不受外力的实际情况是指物体所受合外力为零，此时物体运动状态不发生改变．【达标练习】1．下列说法正确的是()A．牛顿第一运动定律揭示了一切物体都具有惯性B．速度大的物体惯性大，速度小的物体惯性小C．力是维持物体运动的原因D．做曲线运动的质点，若将所有外力都撤去，则该质点仍可能做曲线运动解析：选A.由牛顿第一运动定律可知，一切物体都有惯性，物体惯性大小只由质量决定，力是改变物体运动状态的原因，故A正确，B、C错误；由分析易知D也错误．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．无法判断解析：选C.物体自由下落时，仅受重力作用，重力消失以后，物体将不受力，根据牛顿第一运动定律的描述，物体将以重力消失瞬间的速度向下做匀速直线运动，故选项C正确．对惯性的理解和应用问题导引1．百米比赛中运动员冲过终点线后一般要再跑一段距离才停下来．为什么？2．(1)如图甲所示，公交车突然快速启动时，车上站着的乘客身体为什么会向后倾？(2)如图乙所示，公交车正在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾？[要点提示]1.由于惯性，运动员如果冲过终点线后立即停下来会向前摔倒而导致受伤，故而一般要再跑一段距离才停下来．2．(1)当公交车由静止突然快速启动时，乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车运动，而上半部分由于要保持原来的静止状态，故向后倾倒．(2)乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒．【核心深化】1．惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性．2．惯性的大小(1)质量是惯性大小的唯一量度．质量越大，惯性越大；反之则越小．(2)惯性大小与物体运动状态(速度)、受力情况以及所处地理位置均无关．3．惯性的表现(1)不受力时，惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，有“惰性”的意思．(2)受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变．关键能力1对惯性的理解(2019·湖南邵阳学业水平考试)关于惯性的大小，下面说法中正确的是()A．两个质量相同的物体，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大B．在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C．推动地面上静止的物体，要比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以物体静止时惯性大D．两个质量相同的物体，不论速度大小，它们的惯性的大小一定相同[思路点拨]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没有任何关系．[解析]物体的惯性只与物体的质量有关，两个质量相同的运动物体，惯性大小相等，与速度和所处位置无关，故A、B、C错误，D正确．[答案]D关键能力2惯性的应用有一仪器的内部电路如图所示，其中M是质量较大的一个金属块，两端与弹簧相连接．将仪器固定在一辆汽车上，当汽车启动时，哪只灯亮？当汽车急刹车时，哪只灯亮？为什么？[思路点拨]解答本题可按以下流程：汽车启动或急刹车→判断M相对车的运动方向→哪个触点连接→灯亮情况[解析]当汽车启动时，汽车的速度变大了，而金属块由于惯性，将保持原来的静止状态，从而使绿灯所在的电路被接通，所以启动时绿灯亮；急刹车时，汽车的速度变小了，而金属块由于惯性，将保持原来的速度运动，从而使红灯所在的电路被接通，所以急刹车时红灯亮．当汽车匀速行驶时，弹簧将使金属块复位，两灯均不亮．[答案]当汽车启动时，绿灯亮当汽车急刹车时，红灯亮原因见解析分析有关惯性问题的注意点(1)惯性仅由物体的质量决定．(2)惯性与物体是否运动及运动状态是否变化无关．(3)惯性与物体是否受力无关，与受力的大小及方向无关．(4)惯性与物体的速度大小无关．(5)惯性不是一种力．【达标练习】1．(2019·西藏拉萨高一期中)关于物体的惯性，下列说法中正确的是()A．骑自行车的人，上坡前要紧蹬几下，是为了增大惯性冲上坡B．子弹从枪膛中射出后，在空中飞行速度逐渐减小，因此惯性也减小C．宇航员在绕地球飞行的宇宙飞船中，可以“飘来飘去”，是因为他的惯性消失了D．做自由落体运动的小球，速度越来越大，但惯性不变解析：选D.惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，骑自行车的人质量没有改变，所以惯性不变，故A错误；子弹从枪膛中射出后质量不变，惯性不变，故B错误；宇航员在绕地球飞行的宇宙飞船中，可以“飘来飘去”，处于完全失重状态，有质量就有惯性，故C错误；做自由落体运动的小球，质量不变，惯性