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第1节牛顿第一定律学习目标：1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法.2.理解牛顿第一定律的内容及意义，并能解释生活中的现象.3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度；会用惯性解释一些现象．课前自主预习知识点一理想实验的魅力1．亚里士多德：必须有力作用在物体上，物体才能；没有力的作用，物体就要在一个地方．2．伽利略：力不是物体运动的原因．3．笛卡儿：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一沿同一运动，既不停下来也不偏离原来的方向．运动静止维持速度直线知识点二牛顿第一定律1．牛顿第一定律的内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的迫使它改变这种状态．2．意义(1)牛顿第一定律明确了和的关系．(2)牛顿第一定律揭示了力是物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因．力力运动改变3．惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或状态的性质．任何物体都具有惯性，所以牛顿第一定律又叫惯性定律．知识点三惯性与质量1．是惯性大小的唯一量度．2．质量只有，没有方向，是标量，用符号m表示．在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为.静止质量大小kg1．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因．()2．运动的物体惯性大，静止的物体惯性小．()3．伽利略的“理想实验＋科学推论”的方法是一种科学方法．()4．物体的惯性越大，其运动状态越容易改变．()5．物体做自由落体运动，就是物体具有惯性的表现．()[答案]1.√2.×3.√4.×5.×火车在长直轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到火车上原处，这是为什么呢？[答案]由于惯性，人跳起后，在水平方向上仍和火车有相同的速度，因此在水平方向上与火车相对静止．课堂互动探究要点一理想实验的魅力伽利略的理想斜面实验(1)事实：AB、BC是两个对接的斜面，让小球从AB斜面上某高度处由静止滚下，小球将滚上BC斜面，所达到的高度略低于在AB上释放时的高度．(2)推理1：如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度．推理2：减小右侧斜面的倾角(如BD、BE)，小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但这时它要运动得远些．推理3：继续减小右侧斜面的倾角，最后变成水平面(如BF)，小球无法到达释放时的高度，将以恒定的速率永远运动下去．(3)结论：物体的运动不需要力来维持．【典例1】关于力和运动的关系，下列说法正确的是()A．物体受力才会运动B．力使物体的运动状态发生改变C．停止用力，运动的物体就会停止D．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因[思路点拨]力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因．物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．[解析]力的作用不是使物体产生运动，而是使物体的运动状态发生改变，如果物体原来是运动的，不受力将永远运动下去，因此A、C错误，B正确．物体保持静止或匀速直线运动状态，是不受力时的运动规律，并不是力作用的结果，D错误．[答案]B有关力和运动关系的问题，要注意理解以下四点：1运动的物体不一定受到力的作用；2物体受力的方向不一定和运动方向相同；3物体受力的大小和速度的大小没有直接关系；4物体所受合力不为零，运动状态即发生变化，可能是速度大小变化，也可能是速度方向变化，还可能是速度大小、方向都变化.1．理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠事实和理论思维结合起来，可以深刻地揭示自然规律．以下实验中属于理想实验的是()A．验证平行四边形定则B．伽利略的斜面实验C．用打点计时器测物体的加速度D．利用自由落体运动测定反应时间[解析]验证平行四边形定则的实验利用了等效替代法，A错误；伽利略的斜面实验，抓住主要因素，忽略了次要因素，从而更深刻地反映了自然规律，属于理想实验，故B正确；用打点计时器测物体的加速度是实际实验，故C错误；利用自由落体运动测定反应时间是实际进行的实验，不是理想实验，故D错误．[答案]B2．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能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，其中有一个是经验事实，其余是推论．①减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度；②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下后，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，小球要沿水平面做持续的匀速运动．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[解析]理想实验的结果无法用实际的实验进行验证，但是，分析推理的过程是合乎逻辑的，是严密的，是对实验过程科学的抽象，因此得出的结论是对客观世界真实的反映，只有②是经验事实，其余是推论，分类正确的选项是B.[答案]B要点二牛顿第一定律1．牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的．2．牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用．3．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况(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．【典例2】(多选)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定着盛满水的碗．若突然发现碗中的水向右洒出，如右图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是()A．小车匀速向左运动B．小车可能突然向左加速运动C．小车可能突然向左减速运动D．小车可能突然向右减速运动[思路点拨]分析水相对于碗的运动情况，找出小车运动状态的变化情况，是求解此题的关键．[解析]若车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随车开始向左加速，根据牛顿第一定律可知，碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向右洒出，选项A错误，B正确；若车突然向左减速运动，碗随车一起开始减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性，仍保持向左的匀速运动，水相对于碗向左运动，水向左洒出，选项C错误．若车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随车开始向右减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向右洒出，选项D正确．[答案]BD应用牛顿第一定律分析问题的一般思路(1)确定某一物体(或系统)为研究对象；(2)分析物体(或系统)原来的运动状态；(3)找出物体(或系统)因受力而改变运动状态的那部分；(4)明确不受力部分的运动状态不改变；(5)对联系实际的物理问题，应注意审题，并简化为物理模型，使分析求解更为清晰．3．关于牛顿第一定律，以下说法错误的是()A．牛顿第一定律又叫惯性定律B．牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论C．牛顿第一定律说明一切物体都有惯性D．牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态[解析]牛顿第一定律又叫惯性定律，选项A正确；牛顿第一定律是牛顿在伽利略实验的基础上，通过抽象推论总结出来的结论，选项B错误；牛顿第一定律说明一切物体都有惯性，选项C正确；牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态，选项D正确．[答案]B4．根据牛顿第一定律，下列说法不正确的是()A．运动员冲刺到终点后，不能马上停下来，还要向前跑一段距离B．自行车紧急刹车，轮子不转了，车子还会向前滑动C．地球由西向东转，我们向上跳起后，还落到原地D．气球吊着物体上升，某时刻绳子突然断了，物体立刻相对于地面向下运动[解析]运动员具有较大的速度，当到达终点时，由于惯性，运动员还要保持原来较大的速度向前运动，A正确；紧急刹车时，虽然轮子不转了，但车子还有较大的速度，则由于惯性还会向前滑动，故B正确；我们向上跳起后，由于惯性，保持了与地球相同的转动速度，故落下后仍在原地，故C正确；绳子断的瞬间，物体有向上的速度，则物体仍保持向上的运动，故D错误．[答案]D要点三惯性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．对质量的理解(1)从物质角度理解：质量为物体所含物质的多少．(2)从惯性角度理解：质量是决定物体惯性大小的唯一因素．2．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，与物体是否有速度及速度的大小均无关．3．惯性与力(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种属性，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的．(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，物体的运动状态改变越快；惯性越大，物体的运动状态越难改变．(3)惯性与物体的受力情况无关，是物体的固有属性，始终存在；力是物体间发生相互作用时产生的，是一个有大小、方向和作用点的物理量．(4)无论外力多大，物体的速度都不会发生“突变”，只能在原速度大小、方向的基础上逐渐改变．速度不能“突变”的原因是物体具有惯性．【典例3】下列说法中正确的是()A．惯性是物体只有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保持匀速直线运动状态或静止状态的性质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；受到外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此无惯性D．惯性是物体的属性，与物体的运动状态和是否受力均无关[思路点拨]惯性即物体保持原来运动状态的性质，任何物体在任何情况下都具有惯性．[解析]惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和受力情况均无关，故只有D正确．[答案]D对惯性的理解应纠正认为物体只有在做匀速直线运动或静止时才有惯性，物体加速或减速时就没有了.实际上这种错误是受惯性概念的束缚，物体具有惯性，不限于静止或匀速直线运动状态，也与物体运动速率的大小无关.5．关于惯性，下列说法正确的是()A．质量相同的物体，惯性相同B．只有不受外力的物体才具有惯性C．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，这表明箭的惯性减小了D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小[解析]质量是惯性大小的量度，则质量相同的物体惯性相同，选项A正确；惯性的大小与是否受力无关，选项B错误；惯性的大小与速度无关，选项C错误；在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上重量小，而质量没变，故惯性大小不变，选项D错误．[答案]A6．下列关于惯性的说法正确的是()A．跳远运动员可通过助跑来增大惯性B．汽车匀速运动时惯性小，急刹车时惯性大C．匀速前进的火车上，由于惯性，原地向上起跳的乘客将落在起跳点D．向东行驶的汽车突然刹车，由于惯性，乘客会向西倾倒[解析]质量是惯性大小的唯一量度，跳远运动员不能通过助跑来增大惯性，汽车的惯性也与运动状态无关，A、B错误；匀速前进的火车上，由于惯性，原地向上起跳的乘客将落在起跳点，故C正确；向东行驶的汽车突然刹车，由于惯性，乘客会向东倾倒，故D错误．[答案]C课堂归纳小结[知识体系][关键点击]1．伽利略的理想实验说明力不是维持物体运动的原因．2．一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.