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第5章牛顿运动定律第1节牛顿第一运动定律课标要求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。一、力与运动的关系1．填一填(1)亚里士多德的观点：有外力的作用时物体才能运动，要物体的运动就需要外力。(2)伽利略的观点①理想实验：小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下，无论右侧坡度如何，小球都会沿斜面上升到与出发点几乎的地方。②结论：维持物体的运动外力。维持等高不需要(3)笛卡儿的观点：若没有其他原因，运动物体将继续以沿直线运动。(4)力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体的原因。原来的速度运动状态2．判一判(1)物体的运动状态发生了变化，该物体速度大小一定发生了变化。()(2)亚里士多德认为物体的自然状态是静止，只有当它受到力的作用才会运动。()(3)伽利略认为力不是维持物体运动的原因。()(4)笛卡儿认为只有当物体受到力的作用才会运动。()×√√×3．选一选(1)[多选]关于伽利略的理想实验的叙述中正确的是()A．这个实验是凭空想象的B．这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的C．理想实验是一种科学方法D．理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验解析：伽利略的理想实验虽然是假想的，但是实验方法却是科学的，结果也是可靠的。答案：BC(2)[多选]理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是()A．只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能一直匀速运动下去B．这个实验实际上是永远无法做到的C．利用气垫导轨，就能使实验成功D．虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的解析：相当光滑不等于光滑，现实中没有绝对的光滑，即任何运动的物体都要受到力的作用，故A、C错误，B正确；理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验情况合理外推的一种理想状态，D正确。答案：BD二、牛顿第一运动定律及其意义1．填一填(1)牛顿第一运动定律①内容：一切物体总保持或状态，除非有迫使它改变这种状态。②意义：揭示了是改变物体运动状态的原因。匀速直线运动静止外力力(2)惯性①内容：任何物体都有保持或状态不变的属性，物理学中将这种属性称为惯性。②理解a．惯性大小表示了物体运动状态改变的程度。b．是描述物体惯性大小的物理量。c．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。静止匀速直线运动难易质量2．判一判(1)任何物体只要运动状态不变，它一定不受外力作用。()(2)惯性是物体的本质属性，与除质量之外的因素无关。()(3)运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大。()(4)乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小。()√×√×3．想一想一个在足球场上滚动的足球最终会静止下来，没有保持匀速直线运动状态。这与牛顿第一定律是否矛盾？为什么？提示：这与牛顿第一定律不矛盾。牛顿第一定律指出物体不受外力时处于静止或匀速直线运动状态，即物体的运动状态不改变。只有在受到外力的作用时，物体的运动状态才会发生改变。足球最终会静止下来，是受到了摩擦力的作用。突破点一牛顿第一运动定律的理解[学透用活]1．提出了惯性概念定律的前半部分内容“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”，揭示了所有物体普遍具有的一种属性——惯性，即物体保持匀速直线运动或静止状态，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匀速直线运动或静止状态的性质。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“除非有外力迫使它改变这种状态”，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。[典例1][多选]关于牛顿第一定律的理解正确的是()A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果D．飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态[解析]牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动或静止状态不变，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用而改变了木块的运动状态，飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，C错误，D正确。[答案]ABD[对点练清]1．[多选]物体的运动状态改变了，不可能发生的是()A．速率不变B．速度不变C．物体未受任何力D.运动方向不变解析：物体的运动状态发生了变化，即速度发生了变化，可能是速度大小(即速率)变化，也可能是方向变化，还可能是大小和方向同时变化。物体的运动状态发生了变化，一定是因为物体受到了力的作用。故B、C正确，A、D错误。答案：BC2．[多选]关于牛顿第一定律有下列说法，其中正确的是()A．牛顿第一定律可用实验来验证B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C．惯性定律与惯性的实质是相同的D．物体的运动不需要力来维持解析：牛顿第一定律不是实验定律，故不能用实验来验证，选项A错误；牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因，选项B正确；惯性定律是物体遵循的规律，而惯性是物体的性质，其实质是不相同的，选项C错误；物体的运动不需要力来维持，选项D正确。答案：BD3.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1和m2的两个小球(m1m2，空气阻力不计)随车一起做匀速直线运动。当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车无限长，则两个小球()A．一定相碰B．一定不相碰C．不一定相碰D.难以确定解析：因为小车表面光滑，因此，不论小车如何运动，两小球在水平方向均不受力，根据牛顿第一定律可知两小球将保持匀速直线运动状态，又两小球速度相等，故两小球一定不会相碰，B正确。答案：B突破点二对惯性的理解[学透用活]1．惯性的理解(1)惯性是物体保持原来运动状态的一种性质，是物体维持运动状态的原因。(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性。2．惯性的表现形式(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态。(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变。3．几个关系(1)惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。(2)惯性与力的关系：惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关。(3)惯性与速度：一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关。[典例2][多选]关于惯性，下列说法正确的是()A．惯性是物体固有的属性，惯性越大的物体，它的运动状态越难改变B．同一物体运动时的惯性大于静止时的惯性C．“嫦娥四号”探测器在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性相同(燃料消耗忽略不计)D．各种机床和发电机的底座做得很笨重，并用螺丝固定在地面上，目的是增大惯性[解析]惯性是物体固有的属性，惯性越大的物体，保持原来运动状态的性质越强，即它的运动状态越难改变，A正确；质量是惯性大小的唯一量度，惯性大小与运动状态无关，B错误；“嫦娥四号”探测器在地球上的质量与它绕月球飞行时的质量不变，惯性不变，C正确；质量大的物体惯性大，各种机床和发电机的底座做得很笨重，目的是增大惯性，D正确。[答案]ACD[规律方法]惯性的“三种性质”(1)普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性；(2)无关性：惯性与物体的运动状态和受力情况均无关；(3)唯一性：惯性由物体的质量唯一决定。[对点练清]4．下列说法中正确的是()A．惯性是物体只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，无惯性D．惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和是否受力均无关解析：惯性是物体的固有属性，由物体的质量唯一决定，任何情况下都存在，与物体的运动状态和受力情况均无关，D正确。答案：D5．如图所示，冰壶在冰面上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()A．冰壶的速度B．冰壶的质量C．冰壶受到的推力D.冰壶受到的阻力解析：一个物体惯性的大小与其运动状态、受力情况是没有任何关系的，衡量物体惯性大小的唯一量度是质量，故B正确。答案：B6．关于物体的惯性，以下说法正确的是()A．物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大B．汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会往外甩，而汽车匀速前进时，车上的人感觉平衡，说明突然减速和转弯时有惯性，匀速运动时没有惯性C．在同样大小的力作用下，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大D．在长直水平轨道上匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回原处，这是因为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后距离太小，不明显而已解析：物体的惯性大小由质量唯一确定，与物体的速度无关，选项A错误；一切物体均有惯性，不论物体处于加速、减速还是匀速状态，选项B错误；同样大小的力作用于物体，状态越难改变，说明物体保持原来状态的本领越大，惯性也越大，所以选项C正确；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于惯性，人在水平方向的速度不变，与车速相同，因此仍落在车上原处，选项D错误。答案：C落实新课标理念，教材案例最经典。以下内容选自新课标人教版的相关内容，供同学们开阔视野，提升素养。一、理想实验的魅力(核心素养之科学探究)[选自人教版教材P80]为了阐明自己的观点，伽利略设计了如图所示的实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。仔细观察图中照片，当右侧斜面变为水平时，小球做什么运动？由这一现象你能得出什么结论？[提示]闪光照片显示，当右侧斜面变为水平时，小球在相等的时间内运动相等的位移，即小球做匀速直线运动，这一现象说明物体的运动并不需要力来维持。二、典题好题发掘，练典题做一当十[选自人教版教材P82第3题]下列关于物体惯性的说法中,哪些是正确的?哪些是错误的？(1)汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大；(2)汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变；(3)被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变；(4)要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，对大沙袋用力比对小沙袋用力大，表明质量大的物体惯性大。针对以上事例，请你总结一下对惯性大小的认识。[提示]汽车的速度越大，刹车后越难停下来，是汽车的速度大，延长了刹车时间，而不是惯性大造成的，所以(1)的说法错误；汽车转弯后速度的方向发生了改变，并不能说明其惯性也随之改变，(2)的说法错误；被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但小球的惯性没有变，(3)的说法正确；要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，沙袋的加速度相同，对大沙袋用力比对小沙袋用力大，表明大沙袋状态改变困难，惯性较大，(4)的说法正确。从以上事例可以看出，物体的惯性大小与物体运动的速度及速度