1、第一节第一节 牛顿第一定律牛顿第一定律 学习目标 1.知道伽利略的理想斜面实验及其推理过程，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.3.明确惯性的概念，知道质量是惯性大小的唯一量度. 一、亚里士多德的观点 亚里士多德认为：有力作用在物体上，物体才运动；撤掉力，运动就停止.维持物体运动需要力. 二、伽利略的探索 1.理想斜面实验 图 1 (1)理想斜面实验：如图 1 所示，让小球从斜面某一高度由静止释放，小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦 力，这个小球将达到与原来同样的高度.如果减小斜面的倾角，小球经过的路程就会越来越长，但仍能到达 原来的高度.如果斜面变成水平面，
2、小球将无法达到原来的高度，只能以恒定的速度一直运动下去. (2)结论：物体的运动不需要力来维持. 2.理想实验：伽利略设计的斜面实验虽然是想象中的实验，但它建立在可靠事实的基础上.理想实验是科学 研究中一种重要方法. 三、笛卡尔的补充 笛卡尔认为：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一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. 四、牛顿的总结 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，直到有外力迫使它改变这种状态为 止. 2.惯性 (1)物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性.牛顿第一定律也叫作惯性定律. (2)惯性是物体的固有属性
3、，一切物体都具有惯性. 3.惯性与质量 物体惯性大小仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因 素均无关. 1.判断下列说法的正误. (1)伽利略的理想实验是永远无法做到的.( ) (2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因.( ) (3)由牛顿第一定律可知，做加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻静止.( ) (4)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动.( ) (5)速度越大，物体的惯性越大.( ) (6)受力越大，物体的惯性越大.( ) 2.前进中的大巴车突然刹车时，乘客向 (选填“前”或“后”)倾倒；在匀速直线运动的火车上竖
4、直 跳起，人会落在 (选填“原来位置”“原位置前”或“原位置后”). 答案 前 原来位置 一、伽利略理想实验 导学探究 在伽利略的理想斜面实验的各个过程中(如图 2 所示)，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得 出的？ 图 2 答案 小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结 论都是由推理得出的，不可以用实验完成. 知识深化 1.理想实验的推论 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 刻地揭示了自然
5、规律. (2)伽利略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. 理想实验有时更能深刻地反映自然规律.如图 3 所示，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实 验事实，其余是推论. 图 3 减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度； 两个斜面对接，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； 如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度； 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： (填数字序号). (2)在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论.下列关于事
6、实和推论的分类正确的 是 (填选项前的字母). A.是事实，是推论 B.是事实，是推论 C.是事实，是推论 D.是事实，是推论 答案 (1) (2)B 针对训练 1 (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.只要接触面足够光滑，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，但它是建立在可靠事实的基础上的 答案 ABD 二、牛顿第一定律 导学探究 如图 4 所示是冰壶在冰面上的运动情景.冰壶比赛过程中
7、，运动员在冰壶前面擦扫冰面，可以使 表面冰层融化，形成一层薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壶可以滑行得更远. 图 4 (1)图中的冰壶为什么会停下来？这说明了什么问题？ (2)试猜想如果冰壶不受外力作用将处于什么状态？ (3)从(1)、(2)两个问题中，我们能得到什么结论？ 答案 (1)冰壶停下来是因为受到了冰面的摩擦力的作用.说明力是改变物体运动状态的原因. (2)冰壶原来静止，不受外力作用时，仍然静止；冰壶原来运动，不受外力作用时将保持匀速直线运动状态. (3)物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态. 知识深化 1.运动状态改变即速度发生变化，有三种情况
8、(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改变. 2.对牛顿第一定律的理解 (1)定性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的原因. 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.因此牛顿第一定律也叫惯性定律. (3)牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学抽象和逻辑推理 得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的. (4)牛顿第一定律无法用实验直接验证.它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态. (多选)关于牛
9、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的运动 D.奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态 答案 ABD 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状态或静止状态，A、B 正 确；牛顿第一定律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改变了木块的运动状态；奔跑的运动员遇 到障碍而被绊倒，是因为他
10、受到外力作用而改变了原来的运动状态，C 错误，D 正确. 针对训练 2 下列说法正确的是( ) 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，因此是不成立的 C.理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法 D.由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用 答案 C 解析 牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，无法用实验来直接验证，但是是成 立的，故选项 A、B 错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素 的科学抽象的思维方法，故选项 C 正确；物体静止时不受外力或所受合外力
11、为零，故选项 D 错误. 三、惯性 导学探究 (1)如图 5 所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？ 图 5 (2)“同一物体在地球上的重力比在月球上大，所以物体在地球上的惯性比在月球上大”，这种说法对吗？ 为什么？ 答案 (1)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力作用也随车停止 运动，而上半部分由于惯性要保持原来的运动状态，故向前倾倒. (2)不对.惯性大小只与质量有关，与位置无关.虽然物体在地球上的重力比在月球上大，但物体的质量不变， 即惯性不变. 知识深化 1.惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性. 2.物体惯性的大小由质量决
12、定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大小无关. 3.惯性的表现 (1)在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思. (2)在受力的条件下，惯性的大小表现为运动状态改变的难易程度.质量越大，惯性越大，运动状态越难改变. 深度思考 (1)战斗机在投入战斗时有时要抛掉副油箱，这是为什么？ (2)汽车超载时遇到紧急刹车不容易停下来，为什么？ 答案 (1)减小飞机的质量以减小惯性，使飞机有较好的机动性. (2)质量越大，惯性越大，运动状态越难改变. 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
13、 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，车上的人感觉平稳，说明 突然减速和拐弯时人有惯性，匀速运动时人没有惯性 C.在同样大小的刹车力作用下，超载车更不容易停下来，是因为超载车惯性大 D.在沿长直水平轨道匀速运动的火车上，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 答案 C 解析 物体的惯性大小只由质量决定，与物体的速度大小无关，A 错误；一切物体都具有惯性，不论物体 处于加速、 减速还是匀速运动状态， B 错误； 超载车质量大， 保持原来运动状态的本领强，
14、惯性大， 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 落在车厢内原处，D 错误. 针对训练 3 (2020 太原市高一期末)从惯性的角度对生活中的现象进行分析，下列解释正确的是( ) A.赛车的速度可以超过螺旋桨飞机的速度，这表明质量小的物体可以获得大惯性 B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了 C.火车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 D.摩托车转弯时车手要控制适当的速度和角度，也就是调控人和车的惯性 答案 C (多选)(2020 大同铁路一中高一上学期期末)
15、在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛 满水的碗.若突然发现碗中的水向右洒出，如图 6 所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的 是( ) 图 6 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 答案 BD 解析 若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随小车开始向左加速，根据牛顿第一定律可 知，碗中的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；若小车突然向左减速运动，碗随小车一起开始向左减速，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；若小车原来向右匀速运动，突然 向右减速运动，碗随小车开始向右减速运动，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.
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