1牛頓第一定律[學習目標]1.理解牛頓第一定律的內容和意義.2.明確慣性的概念，會用慣性解釋有關現象，知道質量是慣性大小的唯一量度．一、理想實驗的魅力1．亞里士多德認為：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在某個地方．2．伽利略的理想實驗(1)斜面實驗：如圖所示，讓一個小球沿斜面從靜止狀態開始運動，小球將“沖”上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球將到達原來的高度．減小第二個斜面的傾角，小球運動的距離更長，但所到達的高度相同．當第二個斜面最終變為水平面時，小球將永遠運動下去．(2)推理結論：力不是(選填“是”或“不是”)維持物體運動的原因．3．笛卡兒的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向．二、牛頓第一定律1．牛頓第一定律的內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態．2．慣性(1)物體保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫作慣性．牛頓第一定律也被叫作慣性定律．(2)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．三、慣性與質量物體慣性大小僅與質量有關，質量是物體慣性大小的唯一量度，慣性大小與物體是否運動、運動快慢等因素均無關．1．判斷下列說法的正誤．(1)伽利略的理想實驗是永遠無法實現的．(√)(2)伽利略的理想實驗說明了力是維持物體運動的原因．(×)(3)由牛頓第一定律可知，做加速直線運動的物體所受外力全部消失時，物體立刻靜止．(×)(4)物體從豎直向上運動的氣球上掉落后，立即向下運動．(×)(5)速度越大，物體的慣性越大．(×)(6)受力越大，物體的慣性越大．(×)2．前進中的大巴車突然剎車時，乘客向________傾倒；在勻速直線運動的火車上豎直跳起，人會落在____________(選填“原來位置”“原位置前”或“原位置后”)．答案前原來位置一、伽利略理想實驗導學探究在伽利略的斜面實驗的各個過程中(如圖所示)，哪些可以通過實驗完成？哪些是推理得出的？答案小球由靜止狀態從斜面上滾下，可以滾上另一斜面，是實驗事實，可以通過實驗完成，其余各個結論是由推理得出的，不可以通過實驗完成．知識深化1．理想實驗的推論一切運動著的物體在沒有受到外力的時候，它的速度將保持不變，并且一直運動下去．2．理想實驗的意義(1)伽利略理想實驗是以可靠的實驗事實為基礎，經過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規律．(2)伽利略理想實驗是把實驗和邏輯推理相結合的一種科學研究方法．例1理想實驗有時更能深刻地反映自然規律．如圖所示，伽利略設想了一個理想實驗，其中有一個是實驗事實，其余是推論．①減小第二個斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度；②兩個斜面對接，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面；③如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放時的高度；④繼續減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球將沿水平面做持續的勻速運動．(1)請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列：________(填數字序號)．(2)在上述的設想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論．下列關于事實和推論的分類正確的是________(填選項前的字母)．A．①是事實，②③④是推論B．②是事實，①③④是推論C．③是事實，①②④是推論D．④是事實，①②③是推論答案(1)②③①④(2)B解析步驟②是理想實驗的實驗基礎，屬于可靠的事實，在此基礎上利用推理，先得到小球不受阻力作用將上升到原來釋放時的高度的推論，再設想減小第二個斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度，繼續減小第二個斜面的傾角直至第二個斜面成為水平面，得到小球將勻速運動的推論．所以正確的順序排列是②③①④，②是事實，①③④是推論．二、牛頓第一定律導學探究如圖所示是冰壺在冰面上運動的情景．冰壺比賽過程中，運動員在冰壺前面擦掃冰面，可以使表面冰層融化，形成一層薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行得更遠．(1)圖中的冰壺為什么會停下來？這說明了什么問題？(2)試猜想如果冰壺不受外力作用將處于什么狀態？(3)從(1)、(2)兩個問題中，我們能得到什么結論？答案(1)冰壺停下來是因為受到了冰面的摩擦力的作用．說明力是改變物體運動狀態的原因．(2)冰壺原來靜止，不受外力作用時，仍然靜止；冰壺原來運動，不受外力作用時將保持勻速直線運動狀態．(3)物體不受外力作用或所受合力為零時，總保持靜止或勻速直線運動狀態．知識深化1．運動狀態改變即速度發生變化，有三種情況：(1)速度的方向不變，大小改變．(2)速度的大小不變，方向改變．(3)速度的大小和方向同時改變．2．對牛頓第一定律的理解(1)定性揭示了力和運動的關系：①力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動的原因．②物體不受外力時的運動狀態：勻速直線運動狀態或靜止狀態．(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性．因此牛頓第一定律也叫慣性定律．(3)牛頓第一定律是牛頓在總結前人工作的基礎上得出的，是在理想實驗的基礎上加以科學抽象和邏輯推理得到的，但其得到的一切結論經過實踐證明都是正確的．(4)牛頓第一定律無法用實驗直接驗證．它所描述的是一種理想狀態，即不受外力的狀態．例2(2021·吉林油田高級中學高一期中)關于牛頓第一定律，下列說法中正確的是()A．牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎上總結出來的B．不受力作用的物體是不存在的，故牛頓第一定律的建立毫無意義C．牛頓第一定律表明，力是維持物體運動的原因D．物體不受力的作用一定處于靜止狀態答案A解析牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎上總結出來的，故A正確；不受力作用的物體是不存在的，合力為零的物體也適用于牛頓第一定律，故B錯誤；牛頓第一定律表明，力是改變物體運動狀態的原因，故C錯誤；物體不受力的作用也可能處于勻速直線運動狀態，故D錯誤．針對訓練(多選)關于牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規律B．不受外力作用時，物體的運動狀態保持不變C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊的運動D．奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態答案ABD解析牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態，即總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，A、B正確；牛頓第一定律揭示了力和運動的關系，力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因，在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于摩擦力的作用改變了木塊的運動狀態；奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用而改變了原來的運動狀態，C錯誤，D正確．三、慣性導學探究(1)如圖所示，公交車在運行時突然急剎車，車內乘客身體為什么會向前傾倒？(2)“同一物體在地球上的重力比在月球上大，所以物體在地球上的慣性比在月球上大”，這種說法對嗎？為什么？答案(1)乘客隨車一起運動，當急剎車時，車停止運動，乘客的下半部分受到車的摩擦力作用也隨車停止運動，而上半部分由于要保持原來的運動狀態，故向前傾倒．(2)不對．慣性大小只與質量有關，與位置無關．雖然物體在地球上的重力比在月球上大，但物體的質量不變，即慣性不變．知識深化1．慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．2．物體慣性的大小由質量決定，與物體的運動狀態無關，與是否受力無關，與物體的速度大小無關．3．慣性的表現(1)在不受力的條件下，慣性表現出維持其原來運動狀態的“能力”，有“惰性”的意思．(2)在受力的條件下，慣性的大小表現為運動狀態改變的難易程度．質量越大，慣性越大，運動狀態越難改變．例3(2022·無錫市高一期末)關于慣性，下列說法正確的是()A．汽車的速度越大，它的慣性就越大B．同一物體運動時的慣性大于靜止時的慣性C．各種機床的底座做得很笨重，目的是增大慣性D．“嫦娥五號”衛星在地球上的慣性與它繞月球飛行時的慣性不同(燃料消耗忽略不計)答案C解析物體的慣性大小與物體的質量有關，質量不變慣性不變，與運動狀態無關，與所處的地理位置無關，A、B、D錯誤；各種機床的底座做得很笨重，目的是增大慣性，使其靜止的狀態不易改變，C正確．例4(多選)在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，小車上固定著盛滿水的碗．若突然發現碗中的水向右灑出，如圖所示，則關于小車在此種情況下的運動，下列描述正確的是()A．小車勻速向左運動B．小車可能突然向左加速運動C．小車可能突然向左減速運動D．小車可能突然向右減速運動答案BD解析若小車勻速向左運動，小車、碗、水速度相同且不變，三者無相對運動，水不會灑出，選項A錯誤；若小車原來向左勻速運動，突然開始向左加速運動，碗隨小車開始向左加速，根據牛頓第一定律可知，碗中的水由于慣性仍保持原來的勻速運動狀態，水相對于碗向右運動，水向右灑出，選項B正確；若小車突然向左減速運動，碗隨小車一起開始向左減速，根據牛頓第一定律可知，水由于慣性，仍保持向左的勻速運動狀態，水相對于碗向左運動，水向左灑出，選項C錯誤；若小車原來向右勻速運動，突然向右減速運動，碗隨小車開始向右減速，根據牛頓第一定律可知，水由于慣性仍要保持向右的勻速運動狀態，水相對于碗向右運動，水將向右灑出，選項D正確．考點一對牛頓第一定律的理解1.如圖所示為現代人在實驗室所做的伽利略斜面實驗的頻閃照片的組合圖，實驗中把小球從左側斜面的某個位置由靜止釋放，它將沖上右側斜面，頻閃照片顯示小球在右側斜面運動過程中相鄰的兩個小球間的距離依次減?。蝗绻覀刃泵孀兂伤?，頻閃照片顯示小球在右側斜面運動過程中相鄰的兩小球間的距離幾乎相等．對于這個實驗，以下敘述正確的是()A．小球沖上右側斜面后做減速運動，表明“力是維持物體運動的原因”的結論是正確的B．小球最終也會在右側水平面上停下來，表明“力是維持物體運動的原因”的結論是正確的C．因為沒有絕對光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦力，小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是荒謬可笑的D．上述實驗表明“如果沒有摩擦力，小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是正確的答案D解析小球沖上右側斜面后做減速運動，表明“力是維持物體運動的原因”的結論是錯誤的，故A錯誤；小球最終也會在右側水平面上停下來，是由于受到摩擦力的作用，故B錯誤；因為沒有絕對光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦力，小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是一種理想的推論，但是卻有著非常重要的現實意義，它開創了研究物理問題的新的方法，該結論是正確的，故C錯誤，D正確．2．下列說法正確的是()A．牛頓第一定律是科學家憑空想象出來的，沒有實驗依據B．牛頓第一定律無法用實驗直接驗證，因此是不成立的C．理想實驗的思維方法與質點概念的建立一樣，都是一種科學抽象的思維方法D．由牛頓第一定律可知，物體的運動需要力來維持答案C解析牛頓第一定律是在理想實驗的基礎上經過合理歸納總結出來的，但無法用實驗來直接驗證，但其結論是正確的，故選項A、B錯誤；理想實驗的思維方法與質點概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科學抽象的思維方法，故選項C正確；物體的運動不需要力來維持，故選項D錯誤．3．(2022·哈爾濱市第三十二中學高二期末)一個做勻加速直線運動的物體，在運動過程中，若所受的一切外力都突然消失，則由牛頓第一定律可知，該物體將()A．立即靜止B．改做勻速直線運動C．繼續做勻加速直線運動D．改做變加速直線運動答案B解析根據牛頓第一定律可知，一切物體總保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非有力來改變這種狀態，所以當物體所受的一切外力都突然消失時，物體之后的運動狀態將保持不變，將以該時刻的瞬時速度做勻速直線運動，故B正確．考點二慣性的理解與應用4．下列關于慣性的說法正確的是()A．人走路時沒有慣性，被絆倒時有慣性B．百米賽跑到達終點時不能立即停下來是由于慣性，停下來后就沒有慣性了C．物體沒有受外力作用時有慣性，受外力作用后慣性被克服了D．物體的慣性與物體的運動狀態及受力情況均無關答案D解析慣性是物體的固有屬性，物體在任何情況下都有慣性，且慣性的大小與物體的運動狀態及受力情況均無關，它僅取決于物體的質量，因此A、B、C錯誤，D正確．5．關于物體的慣性，以下說法正確的是()A．物體的運動速度越大，物體越難停下來，說明運動速度大的物體慣性大B．汽車突然減速時，車上的人向前傾，拐彎時人會往外甩，而汽車勻速前進時，車上的人感覺平穩，說明突然減速和拐彎時人有慣性，勻速運動時人沒有慣性C．在同樣大小的剎車力的作用下，超載車更不容易停下來，是因為超載車慣性大D．在沿長直水平軌道勻速運動的火車上，門窗緊閉的車廂內有一人向上跳起后，發現落回原處，這是因為人跳起后，車繼續向前運動，人落下后必定向后偏些，但因時間太短，偏后距離太小，不明顯而已答案C解析物體的慣性大小只由質量決定，與物體的速度大小無關，A錯誤；一切物體都具有慣性，不論物體處于加速、減速還是勻速運動狀態，B錯誤；超載車質量大，保持原來運動狀態的本領強，慣性大，C正確；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于慣性，人在水平方向的速度不變，與車速相同，因此仍落在車廂內原處，D錯誤．6．(2022·北京市豐臺區高一期末)為了車輛的行駛安全，《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》中有以下規定．遵守以下哪條規定能夠減小突發事故時車輛及駕乘人員的慣性()A．機動車載物嚴禁超載B．機動車不得超過限速標志標明的最高時速C．飲酒后不得駕駛機動車D．駕乘人員應當按規定使用安全帶答案A解析慣性只和物體的質量有關，與其他物理量無關，質量越小慣性越小，嚴禁超載，減小機動車的總質量，可以減小慣性，A正確．7．(2022·上海奉賢區致遠高級中學高一期末)下列選項是四位同學根據圖中駕駛員和