2018-2019学年高中人教版物理必修一配套文档：第四章 牛顿运动定律 第1节　牛顿第一定律

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第1节牛顿第一定律核心素养关键词知识体系1。力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因．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．3．一切物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫惯性．4．质量是物体惯性大小的唯一量度.一、力和运动的关系力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．二、牛顿第一定律1．内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力改变这种状态为止．2．意义:揭示了力和运动的关系．三、惯性1．定义：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质．2．量度：质量是惯性大小的唯一量度．一、合作探究找规律考点一对理想实验的理解有人认为伽利略斜面实验为理想实验,无法在实验中验证，故不能揭示自然规律．该说法是否正确？答：该说法错误．伽利略的理想斜面实验反映了一种物理思想，它建立在可靠的事实基础之上，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．考点二牛顿第一定律的理解高速行驶的动车组关闭发动机后为什么会停下来?答：由于动车运动过程中受到阻力作用，因此会慢慢停下来．考点三惯性的理解为什么质量越大的物体的运动状态越难改变？答：因为质量越大的物体惯性越大，其运动状态越难改变．二、理解概念做判断1．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．（√)2．伽利略认为力不是维持物体运动的原因．（√）3．牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动．(√）4．伽利略根据理想实验推出,如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去．（√）5．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．(×)6．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小．(√）要点1｜理想实验的魅力1．两种不同的观点亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因，因而不受力的物体总会停下；伽利略的观点：水平面上的物体之所以会停下来，是因为摩擦的作用，如果没有摩擦，水平面上的物体一旦具有某一速度,物体将保持这一速度运动下去．2．伽利略的理想实验(1)伽利略的理想斜面实验如图甲所示，让小球沿一个斜面从某一高度由静止滚下，小球将滚上另一斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．减小第二个斜面的倾角,如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．继续减小第二个斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定的速度持续运动下去．(2）实验推理结论：水平面上的物体，一旦具有某一速度，假设没有摩擦，物体将保持这个速度永远运动下去，即物体的运动不需要力来维持．（3)思想方法与意义①伽利略用“实验”＋“科学推理"的方法推翻了亚里士多德的观点．②第一次确立了物理实验在物理学中的地位．③初步揭示了力和运动的关系即力不是维持物体运动的原因，而恰恰是改变物体运动状态即改变速度的原因．3．运动状态改变的含义物体的运动状态就是指物体的运动速度,运动状态改变就是指运动速度的改变．而速度是矢量，既有大小，又有方向．运动状态改变有以下三种情况：(1)方向不变、大小改变，如匀加速直线运动．(2）方向改变、大小不变,如汽车拐弯时保持速率不变的曲线运动．(3）方向改变、大小改变,如摆球的自由摆动．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，步骤如下，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，小球在这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，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，小球要沿水平面作持续的匀速运动．（1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________.（只要写序号即可)(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【思路点拨】理想斜面实验的逻辑顺序是先在两个对接的斜面上让静止的小球沿左侧斜面滚下,小球将滚上右边的斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度，接着减小右侧斜面高度,小球仍然到达原来高度，直到斜面水平小球将做匀速直线运动，这是以可靠的事实为依据,依次推理得到的．【解析】（1）伽利略理想斜面实验中，实验步骤②是可靠的实验事实基础．故上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列是②③①④.（2)由于现实生活中，小球在斜面上滚动时不可能不受摩擦力的作用,所以实验步骤③①④都是对实验现象的合理推理，故B正确，故选B.【答案】(1)②③①④（2）B伽利略用两个对接的斜面,一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示．伽利略设计这个实验的目的是为了说明()A．如果没有摩擦,小球将运动到与释放时相同的高度B．如果没有摩擦，物体运动时能量守恒C．维持物体做匀速直线运动并不需要力D．如果物体不受到力,就不会运动解析:伽利略通过“理想斜面实验”推翻了力是维持运动的原因的错误观点,说明匀速直线运动不需要力来维持，C选项正确．答案：C(1)物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因．(2)若物体不受力的作用，物体的运动状态不发生变化即速度将保持不变．名师点易错速度大小没有发生变化，而速度方向发生了变化，则物体运动状态发生了变化,速度为矢量，只要大小或方向中有一个发生了变化则运动状态发生了变化．要点2｜牛顿物理学的基石—-牛顿第一定律1．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力迫使它改变这种状态．2．对牛顿第一定律的理解(1）明确了惯性的概念．揭示了物体所具有的一个重要属性--惯性，即物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质．定律指出，一切物体在任何情况下都具有惯性，正因为如此,牛顿第一定律又叫惯性定律．(2）明确了力的含义．力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．(3)定性地揭示了力和运动的关系．任何物体，只要其运动状态保持不变，它所受的合力必然为零;反之，如果物体的运动状态发生了变化，那么该物体必受到不为零的合力作用．关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是(）A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的B．根据牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因C．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因D．牛顿第一定律反映了物体受到外力时的运动规律【思路点拨】理解牛顿第一定律,明确力和运动的关系．【解析】牛顿第一定律不是实验定律，是牛顿在伽利略等前人实验的基础上,根据逻辑推理得出的，A选项错误；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，B选项正确，C选项错误；牛顿第一定律反映了物体不受到外力时的运动规律,D选项错误．【答案】B牛顿第一定律揭示了（）A．若物体运动，它一定受力B．物体不受力,它一定静止C．力的作用就是维持物体运动D．物体在任何情况下都有惯性解析：牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,即力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,A、C错;物体若不受力，将会保持静止或匀速直线运动状态不变,B错；牛顿第一定律还揭示了任何物体都具有惯性，因此又叫惯性定律，D对．答案：D(1）应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象,建立正确的思维习惯．（2)如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用．因此判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变,应分析物体的受力情况．名师点易错牛顿第一定律并不是实验定律，而是“理想"定律，因为不受力的物体是不存在的，但物体所受合外力为零，或某一方向上不受力时，所满足规律可用牛顿第一定律来分析．要点3|惯性与质量1．惯性的定义物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性．2．惯性的理解（1）普遍性：一切物体都具有惯性,惯性是物体的固有属性．（2）无关性：惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素如受力情况、运动情况无关．(3）唯一性：质量是惯性大小的唯一量度．(4）表现形式：①在不受力条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态，有“惰性”的意思．②在受力条件下，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．3．两角度理解质量(1)从物质角度理解:质量是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．4．惯性的防止和利用当我们需要物体的运动状态容易改变时，应该尽可能减小物体的质量；当我们需要物体的运动状态不容易改变时，应该尽可能增大物体的质量．关于物体的惯性，下述说法中正确的是(）A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性也越大B．静止的火车启动时，速度变化慢,是因为静止的物体惯性大的缘故C．乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性，因此可以飘浮起来【思路点拨】物体惯性的大小仅取决于质量，与物体运动的快慢及其他因素无关．【解析】一切物体都有惯性，惯性大小只与物体的质量有关．惯性是物体本身的一种属性，与外界因素（受力及运动)无关,故A、D错；静止的火车启动时,速度变化缓慢，是因为火车质量大，惯性大，而不是因为静止，B错;乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小,惯性小，运动状态容易改变,故C正确．【答案】C物体“运动状态”发生了改变，是指（）A．物体的位置发生了改变B．物体速度大小或速度方向发生了变化C．物体加速度大小或加速度方向发生了变化D．物体位移大小或位移方向发生了变化解析：物体“运动状态"发生了改变,是指物体速度大小或速度方向发生了变化，故选B.答案：B惯性现象的分析方法:(1）明确研究的物体原来处在怎样的运动状态．（2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，这一部分的运动状态的变化情况．(3）该物体由于惯性将保持怎样的运动状态,判断最后会出现什么现象．名师点易错惯性的唯一量度为质量，与物体静止、运动或运动快慢无关；惯性是物体保持原来运动状态(或静止状态)的一种性质，并不是一种力，力是改变运动状态的原因．对点训练一理想实验的魅力1．物理学发展历程中，利用理想实验推翻“力是维持物体运动的原因"的科学家是(）A．阿基米德 B．牛顿C．伽利略 D．亚里士多德解析:物理学发展历程中,利用理想实验推翻“力是维持物体运动的原因”的科学家是伽利略，故选C。答案：C2．(2018·上海市宝山区一模)意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在倾角较小的斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是（）A．力不是维持物体运动的原因B．力是使物体产生加速度的原因C．自由落体运动是一种匀变速直线运动D．物体都具有保持原来运动状态的属性,即惯性解析：铜球在倾角较小的斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大的情况就是90°时，这时物体做自由落体运动，由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直线运动，C选项正确．答案：C3．我国的道路交通安全法规定，坐在机动车内的司机和乘客都应在胸前系上安全带,这主要是为了减轻在紧急刹车时可能对人造成的伤害．当紧急刹车时,车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人冲向前而受伤．关于惯性,以下说法中正确的是(）A．惯性与速度无关，跟质量有关B．静止时，人没有惯性C．速度越快，人的惯性越大D．加速运动时,人没有惯性解析：惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与其他任何因素无关，故A正确，C错误；惯性是物体的固有属性，任何物体在任何情况下都有惯性，故B、D错误．故选A.答案：A对点训练二牛顿第一定律4．关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（)A．牛顿第一定律可以用实验直接验证B．牛顿第一定律就是惯性C．当物体受到的外力为零时，物体可以做匀速直线运动D．牛顿第一定律提出物体的运动需要力来维持解析：牛顿第一定律不是实验定律,是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，A选项错误；牛顿第一定律是定律,惯性是性质,两者不能混为一谈，B选项错误；根据牛顿第一定律可知，物体受到的外力为零时，可以做匀速直线运动，也可以处于静止状态，C选项正确;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，D选项错误．答案：C5．在学习了牛顿第一定律后，四位同学分别列举实例提出了自己的不同认识，你认为以下四个选项中几位同学的研究结论，正确的是（）A．甲同学研究从地面竖直向上跳起来的运动．地球绕着地轴自西向东自转，他发现人跳起来后总是落回原处，经过思考,他认为这是因为人在空中滞留的时间太短，如果时间足够长，人应该落在起跳点的西侧B．乙同学通过查阅资料，发现在轨道上的卫星不用火箭施加任何推力就能自行绕地球运转,他认为是惯性维持了卫星的这种运动C．丙同学通过观察发现，让一列火车停下来比让一辆汽车停下来要困难得多，他认为根本原因是火车的惯性要比汽车的惯性大D．丁同学观看战争资料片，研究飞机投弹轰炸，他认为若要投得准确,关键是当飞机飞到目标正上方时，准时地将炸弹释放解析：地球绕着地轴自西向东自转，甲同学研究从地面竖直向上跳起来的运动．人跳起后水平方向不受外力，由于惯性，他在跳起的这段时间内，水平方向仍然要保持相对地面静止,所以人总是要落回原处，和时间的长短并没有关系，A错；轨道上的卫星能自行绕地球运转，是因为受到了地球的引力作用，B错；炸弹要投得准确，必须提前释放，D错．答案:C对点训练三质量与惯性6．在路上奔跑的人被绊倒时总是向前趴着倒下，而慢走的人在滑倒时多是向后仰着摔倒,如图所示，试分析其原因．解析：路上奔跑的人被绊倒时，首先是人的脚由于受力而停止向前运动,而人的上半身由于惯性仍要前进，所以人总是向前趴着倒下．慢走的人，脚所受阻力突然减小，脚的速度加快,而人的上半身由于惯性仍将维持原来较慢的速度，所以人将向后仰倒．答案：见解析7．找两个相同的瓶子，内盛清水，用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中，使铁球悬挂、塑料球悬浮，如图甲所示．当瓶子突然向右运动时（有向右的加速度),观察比较两个球的运动状态．你看到的现象也许会让你惊讶,小铁球的情况正如你所想的一样，相对瓶子向左运动,但塑料球却相对瓶子向右运动，如图乙所示．为什么会这样呢？解析：当容器随小车突然向右运动时，铁球由于惯性要保持原来状态，故相对小车向左运动；当容器随小车突然向右运动时，容器中的水也有惯性,故也有相对小车向左运动的趋势,水的密度大于整个塑料球的密度，则水的质量大于塑料球的质量，质量大的惯性大,故塑料球故相对小车向右运动．答案：见解析【强化基础】1．(2018·北京学业测试）中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述:“力，刑(形)之所以奋也”．这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是（)A．力是维持物体运动的原因B．力是物体位移变化的原因C．力是物体位置变化的原因D．力是物体运动状态改变的原因解析：力可以改变物体的运动状态,即力是物体运动状态改变的原因，D选项正确．答案：D2．(2018·辽宁学业测试)如图所示，某同学面向行车方向坐在沿平直轨道匀速行驶的列车车厢里．这位同学发现面前的水平桌面上一个原来静止的小球突然向他滚来，则可判断()A．列车正在刹车 B．列车突然加速C．列车突然减速 D．列车仍做匀速直线运动解析：惯性是物体保持原来的运动状态的性质，小球向后运动，说明列车突然加速,小球保持原来的速度不变，导致列车速度大于小球的速度,B选项正确．答案：B3．(2018·上海市奉贤区一模）甲车快速倒车时车尾撞上静止的同型号的乙车车头，导致两车司机受伤．甲车司机、乙车司机最有可能的伤情分别是（)A．胸部受伤，胸部受伤 B．胸部受伤,背部受伤C．背部受伤，胸部受伤 D．背部受伤，背部受伤解析：甲车快速倒车撞到乙车上而停止运动,由于惯性,甲车司机相对于甲车向后运动而使背部受伤;乙车静止，乙车车头由于受到撞击而向后运动，乙车司机相对于乙车向前运动而造成胸部受伤，C选项正确．答案：C4．（多选)伽利略在《两种新科学的对话》中写道：“假设你在密闭的船舱里，在你跳跃时，你将和以前一样，在船底板上跳过相同的距离，你跳向船尾也不会比跳向船头来的远．你把不论什么东西扔给你的同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面,你也并不需要用更多的力，水滴将垂直滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾．”如果上述现象能够实现，该船的运动形式可能为（）A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀减速直线运动 D．静止解析：如果船是静止或匀速直线运动，则抛出的物体将保持原来的运动状态，即物体与船保持相对静止，上述现象可以实现,A、D选项正确;如果船做匀变速直线运动，物体保持抛出时的速度,而船速度变化,不能实现上述现象，B、C选项错误．答案：AD5．(2018·铜川市王益区期末）下列说法正确的是()A．人推不动汽车，是因为汽车的惯性大B．用枪发射出去的子弹速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接C．物体的运动状态难以改变是因为物体的惯性大D．完全相同的两辆车，速度大的更难停下来,是因为速度大的车的惯性大解析:人推不动汽车，是因为推力等于静摩擦力，A选项错误；用枪发射出去的子弹速度很大，但是质量比较小，所以惯性很小，B选项错误；惯性是物体保持原来的运动状态的性质,运动物体的运动状态难以改变是因为物体的惯性大，C选项正确；完全相同的两辆车，速度大的更难停下来，是因为速度大的车要想停下来，速度变化量大，时间长，D选项错误．答案：C【巩固易错】6．（多选）如图所示，拨动弹性钢片,把小钢球与支柱之间的塑料片弹出时，小钢球并没有随塑料片飞出,关于这个过程，下列说法正确的是()A．弹性钢片被拉弯