衔接点020牛顿第一定律（原卷版）

衔接点020牛顿第一定律初中阶段高中阶段知道牛顿第一定律内容和惯性的概念。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。3．理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。4．理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。初中物理高中物理异同点伽利略斜面小车实验伽利略理想斜面实验在本质和目的上是一致的，都想说明一个问题，物体的运动不需要力去维持。牛顿第一定律牛顿第一定律在内容表述形式上是有所差别的，高中物理在内容表述上说“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，更好的说明了力的作用惯性惯性主要研究的是惯性的应用和防止，高中物理中还进一步阐述了影响惯性大小的因素。一、“伽利略斜面小车实验”在这个实验中,让每次让小车从斜面的同一高度滑下,目的是让小车在进入水平表面时具有相同的速度,这样才能比较小车在不同表面运动的情况．如下图所示,是小车从斜面上滑下后,在平面上最终停下的位置．实验表明：平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小的越慢．如果小车不受阻力,小车将一直运动下去。牛顿第一定律1．内容：一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。2．牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,运用科学的推理的方法而概括出来的规律,是一个非常重要的规律,是整个力学的基础和出发点．所以它不能用实验验证,因为任何物体都受到其它物体的作用,但是它能经受住实践的检验。三、惯性定义：一切物体都有保持原来运动状态不变的的性质，我们把这种性质叫作惯性。知识点一、力与运动关系认识历史1．亚里士多德亚里士多德从日常生活经验出发：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方，他得出结论，力是维持物体运动的原因。2．伽利略的理想实验：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。（1）理想斜面实验①事实：如图所示，AB、BC是两个对接的斜面，让一个小球从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），小球无法达到释放时的高度，将以恒定的速率永远运动下去。③理想实验推论：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。即力不是维持物体运动的原因。（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规律。这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。伽利略第一次确定了物理实验在物理研究中的基础地位。②伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来，也不偏离原来的方向。4．牛顿在伽利略等人工作的基础上得出牛顿第一定律。伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。知识点二、牛顿第一定律1．内容：一切物体总保持匀速直线运动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．意义（1）揭示了力与运动的关系：①力是改变物体运动状态的原因：物体受力的作用，它的运动状态就一定发生改变，并且产生加速度。即力是产生加速度的原因。②力不是维持和产生物体运动的原因：物体若不受力，它将做匀速直线运动或者保持静止状态。（2）揭示了一切物体都具有惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。（3）第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态。3．理解（1）定性揭示了力和运动的关系：①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。②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。（3）无法用实验直接验证。它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）指出了物体不受外力作用时的运动规律。（5）不能看着牛顿第二定律的特殊情况，它是定性描述物体运动规律的一种物理思想，而不是进行定量计算和求解的具体方法，是一条独立的基本规律。但它为牛顿第二定律提供了建立的基础。4．运动状态的改变：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做匀速运动或静止，它的运动状态就没发生变化。物体运动状态改变的三种情况：（1）速度的方向不变，只有大小改变。（物体做直线运动）（2）速度的大小不变，只有方向改变。（物体做匀速曲线运动）（3）速度的大小和方向同时发生改变。（物体做变速曲线运动）5．运动状态改变的判断（1）从条件出发进行判断：当物体所受合外力不为零时，物体的运动状态必发生变化。（2）从结果出发进行判断：①当速度的大小发生了变化时，物体的运动状态也随之发生变化。②当速度的方向发生了变化时，物体的运动状态也随之发生变化。③当速度的大小、方向同时发生变化时，物体的运动状态也随之发生变化。（3）从运动状态进行判断：只要不是静止或匀速直线运动状态，则物体运动状态必定发生变化。【特别提醒】（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）牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。（3）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。知识点三、惯性1．定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。2．惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小唯一量度，质量大的物体惯性大，物体运动状态不容易改变，质量小的物体惯性小，运动状态容易改变。凡是有关惯性的问题都要同质量联系起来。3．惯性与力的关系（1）惯性不是力，而是物体本身固有属性，一切物体在任何情况下、任何时候都有惯性。与物体的运动情况和受力情况无关。因此人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性。惯性不是力。“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”，“受到惯性力”等都是错误的。（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，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变。（3）惯性与物体的受力情况无关。4．惯性与速度的关系（1）速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身固有的性质，其大小仅由物体质量决定。（2）一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。5．惯性的两种表现形式（1）物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。（2）物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变（静止或匀速直线运动）。【特别提醒】（1）在不受力（或合外力为零）的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。（2）在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。考点一对牛顿第一定律的理解1．理想实验有时更能深刻地反映自然规律。如图所示，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。①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；②两个斜面对接，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；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。下列关于事实和推论的分类正确的是________（填选项前的字母）。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2．关于牛顿第一定律的理解正确的是A．牛顿第一定律无法用实验验证，因此无实际意义B．不受外力作用时，物体静止不动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3．伽利略用实验和推理推翻了流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动关系的理论，开启了物理学发展的新纪元。下列说法与事实不相符的是A．根据亚里士多德的论断，力是改变物体运动状态的原因B．笛卡尔经研究指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向C．伽利略通过数学推算，并用实验验证了小球在斜面上从静止开始运动的位移与所用时间的平方成正比D．牛顿总结伽利略等前人的经验，得出了牛顿第一定律考点二惯性的理解与应用4．关于物体的惯性，下列说法中正确的是A．骑自行车的人，上坡前要紧蹬几下，是为了增大惯性冲上坡B．子弹从枪膛中射出后，在空中飞行速度逐渐减小，因此惯性也减小C．物体惯性的大小由物体质量大小决定D．物体由静止开始运动的瞬间，它的惯性最大5．下列关于惯性的说法正确的是（）A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B．百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来时就没有惯性了C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关6．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．小车一定突然向左加速运动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7．下列选项是四位同学根据图中驾驶员和乘客的身体姿势，分别对向前（向左）运动的汽车运动情况做出的判断，其中正确的是（）A．汽车一定做匀加速直线运动B．汽车一定做匀速直线运动C．汽车可能是突然减速D．汽车可能是突然加速8．图所示照片记录了一名骑车人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的过程．下面是从物理的角度去解释此情境的，其中正确的是（）A．这是因为水坑里的水对自行车前轮的阻力太大，而使人和车一起倒地的B．骑车人与自行车原来处于运动状态，车前轮陷入水坑后前轮立刻静止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持