4.1牛顿第一定律（好学案）（解析版）

第1节牛顿第一定律一、对力与运动关系的认识1.亚里士多德：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。2.伽利略(1)理想实验：让小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度；减小第二个斜面的倾角，小球仍将达到原来的高度，但它要运动得远些；由此推断，若将第二个斜面放平，小球将永远运动下去。如图所示。伽利略理想实验的魅力不仅体现在实验本身，更体现在实验的独特方法：在实验事实的基础上，进行合理的假设、外推。(2)结论：力不是维持物体运动的原因。3.笛卡儿：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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。【例1】在自然界中，物体的运动是多种多样、丰富多彩的。不同的运动形式有区别，也有相互一致的地方。例如，从受力情况看，运动的物体可能受恒力作用、也可能受变力作用；从运动轨迹看，运动轨迹可能是直线、也可能是曲线。关于力和运动，下列说法正确的是（）A．有力作用在物体上，物体一定运动B．撤去力，运动的物体一定会停下来C．力是维持物体运动的原因D．力是改变物体运动状态的原因【答案】D【详解】A．有力作用在物体上，物体不一定运动，如受平衡力而处于静止状态的物体，故A错误；BCD．力是改变物体运动的原因，不是维持物体运动的原因，故撤去力，运动的物体不一定会停下来，故BC错误，D正确。故选D。【针对训练1】伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（）A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D．小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就容易改变【答案】A【详解】A．根据题意，先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球上升高度一直增加，可推知，当斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，故A正确；BC．本实验并不能得到力与运动状态的关系，故BC错误；D．本实验质量是固定的，不能得到质量与运动状态之间的关系，故D错误。故选A。牛顿第一定律1.牛顿第一定律：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.意义：揭示了运动与力的关系，即力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。3.物体运动状态改变的三种情况：(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。4.对牛顿第一定律需要进一步注意的问题：(1)牛顿第一定律描述的状态是一种理想状态，它是在伽利略理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到的，不可能用实验直接验证，因此牛顿第一定律不是实验定律。(2)牛顿第一定律的适用范围为惯性参考系。【例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【详解】AB．牛顿第一定律不是实验得出的，是在大量实验事实的基础上通过推理而概括出来的，有着重要意义，故AB错误；C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学的抽象思维方法，故C正确；D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用或受到的合外力为零，故D错误。故选C。【针对训练2】关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（）A．牛顿第一定律是从实验中直接得出的结论B．牛顿第一定律表明，物体的速度越大，惯性越大C．牛顿第一定律说明，力不是维持物体运动的原因D．如果物体不受力或者所受合外力为零，物体一定处于静止状态【答案】C【详解】A．牛顿第一定律不是从实验中直接得出的结论，所以A错误；B．牛顿第一定律表明，物体的质量越大，惯性越大，质量是惯性的大小的唯一量度，所以B错误；C．牛顿第一定律说明，力不是维持物体运动的原因，所以C正确；D．如果物体不受力或者所受合外力为零，物体一定处于静止状态或匀速直线运动，所以D错误；故选C。三、惯性与质量1.惯性的“三性”普遍性一切物体皆有惯性，惯性是物体的固有属性相关性惯性仅与物体的质量有关，与物体的受力或运动情况等无关唯一性质量是惯性大小的唯一量度2.惯性的具体表现形式(1)当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变。原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。(2)当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。【例3】春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动，这是关于惯性最早的记述。下列说法正确的是（）A．“马力既竭”时马没有了惯性 B．“马力既竭”时车的惯性不变C．马的拉力越大，车的惯性越大 D．马车速度越大，车的惯性越大【答案】B【详解】AB．惯性大小的唯一量度是质量，与速度无关，“马力既竭”时马的惯性保持不变，不为0，故A错误，B正确；C．惯性大小的唯一量度是质量，拉力不能改变车的惯性大小，故C错误；D．惯性大小的唯一量度是质量，与车的速度大小无关，故D错误。故选B。【针对训练3】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【答案】D【详解】A．若小车匀速向左运动，小车、碗、水速度相同且不变，三者无相对运动，水不会洒出，A错误；C．若小车原来向左匀速运动，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状态，水相对于碗向左运动，水向左洒出，C错误；BD．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，碗中水由于惯性仍保持原来向左的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向右洒出；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，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，B错误，D正确。故选D。1．伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动原因。实验时，水平面上铺上不同的材料，将小车由斜面体的同一高度静止释放，经过一段时间小车停止时距离斜面体底端的距离不同。则下列说法正确的是（）A．通过该实验直接得出了牛顿第一定律B．该实验说明，质量一定时作用力越小加速度越小C．如果小车与水平面间没有摩擦力，则小车最终会停止D．实验时，将小车由同一高度释放是为了使小车到斜面体底端的速度相等【答案】D【详解】A．牛顿第一定律不是实验定律，A错误；B．牛顿第二定律表明，物体的质量一定时，作用力越小加速度越小，B错误；C．摩擦力越小，则小球运动得越远，由此得出的结论是如果水平面光滑，小球受到的合外力为0，则小球将沿着水平面一直运动下去，C错误；D．控制小车从斜面同一高度滑下是为了让小车滑到水平面时的初速度相同，D正确。故选D。2．伽利略做了两个著名的“斜面实验”，都是采用在实验的基础上进一步推理得出重要结论的方法。为了研究自由落体运动的规律，他让铜球沿斜面滚下，利用滴水计时记录铜球运动的时间，研究小球的质量、斜面倾角等因素对铜球的运动的影响，如图所示；在研究力和运动关系的时候，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，如图所示，斜面倾角逐渐改变至零。关于图所示实验，以下说法正确的是（

）A．只要斜面足够长，小球就能运动到原来的高度B．只要摩擦足够小，小球将一直运动，不会停下来C．阻力不可能完全消除，斜面也不可能无限长，故其结果是不可信的D．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而得出力不是维持物体运动的原因【答案】D【详解】A．只要摩擦力足够小，无论斜面多长，小球仍能运动到原来的高度，选项A错误；B．只有当斜面倾角为零时，只要摩擦足够小，小球才一直运动，不会停下来，选项B错误；C．虽然阻力不可能完全消除，斜面也不可能无限长，但是根据合理外推，得到的结果是可信的，选项C错误；D．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而得出力不是维持物体运动的原因，选项D正确。故选D。3．下列对牛顿第一定律的理解正确的是（）A．地球上不存在不受力的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义B．不受力的物体运动状态有可能改变C．公共汽车紧急刹车时乘客站着比坐着容易摔倒是因为站着比坐着惯性大D．惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，与物体的运动状态是否改变无关【答案】D【详解】A．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不能直接通过实验得出的，但能接受住实践的检验，故A错误；B．不受力的物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，运动状态不可能改变，故B错误；C．物体惯性大小仅与质量有关，与其他因素无关，故C错误；D．惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，是物体固有属性，与物体的运动状态是否改变无关，故D正确。故选D。4．运动和力的关系，下列说法中正确的是（）A．静止的物体一定不受力的作用B．物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用C．物体运动的方向一定是它的受力方向D．作用在物体上的力消失后，物体保持静止状态或匀速直线运动状态运动【答案】BD【详解】A．静止的物体处于平衡状态，也许不受力的作用，也许受平衡力的作用，但在现实生活中不受力的物体是不存在的，所以它一定受到平衡力的作用，故A错误；B．力是改变物体运动状态的原因，故物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用，故B正确；C．物体运动的方向和受力的方向可以相同，也可以不同，故C错误；D．作用在物体上的力消失后，物体将保持原来的运动状态不变，若物体原来是静止的，则保持静止状态，若物体原来是匀速直线运动，则物体将作匀速直线运动，故D正确。故选BD。5．关于牛顿第一定律，以下说法中正确的有（）A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的B．牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论C．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因D．根据牛顿第一定律可知，力是改变物体速度的原因【答案】BD【详解】AB．牛顿第一定律不是实验定律，但它是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论，故A错误，B正确；CD．牛顿第一定律揭示了力与运动的关系，指出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，故C错误，D正确。故选BD。6．如图所示，一个劈形物体A放在斜面上，A的各个表面光滑且上表面水平，在A的上表面上放置一个小球B，由静止释放A，则小球B在碰到斜面之前的运动轨迹是（）A．沿斜面向下的直线B．竖直向下的直线C．抛物线D．双曲线【答案】B【详解】小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零，当劈形物体由静止释放，A应沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，没有水平或其他方向上的速度，而A的上表面又光滑，除竖直方向可以有合力外，其他方向上没有合力，加之力是使物体运动状态改变的原因，小球只能在竖直方向上有运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条直线，即竖直向下的直线，故B正确，ACD错误。故选B。7．羽毛球因为简单易学，老少皆宜，从而被广大人民群众喜爱，下列与羽毛球运动有关的说法中，正确的是（）A．运动员在发球时，球拍对羽毛球的力和羽毛球对球拍的力大小相等B．如果羽毛球在上升过程中受到的力全部消失，羽毛球将静止C．羽毛球在下落过程中，速度变快，惯性变大D．羽毛球在接触球拍后方向改变，说明力是使物体运动的原因【答案】A【详解】A．击打羽毛球时，球拍对球的力与球对球拍的力是一对相互作用力，二者大小相等，故A正确；B．羽毛球在上升过程中处于运动状态，如果它受到的力全部消失，由牛顿第一定律可知，将做匀速直线运动，故B错误；C．惯性的大小只与物体的质量的有关，与速度无关，故C错误；D．羽毛球在接触球拍后方向改变，运动状态改变，说明力是改变物体运动状态的原因，故D错误。故选A。8．如图，木块竖立在小车上，随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是（）A．木块没有受到小车的摩擦力B．木块运动速度越大，惯性也越大