衔接点22 牛顿第一定律（解析版）

衔接点22牛顿第一定律课程标准初中1.通过实验，认识牛顿第一定律。2.能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。3.运用惯性，解释当汽车急刹车、转弯时，车内可能发生的现象高中1.理解牛顿第一定律的内容和意义.2.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象，知道质量是惯性大小的唯一量度．初中物理知识储备一、“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。高中物理新知识、新模型知识点一理想实验的魅力1．亚里士多德认为：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．伽利略的理想实验(1)斜面实验：如图所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．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，小球运动的距离更长，但所到达的高度相同．当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去．(2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因．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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．知识点二牛顿第一定律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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．2．惯性(1)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性．牛顿第一定律也被叫作惯性定律．(2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．知识点三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．初、高中物理衔接点1.同学们在初中学习过牛顿第一定律，它牛顿在前人，特别是在伽利略的研究基础上建立起来的，是牛顿力学的基石。牛顿第一定律提出了两个重要的、基本的物理概念:力和惯性。2.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系: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。因此，它被称为牛顿物理学的基石。正是因为它纠正了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律的得出，并使牛顿以新的视角看待引力，进而令人信服地表明，天上和人间服从同样的力学规律。与此同时，它本身还包含着力惯性和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的基石。3.同学们通过牛顿第一定律的学习，明确它在科学中的地位与作用，了解科学的发现和发展。科学的发现都有其深刻的社会背景和科学背景，同时，科学家自身的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的精神是科学方法建立的基础。1.在伽利略的斜面实验的各个过程中(如图所示)，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？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，其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成．2.如图所示是冰壶在冰面上运动的情景．冰壶比赛过程中，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．(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．例题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是推论答案(1)②③①④(2)B解析步骤②是理想实验的实验基础，属于可靠的事实，在此基础上利用推理，先得到小球不受阻力作用将上升到原来释放时的高度的推论，再设想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，继续减小第二个斜面的倾角直至第二个斜面成为水平面，得到小球将匀速运动的推论．所以正确的顺序排列是②③①④，②是事实，①③④是推论．例题2.关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是()A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义C．牛顿第一定律表明，力是维持物体运动的原因D．物体不受力的作用一定处于静止状态答案A解析牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的，故A正确；不受力作用的物体是不存在的，合力为零的物体也适用于牛顿第一定律，故B错误；牛顿第一定律表明，力是改变物体运动状态的原因，故C错误；物体不受力的作用也可能处于匀速直线运动状态，故D错误．一、单选题1．在足球运动中，足球入网如图所示，则（）

A．踢香蕉球时足球可视为质点 B．足球在飞行和触网时惯性不变C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D．触网时足球对网的力大于网对足球的力【答案】B【解析】A．在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，故A错误；B．惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B正确；C．足球在飞行时脚已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故C错误；D．触网时足球对网的力与网对足球的力是相互作用力，大小相等，故D错误。故选B。2．下列说法正确的是（）A．运动的越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动的越快，惯性越大B．小球在做自由落体运动时，惯性就不存在了C．物体的惯性只和质量有关，质量大惯性大，质量小惯性小D．把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力【答案】C【解析】ABC．物体的惯性只和质量有关，与物体的运动状态无关；质量大惯性大，质量小惯性小，汽车运动的快慢不会改变汽车的惯性，小球做自由落体运动时，惯性不变，故AB错误，C正确；D．把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，不是因为物体仍受到一个向上的推力，而是因为惯性，故D错误。故选C。3．物体的运动状态发生了改变是因为（）A．物体所受的合力不为零 B．物体的加速度不为零C．物体有质量 D．物体可以被看作质点【答案】A【解析】力是使物体运动状态改变的原因，则物体的运动状态发生了改变，也就是物体的加速度不为零是因为物体所受的合力不为零。故选A。4．关于惯性，下列说法正确的是（）A．汽车运动的速度越大越不容易停下来，是因为汽车运动的速度越大惯性越大B．运动员投掷标枪时，用力越大，标枪飞行越远，说明力越大惯性越大C．把手中的球由静止释放，球受重力而竖直下落，说明球没有惯性D．物体惯性的大小仅与物体的质量有关，质量大的惯性大【答案】D【解析】ABD．质量是惯性大小的唯一量度，与速度无关，质量越大，惯性越大，故AB错误，D正确；C．任何物体在任何情况下都有惯性，球由于重力的作用而自由下落时，惯性依然存在，故C错误。故选D。5．如图所示，将一玻璃瓶装水后密闭，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小气泡处于静止状态，现用力突然将瓶子向前推动，使其在桌面上向前运动一段后停止，可看到气泡相对瓶子的运动情况是（）

A．向前 B．向后C．先向前，再向后 D．先向后，再向前【答案】C【解析】当玻璃瓶静止时，水和玻璃瓶保持相对静止，气泡在玻璃瓶中间；当突然用力将瓶子向前推动一下，水要保持原来的静止状态，向玻璃瓶后方运动，把气泡挤向玻璃瓶前进的方向。当瓶子运动起来后，最终静止，因此瓶子必然要减速运动，这时气泡右边的水受瓶的作用随瓶一起减速运动，而气泡左边的水将相对于瓶向前（右）运动，气泡将相对于瓶向后移动。故选C。6．一只盛水的杯子放在桌子边缘的纸条上，当抽动纸条时，发生的现象是（）A．快速抽动纸条时，纸条被抽出，而杯子留在原处B．慢慢抽动纸条时，纸条被抽出，而杯子留在原处C．快速抽动纸条时，杯子随纸条一起运动D．无论是快速还是慢慢抽动纸条，杯子都随纸条一起运动【答案】A【解析】根据题意可知，杯子本身处于静止状态，当突然抽掉纸条时，杯子由于惯性要保持原来的静止状态，所以保持静止不动；慢慢抽动时，由于杯子与纸条摩擦力的作用，改变了杯子的运动状态，所以杯子运动起来。故选A。7．关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是（）A．完全是理想的，没有事实为基础B．利用气垫导轨，就能使实验成功C．是以可靠事实为基础，经科学抽象，深刻反映自然规律的D．该实验说明力是改变物体运动状态的原因【答案】C【解析】ABC．伽利略的推论是不能用实验证明的，这是因为物体完全不受外力的作用实际上是不可能的，物体不受阻力的条件也是无法实现的。但是随着现代科学技术的进步，可以将摩擦阻力减小到很小，例如可以用气垫导轨实验近似地验证，故AB错误，C正确；D．伽利略理想实验仅仅说明了物体的运动不需要力来维持，故D错误。故选C。8．关于物体的惯性，下列说法正确的是：（）A．只有处于静止或匀速直线运动的物体才有惯性B．惯性是保持物体运动的力，起到阻碍物体运动状态变化的作用C．一切物体都有惯性，速度越大惯性越大D．一切物体都有惯性，质量越大惯性越大【答案】D【解析】ACD．一切物体都有惯性，质量越大惯性越大，惯性与物体的运动状态无关，故AC错误，D正确；B．惯性是保持物体原来运动状态的一种性质，不是物体受到的力，故B错误。故选D。9．如图所示，理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想的理想实验中的几个主要步骤如下：①两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度③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④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动在上述的步骤中，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【答案】A【解析】伽利略的观点是在实验事实的基础上，经过推理概括得出结论，第一步是实验事实，即①；小球滚到右侧斜面的高度与小球自由放手的位置接近，摩擦越小越接近，得出推理，如果无摩擦，小球上升的高度与自由放手位置相同，即第二步是②；继续推理，在无摩擦的情况下如果改变右侧斜面的倾斜程度，减小倾角，仍能使小球上升的高度与自由放手的位置相同，即第三步是③；继续大胆推理，在无摩擦的情况下，右侧斜面继续减小倾角为0，即水平，则小球永远运动，即第四步是④。也表明①是事实，②③④是推论，直接观察到的现象是可靠的实验事实，按照实验条件变化的趋势进行的极端化猜想是理想化推论。故选A。10．如图所示，一个劈形物体A（各面均光滑）放在固定的斜面上，上表面水平，在其上表面放一个光滑小球B。劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（）

A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线C．无规则的曲线 D．垂直斜面的直线【答案】B【解析】由于小球放在劈形物体A上，劈形物体A的上表面光滑，所以在劈形物体A下滑过程中小球在水平方向上不受外力作用，则小球在水平方向上没有位移，仅沿竖直方向运动。故选B。二、多选题11．如图所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止。关于小球与列车的运动，下列说法正确的是（）

A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动【答案】BC【解析】A．若小球向前滚动，知小球的速度大于列车的速度，知列车的速度减小，故A错误；B．若小球向后滚动，知列车的速度大于小球的速度，知列车的速度增加，做加速运动，故B正确；CD．磁悬浮列车急刹车时，小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚，故C正确，D错误。故选BC。12．在火车的车厢内，有一个自来水龙头C，第一段时间内，水滴落在水龙头的正下方B点，第二段时间内，水滴落在B点的右方A点，如图所示，那么火车可能的运动是（）

A．先静止，后向右做加速运动B．先静止，后向右做减速运动C．先做匀速运动，后向右做加速运动D．先做匀速运动，后向右做减速运动【答案】BD【解析】水滴下落时，水平方向保持原来的速度，若车静止或匀速运动，车的水平位移与水滴的水平位移相同，则落在B点；若车向左加速运动，则水滴仍保持下落时的水平速度，而车的水平位移增大，故水滴可落在A处；同理，车向右减速运动，水滴也会落在A处。综上可得，火车第一段时间内可能静止或匀速运动，第二段时间内可能向左做加速运动或向右做减速运动。故选BD。13．伽利略在研究自由落体运动时，设计了如图所示的斜面实验，下列关于这个实验的说法正确的是（）A．伽利略认为小球沿斜面的运动是自由落体运动B．伽利略让小球从斜面上滚下来用来“冲淡”重力C．斜面倾角一定时，让小球从斜面上静止滚下，测得，说明小球做匀变速运动D．伽利略将实验和逻辑推理结合起来，推出自由落体运动是匀变速运动【答案】BCD【解析】A．伽利略认为小球沿斜面的运动是匀加速直线运动，A错误；B．伽利略时代测量时间的器材还不是很先进，因此伽利略让小球从斜面上滚下来是用来“冲淡”重力，以便延长小球运动的时间，减小时间的测量带来的实验误差，B正确；C．伽利略时代无法测量瞬时速度，所以不能通过探究速度随时间的变化规律来证明小球的运动是匀变速直线运动，而是通过测得，说明小球做匀变速运动，C正确；D．将斜面实验的结果合理“外推”，说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动，D正确。故选BCD。14．洒水车以恒定的速率沿水平路面洒水，此过程洒水车的（）A．惯性减小 B．惯性不变C．牵引力减小 D．牵引力不变【答案】AC【解析】AB．物体的惯性大小由物体的质量决定，洒水车在洒水过程中，质量减小，惯性减小，A正确，B错误；CD．由于洒水车匀速运动，则有由于洒水车在洒水过程中，质量减小，摩擦力减小，可知，牵引力减小，C正确，D错误。故选AC。15．科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然现象具有重要作用。下列说法符合历史事实的是（）A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动物体，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C．笛卡儿指出：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D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质【答案】BCD【解析】A．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，即必须有力作用在物体上，物体才会运动，但这种观点是错误的，故A错误；B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动物体，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，B正确；C．笛卡儿指出：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正确；D．牛顿认为一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，我们把这种物体保持运动状态不变的性质叫做惯性，D正确。故选BCD。16．牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性。从惯性角度对以下现象的解释正确的是（）A．2022年10月12日“天宫课堂”第三课的毛细效应实验中，细管中的液面不断上升，速度比地面上同样的演示快得多，这是因为空间站处于失重状态，液体的惯性很小B．“强弩之末，势不能穿鲁缟”，弩箭的速度减小后惯性减小了，所以“不能穿鲁缟”C．货车超载后惯性增大，不容易刹车，很危险D．羽毛球和网球相比，羽毛球惯性小，更容易改变运动状态【答案】CD【解析】惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关。A．细管中的液面不断上升，速度比地面上同样的演示快得多，这是因为空间站处于失重状态，液体的惯性不变。A错误；B．弩箭的速度减小后惯性不变，B错误；C．货车超载后，总质量变大，惯性增大，不容易刹车，很危险，C正确；D．羽毛球和网球相比，羽毛球质量较小，羽毛球惯性小，更容易改变运动状态，D正确。故选CD。17．在物理学中，科学家