第1节 牛顿第一定律2019(秋)物理 必修 第一册 人教版(新教材)

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[针对训练1] (多选)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是( ) A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律 B.牛顿第一定律就是物体的惯性 C.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性 D.物体的运动状态发生变化时，必定受到外力的作用 解析 惯性是物体的固有属性，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及 物体的运动状态无关。牛顿第一定律(惯性定律)是物体在不受外力作用(或所受合外 力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了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。运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用。总之， 惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性。故选项A、 C、D正确。 答案 ACD
通过伽利略的斜面实验推理过 程，感悟理想实验是科学研究 的重要方法之一。
通过伽利略和亚里士多 德对力和运动关系的不 同认识，了解人类认识 事物本质的曲折性。
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知识点一 历史回顾
代表人物
主要观点
必须有力作用在物体上，物体才能___运__动____；没有力的作用， 亚里士多德
迅速击打杯子上的玻璃板，鸡蛋会 落入杯子中，你知道为什么吗？
紧急刹车时，你知道不系 安全带的危害吗？
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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.惯性：物体具有保持原来 匀速直线运动 3.惯性与质量：质量大的物体惯性 大 。
对牛顿第一定律的理解
[观察探究] 如图所示，让一个小车从同一斜面上滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板， 水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象。
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(1)实验观察到什么现象，说明了什么问题？ (2)如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？ (3)以上实验揭示了力和运动之间是什么关系？ 答案 (1)水平面越光滑，小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的原因。 (2)如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去。 (3)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。
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[针对训练2] 对于一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中 正确的是( ) A.采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式 螺旋桨飞机的速度，这表明：可以通过科技进步使小质量的物体获得大惯性 B.“强弩之末，势不能穿鲁缟”，表明弩箭的惯性减小了 C.货运列车运行到不同车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 D.摩托车转弯时，车手—方面要适当地控制速度，另一方面要将身体向弯道内侧 倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的
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第1节 牛顿第一定律
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物理观念
科学思维
科学态度与责任
核 1.理解力和运动的关系，知道物 心 体的运动不需要力来维持。 素 2.理解牛顿第一定律及意义。 养 3.理解惯性的概念，知道质量是
惯性大小的量度。
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知识点二 理想实验的魅力
1.伽利略的理想实验：让一个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
属于事实
属于理想化推论
二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍将达到 同一 高度，但它要运动
得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球到达同一高度时就会离得 更远 。
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[针对训练] 理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利 略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设 想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这个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，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀 速直线运动。
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[试题案例] [例1] (多选)下列说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是一条实验定律 B.牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因 C.惯性定律与惯性的实质是相同的 D.物体的运动不需要力来维持 解析 牛顿第一定律反映了物体在不受力的理想条件下所遵循的运动规律，不 能通过实验验证，并非实验定律，选项A错误；牛顿第一定律说明物体的运动不 需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，选项B、D正确； 惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律则反映了物体在一定条 件下的运动规律，选项C错误。 答案 BD 温馨提示 惯性与牛顿第一定律不同。惯性是物体本身固有的一种属性，牛顿第 一定律则是物体不受外力作用时所遵循的运动规律。
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(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：________(填写序号即可)。 (2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类。 属于可靠事实的步骤是________； 属于理想化推论的步骤是________。 解析 伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符 合物理规律，得到正确的结论。②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在无摩擦 的情况下的设想，④属于理想化推论。 答案 (1)②③①④ (2)② ①③④
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[观察探究]
核心要点 对惯性的理解与应用
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(1)如图甲所示，公交车突然快速启动时，车上站着的乘客身体为什么会向后倾倒？ (2)如图乙所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？
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答案 (1)当公交车由静止突然快速启动时，乘客的下半部分受到车的摩擦力 作用也随车运动，而上半部分由于要保持原来的静止状态，故向后倾倒。 (2)乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的 摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向 前倾倒。
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解析 采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老 式螺旋桨飞机的速度，这是功率增大的缘故，并非使小质量的物体获得大惯性， 故A错误；“强弩之末，势不能穿鲁缟”，是由于弩箭速度减小了，而不是惯性 减小了，弩箭的惯性不变，故B错误；货运列车运行到不同车站时，经常要摘下 或加挂一些车厢，列车质量发生变化，惯性改变，故C正确；摩托车转弯时，车 手一方面要适当地控制速度，另一方面要将身体向弯道内侧倾斜，人和车的质量 没变，惯性没变，只是改变了受力方向，防止侧滑，故D错误。 答案 C
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[探究归纳] 1.牛顿第一定律的物理意义 (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：物体受到力的作用，它的运动状态就一定发生改
变，并且产生加速度。 ②力不是维持物体运动状态的原因：物体若不受力，它将保持匀速直线运动或者静
止状态。 (2)揭示了一切物体都具有的一种属性——惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。 2.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发生改变。
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3.惯性与速度的关系 (1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的属性。 (2)一切物体都有惯性，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及速度 的大小无关。 提示：运动的物体总要保持运动，物体的惯性总是以保持“原状”或者反抗“改 变”两种形式表现出来。
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科学思维——理想实验及其在科学研究中的作用 “理想实验”，又叫作“假想实验”“抽象的实验”，它是人们进行逻辑推理过程 和理论研究的重要方法。 “理想实验”虽然也叫作“实验”，但它与真实的科学实验是有原则性区别的，真 实的科学实验是一种实践活动，而“理想实验”则是一种思维活动；前者是可以将 设计通过物化过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上 无法做到的“实验”。
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学习小结Hale Waihona Puke Baidu
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[试题案例] [例2] (多选)关于物体的惯性，下列说法正确的是( )
A.质量就是惯性 B.物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性 C.人飞跑时不易被别人挡住，是因为飞跑时的惯性要比走路时大 D.从受一定牵引力作用下的汽车上不断卸下货物，汽车速度的变化不断加快
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解析 惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态不变的性质，而质量只是 物体惯性大小的量度，所以选项A错误；因一切物体都具有惯性，所以才有惯性定律， 即牛顿第一定律，所以选项B正确；一个物体惯性的大小仅由其质量大小决定，与物 体的速度、加速度及受力情况都无关，所以选项C错误；汽车受力不变时，卸下货物， 汽车的惯性变小，所以运动状态变化加快，加速度变大，选项D正确。 答案 BD 关键点拨 质量是惯性的唯一量度，惯性与其他因素(如速度大小、运动状态、受力 情况等)均无关。
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“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想。首先，“理想实验”是以实践为基础的。 所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾， 对实际过程做出更深层次的抽象分析。其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的 逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实 践所证实了的。 “理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法 也有其一定的局限性。“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于 逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验正确与否的标准。相反，由“理想实验” 所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。
状态或静止状态的性质。
说明惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。
[思考判断]
(1)牛顿第一定律可以用实验验证。( × )
(2)物体的速度越大，惯性越大。( × )
(3)物体受力越大，惯性越大。( × )
(4)物体的质量越小，惯性越小。( √ )
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核心要点
物体就要___静__止____在某个地方
伽利略 力不是___维__持____物体运动的原因
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
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[思考判断] (1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。( √ ) (2)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。( × ) (3)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变。 ( √ )
若将第二个斜面放平，球将永远运动下去。如图所示。
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伽利略“理想实验”的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法：在 实验的基础上，进行合理外推。 2.结论：力不是 维持 物体运动的原因。
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[观图助学]
知识点三 牛顿第一定律 惯性与质量
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[探究归纳] 1.惯性与质量的关系 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。 2.惯性与力的关系 (1)惯性不是力，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说
法都是错误的。 (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，物体 的运动状态越容易改变；惯性越大，物体的运动状态越难改变。 (3)惯性与物体的受力情况无关。