高中物理：第四章 第1节 牛顿第一定律 Word版含答案 _1

第1节

牛顿第一定律

必考要求：c

一、理想实验的魅力

1．人类对运动与力的关系的认识历程 代表人物

主要观点 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 伽利略 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 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，既不停下来也不偏离原来的方向

(1)斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。

(2)推理结论：力不是(选“是”或者“不是”)维持物体运动的原因。

二、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．惯性：物体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。牛顿第一定律也叫做惯性定律。

三、惯性与质量

对于任何物体，在受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素就是它们的质量。

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。

1．自主思考——判一判

(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。(√)

2．合作探究——议一议

(1)“理想实验”能否通过科技的不断发展而变成真实的科学实验？

提示：不能，理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。(2)用力踢球，球才会运动起来，难道不能证明了有力才有运动，运动需要外力来维持吗？

图4-1-1

提示：不能，正是由于脚对球的力，改变了足球原来的运动状态(静止)，故力是改变物体运动状态的原因，脚离开球后，球仍然运动，故力不是维持物体运动的原因。

(3)有人说“只有做匀速直线运动或静止的物体才具有惯性”，也有人说“速度越大惯性越大”，“受力越大惯性越小”，这些说法对吗？

提示：不对，惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和受力情况无关。

对伽利略的理想实验的理解

理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到一种理想状态，从而来揭示自然现象本质的假想实验。

爱因斯坦曾高度评价伽利略的工作：“这个理想实验指出了真正建立运动力学基础的线索”。他自己在提出相对论时也用到了理想实验的方法。

1．(2015·9月测试·T2)下列三位物理学家对人类文明做出了巨大贡献，他们生活年代先后顺序正确的是()

A．爱因斯坦、牛顿、伽利略

B．牛顿、伽利略、爱因斯坦

C．伽利略、爱因斯坦、牛顿

D．伽利略、牛顿、爱因斯坦

解析：选D牛顿在伽利略等人的基础上提出了牛顿第一定律，爱因斯坦提出了狭义相对论，解决了牛顿运动定律不能解决的问题，D正确。

2．伽利略的斜面实验证明了()

A．要物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止

B．要物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动

C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D．力不是维持物体运动的原因

解析：选D伽利略的斜面实验证明了：如果物体不受外力作用，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动下去，所以只有D正确。

3.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，如图4-1-2所示。下面是关于该实验被打乱的步骤：

图4-1-2

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图4-1-2为两个对接的斜面，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__________(填写序号即可)。

(2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，请问步骤②属于________。

解析：本题向我们展示了科学史上著名的理想实验的思想方法，即在实验事实的基础上，经过合理的想象，获取结论。针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④，步骤②属于可靠的实验事实。

☆答案☆：(1)②③①④(2)可靠的实验事实

对牛顿第一定律的理解

1．对牛顿第一定律的理解

(1)明确了惯性的概念：定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

(2)揭示了力和运动的关系：定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即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。

(3)反映了物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义。

(4)牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过科学推理得到的，但由它得出的一切结论，都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的。

2．怎样理解物体运动状态的变化？

物体的运动状态变化有以下三种可能的情况：

(1)速度的大小不变，只有方向改变。

(2)速度的方向不变，只有大小改变。

(3)速度的大小和方向都发生改变。

1．物体的运动状态改变了，不可能发生的是()

A．速率不变B．速度不变

C．物体只受重力D．运动方向不变

解析：选B物体的运动状态发生了变化，即速度发生了变化，可能是速度大小(即速率)变化，也可能是方向变化，还可能是大小和方向同时变化。物体的运动状态发生了变化，一定是因为物体受到了力的作用。

2．关于牛顿第一定律有下列说法，其中正确的是()

A．牛顿第一定律可用实验来验证

B．牛顿第一定律说明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．物体的运动需要力来维持

解析：选B牛顿第一定律不是实验定律，故不能用实验来验证，选项A错误；牛顿