4.1 牛頓第一定律（原卷版）高一物理知識講學卓越講義（新教材人教版必修第一冊）

2020-2021學年高一物理卓越同步講義（新教材人教A版必修第一冊）第四章運動和力的關(guān)系4.1牛頓第一定律一、知識點歸納知識點一、對牛頓第一定律的理解1．伽利略理想實驗的方法和意義“科學推理”的方法實驗事實：兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面．推理1：如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨龋评?：減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍要達到原來的高度．推理3：繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球沿水平面永遠運動下去．實驗結(jié)論：力不是維持物體運動的原因意義伽利略在理想實驗中所應用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，它標志著物理學的真正開端，使人類對自然的認識由經(jīng)驗型轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W理論型．伽利略對科學的貢獻就在于推翻直覺的觀點而用新的觀點代替它2.物體運動狀態(tài)的變化當物體的速度發(fā)生變化時，則這個物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化．物體的運動狀態(tài)變化有以下三種情況：(1)速度的方向不變，只有大小改變．(2)速度的大小不變，只有方向改變．(3)速度的大小和方向都發(fā)生改變．3．對牛頓第一定律的理解知識點二、對慣性的理解和應用1．慣性與質(zhì)量(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．(2)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大．2．慣性與力(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，始終具有且與外界條件無關(guān)；力只有在物體間相互作用時才有，離開了物體就無所謂力．因此說“物體受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”“受到慣性力”等都是錯誤的．(2)力是改變物體運動狀態(tài)的原因，慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因．對同一物體，力越大，運動狀態(tài)越易改變；慣性越大，運動狀態(tài)越難改變．(3)慣性與物體的受力情況無關(guān)．慣性與力的區(qū)別可由下表反映慣性力物理意義物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)物體間的相互作用存在條件是物體本身的固有屬性，始終具有，與外界條件無關(guān)力只有在物體間發(fā)生相互作用時才有量度有大小(無具體數(shù)值，也無單位)，無方向有大小、方向、作用點及單位3.慣性與速度(1)速度是表示物體運動快慢的物理量，慣性是物體本身固有的屬性．(2)一切物體都具有慣性，和物體是否有速度及速度的大小無關(guān)．二、題型分析題型一對伽利略理想實驗的理解【例1】理想實驗有時能更深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設想了一個理想實驗，如圖所示的斜面實驗，其中有一個是實驗事實，其余是推論．①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度．②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面．③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度．④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成一水平面，小球要沿水平面永遠運動下去．請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列______________________________(只要填寫序號即可)．在上述的設想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論．下列關(guān)于事實和推論的分類正確的是()A．①是事實，②③④是推論B．②是事實，①③④是推論C．③是事實，①②④是推論D．④是事實，①②③是推論【方法總結(jié)】____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【變式1】．(2019-2020學年·平谷期末)牛頓第一定律是建立在理想斜面實驗基礎(chǔ)上，經(jīng)抽象分析推理得出的結(jié)論，它不是實驗定律。利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿水平面滑動。水平面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿水平面滑動到的最遠位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是()A．如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài)B．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變C．如果水平面光滑，小球?qū)⒀刂矫嬉恢边\動下去D．小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小題型二對牛頓第一定律的理解【例2】(2019-2020學年·醴陵高一期末)關(guān)于牛頓第一定律，下列說法中正確的是()A．牛頓第一定律是利用邏輯思維對事物進行分析的產(chǎn)物，不可能用實驗直接證明B．不受力作用的物體是不存在的，故牛頓第一定律的建立毫無意義C．牛頓第一定律表明，物體只有在不受外力作用時才具有慣性D．牛頓第一定律表明，物體只有在靜止或做勻速直線運動時才具有慣性【規(guī)律總結(jié)】____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【變式1】．(2019-2020學年·北京學業(yè)考試)中國古代科技取得了輝煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋戰(zhàn)國時期，墨家的代表人物墨翟在《墨經(jīng)》中，就已對力做了比較科學的闡述：“力，刑(形)之所以奮也”．這句話的意思是：力能使物體由靜止開始運動，或使運動的物體運動得越來越快．下列說法中，與墨翟對力的闡述最接近的是()A．力是維持物體運動的原因B．力是物體位移變化的原因C．力是物體位置變化的原因D．力是物體運動狀態(tài)改變的原因【變式2】．(多選)(2019-2020學年·鄭州高一檢測)關(guān)于牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊運動D．飛跑的運動員遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)題型三對慣性的理解【例3】(2019-2020學年·湖南邵陽學業(yè)水平考試)關(guān)于慣性的大小，下面說法中正確的是()A．兩個質(zhì)量相同的物體，速度大的不容易停下來，所以速度大的物體慣性大B．在月球上舉重比在地球上容易，所以質(zhì)量相同的物體在月球上比在地球上慣性小C．推動地面上靜止的物體，要比維持這個物體做勻速運動所需的力大，所以物體靜止時慣性大D．兩個質(zhì)量相同的物體，不論速度大小，它們的慣性的大小一定相同【歸納總結(jié)】________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.【變式】下列說法中正確的是()A．慣性是物體只有在勻速運動或靜止時才表現(xiàn)出來的性質(zhì)B．物體的慣性是指物體不受外力作用時保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)C．物體不受外力作用時，保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，有慣性；受到外力作用時，不能保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，因此無慣性D．慣性是物體的屬性，與物體的運動狀態(tài)和是否受力均無關(guān)題型四應用牛頓第一定律分析問題【例4】(多選)在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，車上固定著盛滿水的碗．若突然發(fā)現(xiàn)碗中的水向右灑出，如右圖所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運動，下列描述正確的是()A．小車勻速向左運動B．小車可能突然向左加速運動C．小車可能突然向左減速運動D．小車可能突然向右減速運動【規(guī)律總結(jié)】____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【變式】(2019-2020學年·河南月考)如圖所示，在一輛表面光滑的小車上，有質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小球(m1>m2)隨車一起勻速運動．當車突然停止時，如不考慮其他阻力，設車無限長，則兩個小球()A．一定相碰 B．一定不相碰C．不一定相碰 D．難以確定三．課堂檢測1．(2019-2020學年·渝中校級期末)下列關(guān)于慣性的說法中正確的是()A．物體慣性的大小僅由質(zhì)量決定，與物體的運動狀態(tài)和受力情況無關(guān)B．物體加速度越大，說明它的速度改變的越快，因此加速度越大的物體慣性越小C．行駛的火車速度大，剎車后向前運動距離長，這說明物體速度越大，慣性越大D．做自由落體運動的物體處于完全失重狀態(tài)，因此做自由落體運動的物體無慣性2．根據(jù)牛頓第一定律，下列說法不正確的是()A．運動員沖刺到終點后，不能馬上停下來，還要向前跑一段距離B．自行車緊急剎車，輪子不轉(zhuǎn)了，車子還會向前滑動C．地球由西向東轉(zhuǎn)，我們向上跳起后，還落到原地D．氣球吊著物體上升，某時刻繩子突然斷了，物體立刻相對于地面向下運動3．(2019-2020學年·嘉定高一模擬)下列關(guān)于慣性的說法正確的是()A．跳遠運動員可通過助跑來增大慣性B．汽車勻速運動時慣性小，急剎車時慣性大C．勻速前進的火車上，由于慣性，原地向上起跳的乘客將落在起跳點D．向東行駛的汽車突然剎車，由于慣性，乘客會向西傾倒4．(多選)(2019-2020學年·沂水期末)關(guān)于古代先賢們對力與運動關(guān)系的探究史實，下列說法正確的是()A．亞里士多德根據(jù)直接經(jīng)驗得出物體的運動需要有力來維持B．伽利略認為在水平面上運動的物體之所以會停下來是由于受到摩擦力的作用C．笛卡爾認為如果運動物體不受任何力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動D．牛頓提出了慣性定律，用實驗直接驗證了不受力的物體會保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)5．(多選)17世紀，意大利物理學家伽利略根據(jù)實驗指出：在水平面上運動的球之所以會停下來，是因為受到摩擦阻力，表面越光滑，球會運動得越遠．這里的實驗是指伽利略所做的斜面實驗，關(guān)于該實驗，你認為下列陳述正確的是()A．該實驗是一理想實驗，是在思維中進行的，無真實的實驗基礎(chǔ)，故其結(jié)果是不可信的B．該實驗是以可靠的事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地反映自然規(guī)律C．該實驗否定了亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的錯誤概念D．該實驗為牛頓第一定律的提出提供了有力的實驗依據(jù)四、課后提升作業(yè)1.伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設和邏輯推理相結(jié)合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發(fā)展．利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側(cè)斜面上升．斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是()A．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置B．如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài)C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D．小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小2．(2019-2020學年·浙江高一模擬)伽利略研究變速運動規(guī)律時做了著名的“斜面實驗”：他測量了銅球在較小傾角斜面上運動的位移和時間，發(fā)現(xiàn)位移與時間的平方成正比，增大斜面傾角，該規(guī)律仍然成立．于是，他外推到傾角為90°的情況，得出結(jié)論()A．自由落體運動是一種勻變速直線運動B．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因C．力不是維持物體運動的原因D．物體具有保持原來運動狀態(tài)的慣性3．圍繞“力與運動”的關(guān)系的認識與研究人類經(jīng)歷了漫長的歷史時期，下列敘述不符合歷史事實的是()A．亞里士多德根據(jù)“用力推車，車子前進，停止用力，車子就停下來”這一現(xiàn)象，提出了力是維持物體運動的原因B．亞里士多德在分析“推車問題”時，只強調(diào)了推力，而忽視了摩擦力的作用，因而得到了錯誤的結(jié)論C．伽利略用自己設計的理想實驗，觀察到了沒有摩擦力的作用時小球就可以以恒定的速度運動下去，從而推翻了力是維持物體運動的原因的錯誤結(jié)論D．伽利略的理想實驗雖然是假想實驗，無法完成，但由此得到的結(jié)論是可靠的4.(2019-2020學年·江蘇高一月考)中華民族的優(yōu)秀文化博大精深，其中古典詩詞是優(yōu)秀文化的代表，從物理角度看古詩詞會發(fā)現(xiàn)別有一番韻味．下面四句詩詞中涉及慣性知識的是()A．明代馮夢龍的《醒世恒言》中“臨崖立馬收韁晚，船到江心補漏遲”B．毛澤東的《長征》中“紅軍不怕遠征難，萬水千山只等閑”C．唐代高駢的《山亭夏日》中“水晶簾動微風起，滿架薔薇一院香”D．唐代李白的《望天門山》中“兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來”5．(2019-2020學年·泉州期末)關(guān)于牛頓第一定律的理解，下列說法中正確的是()A．物體受到的外力越大時慣性越小B．物體運動狀態(tài)發(fā)生變化時必定受到外力的作用C．物體不受外力作用時一定處于靜止狀態(tài)D．在水平地面上滑動的物體最終要停下來，是因為沒有外力來維持7．(2019-2020學年·吉林長春高一測試)對一些實際生活中的現(xiàn)象，某同學試圖從慣性角度加以解釋，其中正確的是()A．采用大功率的發(fā)動機后，某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老式螺旋槳飛機的速度．這表明通過科學手段能使小質(zhì)量的物體獲得大的慣性B．射出槍膛的子彈在運動相當長一段距離后連一件棉衣也穿不透，這表明它的慣性小了C．貨運列車運行到不同的車站時，經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂，這會改變它的慣性D．摩托車轉(zhuǎn)彎時，車手一方面要控制適當?shù)乃俣?，另一方面要將身體稍微向里傾斜，通過調(diào)控人和車的慣性達到安全行駛的目的9．(2019-2020學年·西藏拉薩高一期中)關(guān)于物體的慣性，下列說法中正確的是()A．騎自行車的人，上坡前要緊蹬幾下，是為了增大慣性沖上坡B．子彈從槍膛中射出后，在空中飛行速度逐漸減小，因此慣性也減小C．宇航員在繞地球飛行的宇宙飛船中，可以“飄來飄去”，是因為他的慣性消失了D．做自由落體運動的小球，速度越來越大，但慣性不變10．(2019-2020學年·阜陽期末)如圖，在車廂中的A是用繩拴在底部上的氫氣球，B是用繩掛在車廂頂?shù)慕饘偾?，開始時它們和車頂一起向右做勻速直線運動，若忽然剎車使車向右做勻減速運動．則下列哪個圖能正確表示剎車期間車內(nèi)的情況()11．(2019-2020學年·貴陽一模)我國已成為世界上高鐵商業(yè)運營速度最快的國家．一乘客在一列勻加速直線行駛的“復興號”車廂里相對車廂以一定的速度豎直向上拋出一個小球，則小球()A．在最高點對地速度最大B．在最高點對地速度為零C．拋出時車廂速度越大，落點位置離乘客越遠D．落點位置與拋出時車廂的速度大小無關(guān)12.下面是摘自上個世紀美國報紙上的一篇小文章：阿波羅登月火箭在脫離地球飛向月球的過程中，飛船內(nèi)宇航員通過無線電與在家中上小學的兒子湯姆通話．宇航員：“湯姆，我們現(xiàn)在已關(guān)閉火箭上所有推動機，正向月球飛去．”湯姆：“你們關(guān)閉了所有推動機，那么靠什么力量推動火箭向前運動？”宇航員猶豫了半天，說：“我想大概是伽利略在推動飛船向前運動吧．”若不計星球?qū)鸺淖饔昧Γ缮鲜霾牧峡芍铝姓f法錯誤的是()A．湯姆問話所體現(xiàn)的物理思想是“力是維持物體運動的原因”B．宇航員答話所體現(xiàn)的物理思想是“力是維持物體運動的原因”C．宇航員答話所體現(xiàn)的物理思想是“物體運動不需要力來維持”D．宇航員答話的真實意思是火箭正在依靠慣性飛行13.做勻速直線運動的小車上水平放置一密閉的裝有水的瓶子，瓶內(nèi)有一氣泡，如圖所示．當小車突然停止運動時，氣泡相對于瓶子怎樣運動()A．向前B．向后C．不動