第14講 牛頓第一定律（原卷版）

第14講牛頓第一定律模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練模塊五小試牛刀過關(guān)測(cè)1.了解牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折過程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；2.知道牛頓第一定律的內(nèi)容，并能對(duì)其揭示的運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系有較為深刻的理解；3.了解伽利略關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)，了解他的思想實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的推理過程，領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)加推理的科學(xué)研究方法，培養(yǎng)科學(xué)推理和想象能力；4.理解慣性的內(nèi)涵，能通過實(shí)例說明質(zhì)量是慣性大小的唯一量度?！鲋R(shí)點(diǎn)一：人類對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)歷程代表人物主要觀點(diǎn)亞里士多德必須有力作用在物體上，物體才能eq\x(\s\up1(01))運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要eq\x(\s\up1(02))靜止在某個(gè)地方伽利略力不是eq\x(\s\up1(03))維持物體運(yùn)動(dòng)的原因笛卡兒如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到eq\x(\s\up1(04))力的作用，它將繼續(xù)以同一eq\x(\s\up1(05))速度沿同一eq\x(\s\up1(06))直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向■知識(shí)點(diǎn)二：伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(1)斜面實(shí)驗(yàn)：讓一個(gè)小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動(dòng)，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個(gè)斜面。如果沒有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度。如果第二個(gè)斜面傾角減小，小球仍將到達(dá)原來的高度，但是運(yùn)動(dòng)的距離更eq\x(\s\up1(01))長。由此可以推斷，當(dāng)斜面最終變?yōu)樗矫鏁r(shí)，小球要到達(dá)原有高度將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。(2)結(jié)論：力eq\x(\s\up1(02))不是(填“是”或“不是”)維持物體運(yùn)動(dòng)的原因?！鲋R(shí)點(diǎn)三：牛頓第一定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持eq\x(\s\up1(01))勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力eq\x(\s\up1(02))迫使它改變這種狀態(tài)。(2)意義①揭示了物體的一個(gè)固有屬性，即物體具有保持原來eq\x(\s\up1(03))勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)——慣性。牛頓第一定律也被叫作eq\x(\s\up1(04))慣性定律。②揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是eq\x(\s\up1(05))改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(3)牛頓第一定律所描述的狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，它是利用邏輯思維進(jìn)行分析的產(chǎn)物，eq\x(\s\up1(06))不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證?！鲋R(shí)點(diǎn)四：慣性與質(zhì)量(1)描述物體慣性的物理量是它的eq\x(\s\up1(01))質(zhì)量。eq\x(\s\up1(02))質(zhì)量大的物體慣性大。(2)質(zhì)量只有大小，沒有方向，是eq\x(\s\up1(03))標(biāo)量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是eq\x(\s\up1(04))千克，符號(hào)為eq\x(\s\up1(05))kg。■知識(shí)點(diǎn)五：慣性參考系如果在一個(gè)參考系中，一個(gè)不受力的物體會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的參考系叫作eq\x(\s\up1(01))慣性參考系，簡稱eq\x(\s\up1(02))慣性系?！緟⒖即鸢浮?.人類對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)歷程運(yùn)動(dòng)、靜止、維持、力的作用、速度、直線2.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(1)長(2)不是3.牛頓第一定律(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止、迫使它改變這種狀態(tài)(2)①勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、慣性定律②改變(3)不可能4.慣性與質(zhì)量(1)質(zhì)量、質(zhì)量(2)標(biāo)、千克、kg5.慣性參考系慣性參考系、慣性系。教材習(xí)題01伽利略在理想斜面實(shí)驗(yàn)中提出了以下結(jié)論：如果另一個(gè)斜面的傾角減小至0°，小球?yàn)檫_(dá)到原來的高度，將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。請(qǐng)你說明他得到這個(gè)結(jié)論的理由。解題方法實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)再加上一定的邏輯推理【答案】讓小球從一個(gè)斜面滾下后，再滾上另一個(gè)斜面，若斜面沒有摩擦，則小球會(huì)達(dá)到原來高度。然后改變另一個(gè)斜面的傾角，觀察小球的運(yùn)動(dòng)，最后讓斜面平放，則小球要達(dá)到原來高度，但又不可能達(dá)到，所以它將一直運(yùn)動(dòng)下去，這就是理想實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明在沒有摩擦力的作用下，物體將以恒定的速度運(yùn)動(dòng)下去，說明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。教材習(xí)題02回答下列問題。(1)飛機(jī)投彈時(shí)，如果當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時(shí)豎直向下投下炸彈，能擊中目標(biāo)嗎？為什么？(2)地球由西向東自轉(zhuǎn)，你向上跳起來以后，為什么還落在原地，而不落到原地的西邊？(3)我國道路交通安全法規(guī)定，在各種小型車輛里乘坐的人必須系好安全帶。為什么要有這樣的規(guī)定？(4)一位同學(xué)說，向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，肯定受到了向上的作用力，否則它不可能向上運(yùn)動(dòng)。這個(gè)結(jié)論錯(cuò)在哪里？解題方法抓住慣性是物體保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性分析?！敬鸢浮?1)如果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方，豎直向下投下炸彈，不能擊中目標(biāo)；這是炸彈在豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由于慣性，炸彈在水平方向上有初速度，會(huì)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以炸彈將落在目標(biāo)的正前方。(2)由于慣性，跳起來之后人依然要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在相同的時(shí)間內(nèi)，人轉(zhuǎn)過的距離與地面轉(zhuǎn)過的距離相等，所以總是落在原處。(3)任何物體都有慣性，慣性就是物體保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，汽車高速行駛時(shí)，里面的人和車一樣速度都很大，一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，緊急剎車時(shí)，車在摩擦力的作用下減速停住，而人由于慣性繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，人很可能離開座位撞在車窗玻璃上，造成嚴(yán)重的傷害，而安全帶可以起到很好的緩沖和束縛作用，可以減小對(duì)人的傷害。(4)向上拋出的物體，由于慣性，在空中繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，不需要繼續(xù)受向上的作用力。教材習(xí)題03下列關(guān)于物體慣性的說法中，哪些是正確的？哪些是錯(cuò)誤的？(1)汽車速度越大，剎車后越難停下來，表明物體的速度越大，其慣性越大；(2)汽車轉(zhuǎn)彎后前進(jìn)方向發(fā)生了改變，表明物體速度方向改變，其慣性也隨之改變；(3)被拋出的小球，盡管速度的大小和方向都改變了，但慣性不變；(4)要使速度相同的沙袋在相同時(shí)間內(nèi)停下來，對(duì)大沙袋用力比對(duì)小沙袋用力大，表明質(zhì)量大的物體慣性大。解題方法慣性的唯一量度是質(zhì)量，與速度大小、方向無關(guān)?！敬鸢浮?1)(2)錯(cuò)誤、(3)(4)正確。考向一：對(duì)理想實(shí)驗(yàn)的理解【例1】(多選)關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)的敘述中正確的是()A．這個(gè)實(shí)驗(yàn)是憑空想象的B．這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然是想象的，但它得出的結(jié)論是可靠的C．理想實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)方法D．理想實(shí)驗(yàn)是一個(gè)純思維實(shí)驗(yàn)，其正確性應(yīng)接受實(shí)踐的檢驗(yàn)【鞏固1】理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律。伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，如圖所示。下面是關(guān)于該實(shí)驗(yàn)被打亂的步驟：①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要到達(dá)原來的高度。②如圖為兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面。③如果沒有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度。④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)。(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列________(填寫序號(hào)即可)。(2)在上述的設(shè)想實(shí)驗(yàn)步驟中，有的屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，有的則是理想化的推論，請(qǐng)問步驟②屬于________________?？枷蚨簩?duì)牛頓第一定律的理解【例2】(多選)關(guān)于牛頓第一定律有下列說法，其中正確的是()A．牛頓第一定律可用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證B．牛頓第一定律說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C．慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持【鞏固2】物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了，不可能發(fā)生的是()A．速率不變 B．速度不變C．物體未受任何力 D．運(yùn)動(dòng)方向不變考向三：對(duì)慣性的理解【例3】火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到火車上原處。這是因?yàn)?)A．人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他一向前的力，帶著他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)B．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)C．人跳起后，火車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已D．人跳起后直到落地，在水平方向上和火車始終具有相同的速度【鞏固3】如圖所示，某同學(xué)面向行車方向坐在沿平直軌道勻速行駛的列車車廂里。這位同學(xué)發(fā)現(xiàn)面前的水平桌面上一個(gè)原來靜止的小球突然向他滾來，則可判斷()A．列車正在剎車B．列車突然加速C．列車突然減速D．列車仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)一、單選題1．伽利略對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧結(jié)合的重要科學(xué)研究方法。圖a、圖b分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過程，下列相關(guān)說法正確的是（

）A．圖a通過對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，合理外推得出小球的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持B．圖a中在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力，使時(shí)間測(cè)量更容易C．圖b中斜面傾角減小到零時(shí)，小球一定會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去D．圖b的實(shí)驗(yàn)為“理想斜面實(shí)驗(yàn)”，通過邏輯推理得出物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持2．關(guān)于物理學(xué)史和物理學(xué)研究方法，下列說法正確的是（）A．在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，滿足一定條件可將物體抽象成質(zhì)點(diǎn)，這樣的研究方法叫“微元法”B．伽利略在研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)，依據(jù)邏輯推理，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了理想化處理，得出了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因C．亞里士多德在研究物體下落時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)演算）結(jié)合起來，拓展了人類的科學(xué)思維方式和研究方法D．是利用比值定義法定義的物理量，由公式可知加速度與成正比3．關(guān)于慣性的下列說法正確的是（）A．空間站中的物體由于處于失重狀態(tài)會(huì)失去慣性B．乒乓球容易被迅速抽殺，是因?yàn)槠古仪驊T性小C．靜止的火車起動(dòng)十分緩慢，說明火車靜止時(shí)慣性較大D．從高處下落的玻璃杯比從低處下落的玻璃杯容易碎，是因?yàn)榍罢邞T性比較大4．在物理學(xué)史上，正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系且推翻“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這個(gè)觀點(diǎn)的物理學(xué)家及建立慣性定律的物理學(xué)家分別是（）A．亞里士多德、伽利略 B．伽利略、牛頓C．伽利略、愛因斯坦 D．亞里士多德、牛頓5．下列關(guān)于慣性的說法正確的是（）A．汽車“超速”行駛時(shí)慣性變大了B．開車系安全帶可防止由于慣性對(duì)人造成的傷害C．子彈飛出槍膛后，因慣性受到向前的力而繼續(xù)飛行D．物體在粗糙水平面上比在光滑水平面上難推動(dòng)，說明物體在粗糙水平面上慣性大6．關(guān)于牛頓第一定律，以下說法正確的是（）A．牛頓第一定律是依靠實(shí)驗(yàn)事實(shí)，直接歸納總結(jié)得出的B．牛頓第一定律是以可靠實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過抽象出理想化實(shí)驗(yàn)而得出的結(jié)論C．根據(jù)牛頓第一定律可知，力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因D．安培對(duì)牛頓第一定律的建立做出了貢獻(xiàn)7．一籃球運(yùn)動(dòng)員站在三分線處投籃命中，被扔出的籃球在空中劃過一道弧線。若籃球視為質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，在籃球還未進(jìn)入籃筐之前，使籃球在空中飛行時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的施力物體是（）A．地球 B．籃球 C．籃球運(yùn)動(dòng)員 D．籃筐8．英國物理學(xué)家牛頓在總結(jié)伽利略、笛卡爾等人工作的基礎(chǔ)上，完成了他的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。在此書中，牛頓提出了三條基本的運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（）A．在月球上舉重比地球上容易，是因?yàn)橥晃矬w在月球上比在地球上的慣性小B．甲、乙兩位同學(xué)手拉手拔河，甲對(duì)乙的作用力大小始終等于乙對(duì)甲的作用力大小C．以卵擊石，石頭沒有損傷而雞蛋碎，是因?yàn)槭^對(duì)雞蛋的作用力大于雞蛋對(duì)石頭的作用力D．推動(dòng)正在運(yùn)動(dòng)的物體比推動(dòng)處于靜止的同一物體所需要的力小，所以運(yùn)動(dòng)的物體比靜止的物體慣性小二、多選題9．如圖所示，在勻速前進(jìn)的磁懸浮列車?yán)铮∶鲗⒁恍∏蚍旁谒阶烂嫔?，且小球相?duì)桌面靜止。關(guān)于小球與列車的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）

A．若小球向前滾動(dòng)，則磁懸浮列車在加速前進(jìn)B．若小球向后滾動(dòng)，則磁懸浮列車在加速前進(jìn)C．磁懸浮列車急剎車時(shí)，小球向前滾動(dòng)D．磁懸浮列車急剎車時(shí)，小球向后滾動(dòng)10．伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)：①如果沒有摩擦，也不考慮其余能量損失，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨娶谌魧⒌诙€(gè)斜面放平時(shí)，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動(dòng)下去③減小第二個(gè)斜面的傾角，小球達(dá)到原來高度運(yùn)動(dòng)的距離得更遠(yuǎn)④兩個(gè)平滑連接的斜面，讓小球從一個(gè)斜面靜止?jié)L下，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個(gè)斜面關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．對(duì)理想實(shí)驗(yàn)各步驟順序的排列正確的是④①③②B．對(duì)理想實(shí)驗(yàn)各步驟順序的排列正確的是④③①②C．伽利略通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因D．伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的研究方法11．一碗水置于火車車廂內(nèi)的水平桌面上，某時(shí)刻水面形狀如圖所示。關(guān)于火車此時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是（）A．向右減速 B．向右加速 C．向左減速 D．向左加速12．關(guān)于物體的慣性，下述說法中正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)速度大的物體不能很快地停下來，是因?yàn)槲矬w速度越大，慣性也越大B．靜止的火車起動(dòng)時(shí)，速度變化慢，是因?yàn)殪o止的物體慣性大的緣故C．乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪驊T性小D．在“神舟”六號(hào)飛船中的物體也存在慣性13．伽利略猜想自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在當(dāng)時(shí)直接測(cè)定瞬時(shí)速度很難，所以他設(shè)計(jì)“斜面實(shí)驗(yàn)”沖淡重力，在他留下的羊皮紙草稿中發(fā)現(xiàn)的斜面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，人們推測(cè)表格中的第2、3列數(shù)據(jù)分別為時(shí)間及位移，下列說法正確的是（

）1132421309329816452625582436611924971600A．由表中數(shù)據(jù)可得位移跟時(shí)間成正比B．由表中數(shù)據(jù)可得位移跟時(shí)間的平方成正比C．使用斜面做實(shí)驗(yàn)，是為了增大小球運(yùn)動(dòng)的加速度D．使用斜面做實(shí)驗(yàn)，可以延緩小球的運(yùn)動(dòng)，方便測(cè)量時(shí)間14．有一儀器中的電路如圖所示，其中M是質(zhì)量較大的一個(gè)金屬塊，其前后兩端用兩彈簧相連接，把此儀器固定在一輛汽車上，以下描述正確的是（）A．當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)綠燈亮 B．當(dāng)汽車剎車時(shí)紅燈亮C．當(dāng)車勻速前進(jìn)時(shí)綠燈亮 D．當(dāng)車勻速倒車時(shí)紅燈亮15．在落體運(yùn)動(dòng)及物體運(yùn)動(dòng)原因的研究過程中，伽利略通過實(shí)驗(yàn)和邏輯推理發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，開創(chuàng)了近代科學(xué)的研究方法，被稱為“現(xiàn)代科學(xué)之父”。關(guān)于伽利略的做法與貢獻(xiàn)，下列說法正確的是（

）A．通過實(shí)驗(yàn)直接證明，自由落體運(yùn)動(dòng)速度的變化對(duì)時(shí)間是均勻的B．通過實(shí)驗(yàn)直接證明，當(dāng)斜面變?yōu)樗矫鏁r(shí)小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)C．推斷重的物體不會(huì)比輕的物體下落得快，運(yùn)用了邏輯推理D．創(chuàng)造了一套將科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的研究方法三、實(shí)驗(yàn)題16．以下問題關(guān)于伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究（1）選擇比較石頭和羽毛的下落的快慢，并不科學(xué)，原因在于影響運(yùn)動(dòng)的因素有重力和空氣阻力，在研究受多個(gè)因素影響的問題時(shí)，應(yīng)采用（填寫科學(xué)方法），因此我們可以選擇比較質(zhì)量相同的紙片和紙團(tuán)的下落快慢。（2）自然界的落體運(yùn)動(dòng)要能被近似的視為自由落體運(yùn)動(dòng)，物體受到的空氣阻力f要滿足什么條件？，所以，要研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，我們選擇乒乓球。（填“能”或“不能”）（3）伽利略通過邏輯推理得到自由落體運(yùn)動(dòng)的快慢相同。自由落體過程中，物體的速度是逐漸增大的，先下落的物體速度總是比后下落的物體運(yùn)動(dòng)快。所以如果比較先后下落的物體時(shí)，這里的快慢可以理解為的快慢。（4）關(guān)于伽利