1、第1节 牛顿第一定律第四章 运动和力的关系学习目标1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法(难点)2理解牛顿第一定律的内容及意义(重点)3明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象(难点)第四章 运动和力的关系核心素养形成脉络第四章 运动和力的关系一、理想实验的魅力1亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能_；没有力的作用，物体就要_即力是维持物体_的原因运动静止运动2伽利略的观点(1)理想实验：让小球沿第一个斜面从静止状态开始向下运动，然后冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球上升的高度与释放时的高度_减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离_科学推论：当将第二个斜面
2、放平时，小球将会_(2)结论：力不是_物体运动的原因3笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到_的作用，它将继续以_沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向相同增大永远运动下去维持力同一速度二、牛顿第一定律一切物体总保持_状态或_状态，除非作用在它上面的力_这种状态牛顿第一定律又叫_三、惯性与质量1惯性：物体保持原来_状态或_状态的性质2惯性的量度：_是物体惯性大小的唯一量度匀速直线运动静止迫使它改变惯性定律匀速直线运动静止质量思维辨析(1)伽利略理想斜面实验是不科学的假想实验()(2)理想实验所得到的结论是不可靠的()(3)伽利略的“理想实验科学推论”的方法是一种科学方法()(4)物体只
3、有处于 静止状态 或匀速 直线运动状 态时才有 惯性()(5)物体运动速度越大，惯性越大()(6)力无法改变物体的惯性()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)基础理解(1)(2019昭阳月考)运动和力的关系，下列说法中正确的是()A静止的物体一定不受力的作用B物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用C物体运动的方向一定是它的受力方向D作用在物体上的力消失后，物体将会停止运动提示：选 B.静止的物体可以受力，只不过各力的合力为零，故A 错误；力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用，故 B 正确；物体运动的方向与受力方向无关，故 C 错误；作用在物体上的力消
4、失后，物体保持静止状态或匀速直线运动状态运动，故 D 错误(2)(2019浙江期中)下列有关现象，分析正确的是()A草地上滚动的足球会停下来，是因为运动要靠力来维持B汽车启动时乘客向后倒，是因为人在此刻才具有惯性的缘故C100 m 比赛中运动员跑到终点后会继续向前跑一段距离，这样做是为了减小惯性D用力甩牙刷能把水甩走，是因为水具有惯性提示：选 D.草地上滚动的足球会停下来，说明力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因，故 A 错误；汽车任何时刻都具有惯性，与运动状态无关，故 B 错误；100 m 比赛中运动员跑到终点后会继续向前跑一段距离，是由于惯性的原因，质量是惯性的唯一量度，故 C
5、 错误；用力甩牙刷时，水与牙刷一起运动，牙刷受力静止，而水具有惯性继续运动，所以被甩下来，故 D 正确.对牛顿第一定律的理解问题导引如图所示，冰壶在冰面上的运动如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来；如果摩擦阻力很少，冰壶能滑得很远；如果摩擦阻力为零，冰壶将永远运动下去试结合上述现象讨论：(1)牛顿第一定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”说明运动与力有什么关系？(2)根据牛顿第一定律思考，如果物体不受外力作用，物体将处于什么状态？要点提示(1)说明力是改变物体运动状态的原因(2)原来静止的物体，不受外力时，仍然静止；原来运动的物体，不受外力时，将永远做匀速直线运动【核心深化】1伽利略理
6、想实验的方法和意义“科学 推理”的方法实验事实：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推理 1：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度推理 2：减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度推理 3：继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球沿水平面永远运动下去实验结论：力不是维持物体运动的原因意义伽利略在理想实验中所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端，使人类对自然的认识由经验型转变为科学理论型伽利略对科学的贡献就在于推翻直觉的观点而用新的观点代替它2.物体运动状态的变化当物体的速度发生变化时，则这个物体的运动状
7、态发生了变化物体的运动状态变化有以下三种情况：(1)速度的方向不变，只有大小改变(2)速度的大小不变，只有方向改变(3)速度的大小和方向都发生改变3对牛顿第一定律的理解关键能力 1 对伽利略理想实验的理解 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，如图所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论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如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成一水平面，小球要沿水平面永远运动下去请 将 上 述 理 想 实 验 的 设 想 步
8、 骤 按 照 正 确 的 顺 序 排 列_(只要填写序号即可)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()A是事实，是推论B是事实，是推论C是事实，是推论D是事实，是推论思路点拨 理解理想实验，应注意以下几点(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的 解析 体会伽利略的理想实验，可知排列顺序为，分类正确的是选项 B.答案 B关键能力 2 对牛顿第一定律的理解(2019醴陵期末)关于牛顿第一定律，下列说法
9、中正确的是()A牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接证明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，物体只有在不受外力作用时才具有惯性D牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性思路点拨 牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因；牛顿第一定律是牛顿在前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出 解析 牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故
10、 A 正确；虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，是牛顿第二定律的基础，也为科学的发展奠定了基础，故 B 错误；牛顿第一定律表明物体具有保持原来运动状态的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关，故 C、D 错误 答案 A 力和运动的关系(1)力的作用效果是使物体发生形变或速度发生改变，而速度的改变就意味着物体的运动状态发生了改变，因此，力的作用效果是改变了物体的运动状态，也可以说“力是使物体运动状态改变的原因”(2)力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用【达标练习】
11、1(2019北京学业考试)中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在墨经中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是()A力是维持物体运动的原因B力是物体位移变化的原因C力是物体位置变化的原因D力是物体运动状态改变的原因解析：选 D.由题意可知：“力，刑(形)之所以奋也”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快，即力起到了改变物体运动状态的作用，与力是改变物体运动状态的原因相接近，故 D 正确，A
12、、B、C 错误 2(多选)(2019郑州高一检测)关于牛顿第一定律的理解正确的是()A牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B不受外力作用时，物体的运动状态保持不变C在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动D飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态解析：选 ABD.牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B 正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于受到摩擦阻力的作用而改变了运动状态，飞跑的运
13、动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了原来的运动状态，C 错误，D 正确 对惯性的理解和应用问题导引请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到石块，会向前跌倒；而如果你踩到西瓜皮，会向后倒？要点提示 奔跑时碰到石块，人的下半身就停了下来，而人的上半身由于惯性，仍然保持原来的运动状态，所以会向前跌倒 如果你踩到西瓜皮，脚有一个向前运动的较大速度，而人的上半身由于惯性，仍保持原来的状态，所以会向后倒【核心深化】1惯性与质量(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(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，始终具
14、有且与外界条件无关；力只有在物体间相互作用时才有，离开了物体就无所谓力因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的(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对同一物体，力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变(3)惯性与物体的受力情况无关惯性与力的区别可由下表反映惯性力物理意义物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质物体间的相互作用存在条件是物体本身的固有属性，始终具有，与外界条件无关力只有在物体间发生相互作用时才有量度有大小(无具体数值，也无单位)，无方向有大小、方向、作用点及单位3.惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性
15、是物体本身固有的属性(2)一切物体都具有惯性，和物体是否有速度及速度的大小无关关键能力 1 对惯性的理解(2019湖南邵阳学业水平考试)关于惯性的大小，下面说法中正确的是()A两个质量相同的物体，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大B在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C推动地面上静止的物体，要比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以物体静止时惯性大D两个质量相同的物体，不论速度大小，它们的惯性的大小一定相同思路点拨 惯性是物体本身的一种基本属性，其大小只与质量有关，质量越大、惯性越大；惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢没有任何关系 解析
16、 物体的惯性只与物体的质量有关，两个质量相同的运动物体，惯性大小相等，与速度和所处位置无关，故 A、B、C错误，D 正确 答案 D关键能力 2 对惯性现象的分析 如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别用绳悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)()A铁球向左，乒乓球向右B铁球向右，乒乓球向左C铁球和乒乓球都向左D铁球和乒乓球都向右解析 静止的小车突然向右运动，即向右加速运动，由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”的运动状态容易
17、改变，即速度变化快，而且水和车一起向右加速运动，所以当小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左运动同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小、惯性小，故乒乓球相对于小车向右运动 答案 A1惯性与惯性定律(1)惯性不是惯性定律惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律 2惯性的表现形式(1)在不受力的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态，有“惰性”的意思(2)在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难改变 3惯性现象的分析方法(1)明确研究对象原来的运动状态(2)明确当外力作用在该物体的某一部分(或外
18、力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，这一部分的运动状态的变化情况(3)该物体由于惯性将保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象【达标练习】1(2019渝中校级期末)下列关于惯性的说法中正确的是()A物体惯性的大小仅由质量决定，与物体的运动状态和受力情况无关B物体加速度越大，说明它的速度改变的越快，因此加速度越大的物体惯性越小C行驶的火车速度大，刹车后向前运动距离长，这说明物体速度越大，惯性越大D做自由落体运动的物体处于完全失重状态，因此做自由落体运动的物体无惯性解析：选 A.惯性是物体的固有属性，任何物体惯性的大小仅由质量决定，与物体的运动状态和受力情况无关，故 A 正确；惯性大小只与物
19、体的质量有关，质量越大，惯性越大，与其他因素无关，故 B、C 错误；物体惯性的大小仅由质量决定，与物体运动状态无关，故 D 错误2.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为 m1 和m2 的两个小球(m1m2)随车一起匀速运动当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车无限长，则两个小球()A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰D难以确定解析：选 B.因为小车表面光滑，因此，不论小车如何运动，两小球在水平方向均不受力，根据牛顿第一定律可知它们将保持匀速运动状态，又因为两球速度相等，故两球一定不会相碰1(多选)(2019沂水期末)关于古代先贤们对力与运动关系的探究史实，下列说法正确的是()A亚里士多
20、德根据直接经验得出物体的运动需要有力来维持B伽利略认为在水平面上运动的物体之所以会停下来是由于受到摩擦力的作用C笛卡尔认为如果运动物体不受任何力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动D牛顿提出了惯性定律，用实验直接验证了不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态解析：选 ABC.亚里士多德根据现实经验得出的结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方，故 A 正确；意大利物理学家伽利略根据“伽利略斜面实验”指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，故 B 正确；笛卡尔认为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
21、线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，故 C 正确；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证，故 D 错误2(2019浙江模拟)伽利略研究变速运动规律时做了著名的“斜面实验”：他测量了铜球在较小倾角斜面上运动的位移和时间，发现位移与时间的平方成正比，增大斜面倾角，该规律仍然成立于是，他外推到倾角为 90的情况，得出结论()A自由落体运动是一种匀变速直线运动B力是使物体产生加速度的原因C力不是维持物体运动的原因D物体具有保持原来运动状态的惯性解析：选 A.铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大的情况就是
22、 90时，这时物体做自由落体运动，由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直线运动3(2019江苏月考)中华民族的优秀文化博大精深，其中古典诗词是优秀文化的代表，从物理角度看古诗词会发现别有一番韵味下面四句诗词中涉及惯性知识的是()A明代冯梦龙的醒世恒言中“临崖立马收缰晚，船到江心补漏迟”B毛泽东的长征中“红军不怕远征难，万水千山只等闲”C唐代高骈的山亭夏日中“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香”D唐代李白的望天门山中“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”解析：选 A.明代冯梦龙的醒世恒言中“临崖立马收缰晚，船到江心补漏迟”是由于惯性，故 A 正确；“红军不怕远征难，万水千山只等闲”描述红军到过很多有
23、山有水的地方，与惯性无关，故 B 错误；唐代高骈的山亭夏日中“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香”是分子运动，与惯性无关，故 C 错误；唐代李白的望天门山中“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”与惯性无关，故 D 错误4(2019吉林长春高一测试)对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通过科学手段能使小质量的物体获得大的惯性B射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了C货运列车运行到不同的车站时，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
24、，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的解析：选 C.采用了大功率的发动机后，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，不是由于使小质量的物体获得大惯性，而是由于功率增大的缘故，A 错误；射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，是由于速度减小了，不是由于惯性减小了，子弹的惯性没有变化，B 错误；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，质量改变了，它的惯性也会改变，C 正确；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，防止侧滑，而人和车的惯性并没有改变，D 错误本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放