1、第四章 运动与力的关系1牛顿第一定律学习目标1.理解牛顿第一定律的内容和意义.2.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象.3.知道质量是惯性大小的唯一量度一、理想实验的魅力1亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方2伽利略的理想实验(1)斜面实验：如图1所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面如果没有摩擦，小球将到达原来的高度减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，但所达到的高度相同当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去图1(2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因3笛卡儿的观点：如果运动
2、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二、牛顿第一定律1牛顿第一定律的内容：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(1)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性牛顿第一定律也被叫作惯性定律(2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性三、惯性与质量物体惯性大小仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素均无关1判断下列说法的正误(1)伽利略的理想实验是永远无法做到的()(2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因()(3)由牛顿第一定律
3、可知，做加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻静止()(4)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动()(5)速度越大，物体的惯性越大()(6)受力越大，物体的惯性越大()2前进中的大巴车突然刹车时，乘客向_倾倒；在匀速直线运动的火车上竖直跳起，人会落在_(选填“原来位置”“原位置前”或“原位置后”)答案前原来位置一、伽利略理想实验导学探究在伽利略的斜面实验的各个过程中(如图2所示)，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？图2答案小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以用实验完成知识深化1理想实验是一种思维活
4、动，虽然它是抽象思维中设想出来的，在实验室无法验证，但它建立在可靠的事实基础上，以物理事实为依据，经过科学抽象和逻辑推理，从而深刻揭示了物理现象的本质，理想斜面实验反映了一种重要的物理思想2理想实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合理想实验有时更能深刻地反映自然规律如图3所示，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论图3减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度；两个斜面对接，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
5、摩擦，小球将上升到原来释放的高度；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：_(填数字序号)(2)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_(填选项前的字母)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，是推论答案(1)(2)B二、牛顿第一定律导学探究(1)日常生活中，我们有这样的经验：马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来，是否有力作用在物体上物体才能运动呢？马不拉车时，车为什么会停下来呢？(2)如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面
6、上运动的物体的运动状态会改变吗？答案(1)不是因为受到阻力的作用(2)如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上运动的物体将保持原来的速度沿直线永远运动下去，即运动状态不变知识深化1运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：(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改变2对牛顿第一定律的理解(1)定性揭示了力和运动的关系：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物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性惯性因此牛顿第一定律也叫惯性定律(3)牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出
7、的，是在理想实验的基础上加以科学抽象和逻辑推理得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的(4)牛顿第一定律无法用实验直接验证它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态(多选)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的运动规律B牛顿第一定律说明力是维持物体运动状态的原因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，物体必定受到外力的作用答案ACD解析牛顿第一定律的含义：不受外力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，这是由于一切物体都具有惯性；受到力的作用时物体的运动状态就要发生变化，从而揭示出力是改变物体运动状态的原因，反映了物体
8、在不受外力时的运动规律，故选项A、C、D正确，B错误针对训练(2019黑龙江四校联考)关于牛顿第一定律(惯性定律)，下列理解正确的是()A向上抛出的物体，在向上运动的过程中，一定受到向上的作用力，否则不可能向上运动B汽车在运动过程中，速度大时的惯性一定比速度小时的惯性大C牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的D牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证答案D解析向上抛出的物体，由于惯性继续向上运动，故A错误；惯性只取决于物体的质量，质量越大，惯性越大，故B错误；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，并不是实验定律，但
9、它是正确的，故C错误，D正确三、惯性导学探究(1)如图4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？图4(2)“同一物体在地球上的重力比在月球上大，所以物体在地球上的惯性比在月球上大”，这种说法对吗？为什么？答案(1)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(2)不对惯性大小只与质量有关，与位置无关虽然物体在地球上的重力比在月球上大，但物体的质量不变，即惯性不变知识深化1惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性2物体惯性的大小由质量决定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体
10、的速度大小无关3惯性的表现(1)在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思(2)在受力的条件下，惯性的大小表现为运动状态改变的难易程度质量越大，惯性越大，运动状态越难改变关于物体的惯性，以下说法正确的是()A物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大B汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会往外甩，而汽车匀速前进时，车上的人感觉平稳，说明突然减速和拐弯时人有惯性，匀速运动时人没有惯性C在同样大小的刹车力的作用下，超载车更不容易停下来，是因为超载车惯性大D在沿长直水平轨道匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回原处，这是因
11、为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后距离太小，不明显而已答案C解析物体的惯性大小只由质量决定，与物体的速度大小无关，A错误；一切物体都具有惯性，不论物体处于加速、减速还是匀速运动状态，B错误；超载车质量大，保持原来运动状态的本领强，惯性大，C正确；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于惯性，人在水平方向的速度不变，与车速相同，因此仍落在车厢内原处，D错误(多选)(2019大同铁路一中高一上学期期末)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗若突然发现碗中的水向右洒出，如图5所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是()图5A小车匀速
12、向左运动B小车可能突然向左加速运动C小车可能突然向左减速运动D小车可能突然向右减速运动答案BD解析若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随小车开始向左加速，根据牛顿第一定律可知，碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向右洒出，选项A错误，B正确；若小车突然向左减速运动，碗随小车一起开始向左减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性，仍保持向左的匀速运动，水相对于碗向左运动，水向左洒出，选项C错误；若小车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随小车开始向右减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向右洒出，选项D正确1
13、.(伽利略的理想实验)(多选)如图6所示是伽利略的“理想实验”，根据该实验，下列说法正确的是()图6A该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据B该实验是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果并不可信C该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论D该实验说明物体的运动不需要力来维持答案AD解析该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据，故A正确；虽然是借助想象的实验，但它是建立在可靠的实验基础上，其结果是可信的，故B错误；伽利略由此推翻了亚里士多德的观点，认为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，故C错误，D正确2(对牛顿第一定律的理解)(
14、多选)(2019鹤岗第一中学高一上月考)关于力和运动的关系，下列说法正确的是()A力是维持物体运动状态的原因B物体的惯性是指物体在不受外力作用时仍保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质C没有力的作用，物体只能处于静止状态或匀速直线运动状态D要改变物体的运动状态，必须有力的作用答案BCD解析力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因，故A错误，D正确；惯性是指物体总有保持原有运动状态不变的性质，原有运动状态包括静止状态和匀速直线运动状态，故B正确；由牛顿第一定律可知C正确3(对惯性的理解)关于惯性的大小，下列说法正确的是()A两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易
15、停下来，所以速度大的物体惯性大B两个物体的质量相同，惯性就一定相同C推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大D在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小答案B解析惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，质量相同的物体惯性相同，A错误，B正确；推动静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，是由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，不是由于静止的物体惯性大，物体惯性的大小与物体的运动状态无关，C错误；同一物体的质量不变，在月球上和地球上惯性一样大，D错误4(惯性的应用)下列关于惯性的说法正确的是()A高速行驶的汽车紧急刹车时，乘客向前倾
16、倒，说明乘客具有惯性B把手中的球由静止释放，球竖直下落，说明球没有惯性C运动员投掷标枪时，用力越大，标枪飞行越远，说明力越大则惯性越大D短跑比赛，运动员通过终点后很难停下来，说明速度越大则惯性越大答案A解析惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，惯性大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态、受力情况等均无关，一切物体在任何时刻、任何情况下都具有惯性，选项A正确考点一伽利略的理想实验及物理学史1(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用下列说法符合历史事实的是()A亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具
17、有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C笛卡儿指出：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D牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质答案BCD解析亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，B正确；笛卡儿指出：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，C正确；由牛顿第一定律知，D正确2(2019太原市模拟)伽利略的斜面实验证明了()A使物体运动必须有
18、力的作用，没有力的作用，物体将静止B使物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体将运动C物体不受外力作用时，一定处于静止状态D物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或者静止状态答案D考点二对牛顿第一定律的理解3(多选)下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是()A物体保持静止状态，它所受合外力一定为零B物体所受合外力为零时，它一定处于静止状态C物体处于匀速直线运动状态时，它所受的合外力可能是零，也可能不是零D物体所受合外力为零时，它可能做匀速直线运动，也可能是静止的答案AD解析物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，它受到的合外力一定为零，A正确，C错误；所受合外力为零时，物体可能处于静止
19、状态，也可能处于匀速直线运动状态，B错误，D正确4关于牛顿第一定律，下列理解不正确的是()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奔跑的运动员由于遇到障碍而被绊倒，这是因为运动员具有惯性答案C解析牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，即总保持匀速直线运动状态或静止状态，选项A、B正确；牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，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，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，选项C错误；奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，
20、是因为运动员具有惯性，选项D正确5(2019黄冈市期末)远在春秋战国时期，我国杰出学者墨子认为：“力，刑之所以奋也”“刑”同“形”，即物体；“奋”，即开始运动或运动加快，对墨子这句关于力和运动观点的理解，下列说法不正确的是()A墨子认为力是改变物体运动状态的原因B墨子认为力是使物体产生加速度的原因C此观点与亚里士多德关于力和运动的观点基本相同D此观点与牛顿关于力和运动的观点基本相同答案C解析由题意可知“力，刑之所以奋也”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这句话反映出力是改变物体运动状态的原因，故与亚里士多德关于力和运动的观点不相同，故本题应选C.考点三惯性的
21、理解与应用6下列关于惯性的说法正确的是()A质量越大的物体惯性越大B物体的运动状态改变了，则惯性大小随之变化C惯性是物体在匀速直线运动或静止时才表现出来的性质D由于子弹的速度越大，其杀伤力就越大，所以子弹的惯性大小与其速度大小有关答案A解析物体在任何状态下均有惯性，并且物体惯性的大小只与质量有关，A正确，B、C、D错误7(多选)(2019夏津一中高一上学期期末)对下列现象解释正确的是()A在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所以力是维持物体运动的原因B向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小C乒乓球可快速抽杀，是因为乒
22、乓球惯性小D两个物体只要质量相同，那么惯性就一定相同答案CD解析在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，说明拉力与摩擦力平衡，没有这个拉力，小车就会停下来，是由于受到摩擦力作用，故A错误；惯性大小的唯一量度是质量，与速度大小无关，与受力无关，故B错误；乒乓球质量小，惯性小，运动状态容易改变，故C正确；惯性大小只与质量有关，质量相同的物体，惯性相同，故D正确8(2019浙江高一期末)关于惯性，下列说法正确的是()A在月球上物体的重力只有在地球上的，但是惯性没有变化B假如地球对物体的引力消失，我们就可以轻易地挡住飞来的铅球C铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼惯性，使其飞得更远D磁悬浮列车能高速
23、行驶是因为列车浮起后惯性变小了答案A9(2019长白朝鲜族自治县实验中学高一期末)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：可以通过科学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”，这表明强弩的惯性减小了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，车手一方面要适当控制速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的答案C解析惯性是物体的固有属性，惯性的大小与物体的质量有关，质量越大，
24、惯性越大，与其他任何因素无关，A、B错误；摘下或加挂一些车厢，改变了质量，从而改变惯性，C正确；人和车的质量不变，则其惯性不变，D错误10(2019牡丹江市第三高级中学高一期中)我国道路交通安全法中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)系好安全带，这是因为()A系好安全带可以减小人的惯性B系好安全带可以减小车的惯性C系好安全带是为了增大人与座椅间的摩擦力D系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害答案D解析质量是物体惯性大小的唯一量度，系好安全带不可以改变人和车的惯性，故A、B错误；系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，故C错误，D正确11图1所示照片记录了一名骑车人因自行车前轮突然陷入
25、一较深的水坑而倒地的过程下面是从物理的角度去解释此情境的，其中正确的是()图1A这是因为水坑里的水对自行车前轮的阻力太大，而使人和车一起倒地的B骑车人与自行车原来处于运动状态，车前轮陷入水坑后前轮立刻静止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此摔倒C因为自行车的前轮陷入水坑后，自行车还能加速运动，所以人和车一起倒地了D因为自行车的前轮陷入水坑后，自行车的惯性立即消失，而人由于惯性将保持原有的运动状态，故人向原来的运动方向倒下了答案B解析骑车人与车原来处于运动状态，车陷入水坑时，前轮静止，但人(与车的后半部分)由于具有惯性仍保持向前运动，因此摔倒，故B正确，A、C、D错误12(20
26、20衡水中学月考)在某次交通事故中一辆载有30吨“工”字形钢材的载重汽车由于避让横穿马路的电动车而紧急制动，结果车厢上的钢材向前冲出，压扁驾驶室关于这起事故原因的物理分析正确的是()A由于车厢上的钢材有惯性，在汽车制动时，钢材继续向前运动，压扁驾驶室B由于汽车紧急制动，使其惯性减小，而钢材惯性较大，所以继续向前运动C由于车厢上的钢材所受阻力太小，不足以克服其惯性，所以继续向前运动D由于汽车制动前的速度太大，所以汽车的惯性比钢材的惯性大，在汽车制动后，钢材继续向前运动答案A解析汽车由于制动而减速，钢材由于惯性，继续向前运动，压扁驾驶室，A正确，D错误；惯性大小的唯一量度是质量，B错误；惯性不是力
27、，不能说克服惯性，C错误13.(2019南华县教育局高一期末)一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上的A处有一小球若车厢中的旅客突然发现小球沿图2(俯视图)中的虚线从A点运动到B点则由此可以判断列车的运行情况是()图2A减速行驶，向北转弯B加速行驶，向南转弯C减速行驶，向南转弯D加速行驶，向北转弯答案C解析小球与水平面间的摩擦可以不计，可以认为小球在水平面内不受力的作用，始终与列车一起向前做匀速直线运动，发现小球沿题图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点知列车和桌子的速度慢下来，小球要保持之前的速度继续运动，所以会向前运动出现题图所示的曲线，是因为桌子跟着列车向南转弯，而小球要保持匀速
28、直线运动故选C.14如图3所示，在一辆上表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则()图3A若m1m2，则两个小球一定相碰D两个小球一定不相碰答案D解析小车上表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以一定不会相碰(与质量大小无关)，故D正确15如图4所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，A的上表面水平，在A的上表面上放一光滑的小球B，A由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()图4A沿斜面向下的直线B竖直向下的直线C无规则曲线 D抛物线答案B解析小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零当劈形物体A由静止释放，A应沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，而小球又光滑，除竖直方向受力外，其他方向上不受力，因为力是使物体运动状态改变的原因，故小球只能在竖直方向上运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为竖直向下的直线，故选B.