1、第三章 牛顿运动定律1牛顿第一定律基础认知自主学习一、从亚里士多德到伽利略1物理学家的观点：(1)亚里士多德的观点：必须依靠_才能维持。外力一旦消失，受迫运动也就停止了。(2)伽利略的观点：在地面上运动的物体之所以会停下来，是因为_的缘故，如果物体不受任何阻力，物体应该_。外力的不断作用摩擦力永远运动下去2伽利略的斜面实验：在伽利略理想斜面实验中，假如斜面足够光滑(完全没有摩擦力)，下列说法符合实验规律的有_。让小球从第一个斜面由静止滚下，冲上第二个斜面，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。减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离不变，所达到
2、的高度减小。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。当第二个斜面放平，小球运动一段时间后停下来。二、牛顿第一定律和惯性【情境思考】跳远运动员在起跳前要加速助跑，为什么？提示：由于跳远运动员具有惯性，起跳前速度越大，跳的距离越远。1牛顿第一定律：一切物体总保持_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影响惯性大小的因素：_。匀速直线运动质量能力形成合作探究知识点一 牛顿第一定律1物体运动状态的改变包括三种情况：(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发生改变。2牛顿第一定律的意义：(1)力是改变物体运动状态的原因。物体受到力的作用
3、，其运动状态就一定改变，且产生加速度。(2)力不是维持物体运动状态的原因。物体不受力的作用时，它将做匀速直线运动或保持静止状态。(3)揭示了一切物体都有惯性。故牛顿第一定律又叫惯性定律。3运动和力的关系及应用步骤：(1)由“因”推“果”：物体受力(合力不为零)，运动状态(速度大小、方向)一定改变，物体不受力(合力为零)，运动状态一定不变。(2)由“果”索“因”：物体的运动状态不变，则不受力或合力为零，物体的运动状态变化，则一定受力。(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。小轩在旅途中拍下了火车内
4、桌面上某个瞬间塑料杯状态，请分析火车的运动状态。提示：火车向左加速或向右减速。【典例】一天，下着倾盆大雨。某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了。列车进站过程中，他发现水面的现状如图中的()【解析】选 C。列车进站过程中，即车窗的速度变小，而双层玻璃窗内积水由于惯性仍然保持原来的运动状态，所以水向前运动。处理惯性问题的思路(1)明确研究的问题，它原来处在怎样的运动状态。(2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在该物体关联的其他物体上)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，最后会出现什么现象。1在物理学的发展过程中，许多物理学家的研究推动了人类文
5、明的进程。在对以下几位物理学家所做贡献的叙述中，正确的是()A亚里士多德认为较重物体与较轻物体下落得一样快B伽利略通过理想斜面实验认为物体的运动不需要力维持C笛卡尔认为如果物体受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一方向运动下去D牛顿认为力不仅可以维持物体的运动，而且可以改变物体的运动状态【解析】选 B。亚里士多德认为较重物体比较轻物体下落得更快，故 A 错误；伽利略理想实验说明力不是维持物体运动的原因，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线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，故 C 错误；牛顿提出牛顿第一定律，指出力是改变物体运动状态的原因，而不
6、是维持物体运动的原因，故 D 错误，所以选 B。2(2020榆林高一检测)关于力和运动的关系，下列说法中正确的是()A力是物体运动的原因B力是维持物体运动的原因C力是物体获得速度的原因D力是改变物体运动状态的原因【解析】选 D。根据牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，不是物体运动的原因，也不是维持物体运动的原因，也不是物体获得速度的原因，故选 D。【加固训练】1(多选)由牛顿第一定律可知()A物体的运动是依靠惯性来维持的B力停止作用后，物体的运动就不能维持C物体做变速运动时，一定有外力作用D力是改变物体惯性的原因【解析】选 A、C。物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫
7、作惯性，由于惯性的存在物体才保持原来的运动状态，A 正确；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，B 错误；当物体做变速运动时，运动状态发生了改变，一定有外力作用，C 正确；惯性是物体的固有属性，不因为力而发生改变，D 错误。2下列关于牛顿第一定律的说法中，正确的是()A牛顿第一定律是实验定律B牛顿第一定律只是提出了惯性的概念C牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态D牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因【解析】选 D。牛顿第一定律不是实验定律，A 错误；牛顿第一定律既提出了惯性的概念，同时又指出了物体运动
8、状态改变的原因，B 错误；牛顿第一定律提出了物体不受外力作用时，物体将处于静止状态或匀速直线运动状态，所以 C 错误；牛顿第一定律不仅指出了物体不受外力作用时的运动规律，同时指出了力是改变物体运动状态的原因。综上所述，D 选项正确。知识点二 惯性1惯性与质量的关系：(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惯性与力的关系：(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。(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。力越大，物体的运动状态改变越快
9、；惯性越大，物体的运动状态越难改变。(3)惯性与物体的受力情况无关。3惯性与速度的关系：(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质。(2)一切物体都有惯性，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及速度的大小无关。4惯性与惯性定律的关系：(1)惯性是一切物体固有属性。惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律，属性不同于规律。(2)惯性使物体保持原来运动状态，但能否保持取决于其受力情况。惯性定律揭示了物体的惯性，正因为物体有惯性，故物体的运动不需要力来维持。情境：讨论：(1)如图 1 所示，快速行驶的汽车不能很快地停下来是因为速度越大惯性越大吗？提示：惯性与速度大小
10、无关。汽车刹车时间由 tva 决定，由于汽车初速度大，所以需要的刹车时间长。(2)火车匀速行驶时，火车上的人合力为零，人的惯性也为零吗？提示：惯性与物体是否受力无关，人的惯性不为零。【典例】关于惯性，下列说法中正确的是()A同一汽车，速度越快，越难刹车，说明物体速度越大，惯性越大B物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性C乒乓球可以快速扣杀是因为乒乓球的惯性小D已知月球上的重力加速度是地球上的16，故一个物体从地球移到月球惯性减小为16【解析】选 C。物体的惯性大小与物体的运动状态无关，只与物体的质量有关，所以惯性与速度的大小无关，故选项 A、B 错误；乒乓球可以快速扣杀是因为乒乓球的质量小，所
11、以它的惯性小，故选项 C 正确；在月球上和在地球上，重力加速度的大小不一样，所以受到的重力的大小也就不一样，但质量不变，惯性也不变，故选项 D错误。1从惯性的角度对生活中的现象进行分析，下列解释正确的是()A赛车的速度可以超过螺旋桨飞机的速度，这表明质量小的物体可以获得大惯性B射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了C火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摩托车转弯时车手要控制适当的速度和角度，也就是调控人和车的惯性【解析】选 C。惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，小质量的物体不可能获得大惯性，故 A 错误；射出枪膛的
12、子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，是因为它的动能减小了，而它的惯性大小只与其质量有关，即子弹的惯性大小是不变的，故 B 错误；质量是惯性大小的唯一量度，火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，故 C 正确；惯性的大小只与物体的质量有关，车手可以调整人和车的运动速度和方向，但不能调控惯性大小，故 D 错误。所以选 C。2.漫画中的情景在公交车急刹车时常会出现。为提醒乘客注意，公交公司征集到几条友情提示语，其中对惯性的理解正确的是()A站稳扶好，克服惯性B稳步慢行，避免惯性C当心急刹，失去惯性D谨防意外，惯性恒在【解析】选 D。惯性是具有的保持原来运动状态的
13、性质，是物体固有的属性，不能被克服或避免，也不会失去，故 A、B、C 错误；当公交车突然刹车时，公交车和乘客的脚同时受到阻力的作用而停止运动，而乘客的上半身由于惯性，继续保持向前的运动状态而向前倾倒，所以谨防意外，惯性恒在是对惯性的正确理解。故 D 正确。【加固训练】1.某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则()A此同学无法取出羽毛球B羽毛球会从筒的下端出来C羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D该同学是在利用羽毛球的惯性【解析】选 D。一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动
14、，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故 D 正确。2下列说法中正确的是()A掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小B用力拍出的乒乓球速度很大，因此其惯性很小C相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大D相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车运动状态变化大【解析】选 D。因为惯性的大小仅由质量来决定，铅球质量大，不管速度怎样，其惯性都大；而乒乓球则与其相反，尽管速度大，但质量小，其惯性也小，所以 A、B 错误；对于 C、D，相同的两辆车惯性相同，要让速度大的车停下来，其运动状态变化大，因此较难停下，故 D 正确。【拓展例题】考查内容：惯
15、性在生活中的应用【典例】有一仪器中的电路如图所示，其中 M 是质量较大的一个金属块，将仪器固定在一辆汽车上，汽车起动时，_灯亮，原理_；汽车急刹车时，_灯亮。【解析】汽车起动时，金属块由于惯性向后移动，使绿灯电路接通，绿灯亮；汽车急刹车时，金属块由于惯性向前运动，使红灯电路接通，红灯亮。答案：绿 金属块由于惯性向后移动，使绿灯电路接通 红学情诊断课堂测评1物理学发展历程中，持有“力是维持物体运动的原因”这一观点的代表人物是()A亚里士多德B牛顿C伽利略D阿基米德【解析】选 A。亚里士多德是持有“力是维持物体运动的原因”的代表人物，伽利略通过理想斜面实验，假设没有摩擦，物体将一直运动下去不会停止
16、，从而推翻“力是维持物体运动的原因”，故 A 正确，B、C、D 错误。2下列有关惯性的说法，正确的是()A惯性是使物体保持原来运动状态的力B物体的速度越大，惯性越大C只有在物体运动状态发生改变时，物体才具有惯性D物体的质量越大惯性越大【解析】选 D。惯性是使物体保持原来运动状态的性质，不是力，选项 A 错误；物体的惯性只与物体的质量有关，物体的质量越大惯性越大，与运动状态以及速度大小均无关，选项 D 正确，B、C 错误；故选 D。【加固训练】意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，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
17、面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是()A物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性B自由落体运动是一种匀变速直线运动C力是使物体产生加速度的原因D力不是维持物体运动的原因【解析】选 B。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 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，故 B 正确，A、C、D 错误。3(多选)关于伽利略的两个斜面实验(外推法研究自由落体运动的示意图(a)和理想斜面实验的示意图(b)，下面说法正确的是()A伽利略在图(a)中使用
18、了光滑斜面进行实验B伽利略在图(b)中把实验和逻辑推理和谐地结合起来C伽利略从图(a)中得出：自由落体运动是匀加速直线运动D伽利略从图(b)中得出：力是维持物体运动的原因【解析】选 B、C。伽利略从图(a)中将斜面实验的结论外推到斜面倾角 90的情形，从而间接证明了自由落体运动是匀加速直线运动。所以没有必要斜面一定光滑，故 A错、C 对；伽利略在图(b)中把实验和逻辑推理和谐地结合起来，选项 B 正确；伽利略从图(b)中得出：力不是维持物体运动的原因，选项 D 错误；故选 B、C。4如图所示，小球 A 静止放在小车的光滑底板上(设小车底板足够长)，当小车受到水平向右的力 F 作用时，小车从静止
19、开始在水平面上做加速直线运动，则小球 A 相对于地面的运动情况是()A.做匀速直线运动B处于静止状态C做与小车同方向速度越来越大的直线运动D做与小车反方向速度越来越大的直线运动【解析】选 B。对小球受力分析可知，车内的小球只受竖直方向的重力和支持力，这两个力是一对平衡力，小球所受合外力为零，所以无论车厢如何运动，小球相对于地面仍然处于静止状态，B 正确。【加固训练】某时刻，质量为 2 kg 的物体甲受到的合力是 6 N，速度是 10 m/s；质量为 3 kg 的物体乙受到的合力是 5 N，速度是 10 m/s，则()A甲比乙的惯性小 B甲比乙的惯性大C甲和乙的惯性一样大D无法判定哪个物体惯性大【解析】选 A。质量是物体惯性大小的唯一的量度，甲的质量小于乙的质量，所以甲的惯性要比乙的小。故选 A。5.找两个瓶子，内盛水，一个小铁球、一个与小铁球体积相同的小泡沫塑料球、两根细绳。将铁球和泡沫塑料球系好，小铁球在水中下沉，瓶正放(图甲)，泡沫塑料球在水中上浮，瓶倒放(图乙)。当瓶突然向右运动时，观察比较小球的运动状态。说出你观察到的现象并解释。【解析】因为相同体积的水的质量与球的质量不相同，质量越大，运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比瓶子(及瓶子中的水)慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而泡沫塑料球运动状态的改变比瓶子(及瓶子中的水)快，所以泡沫塑料球会相对瓶子向右偏。答案：见解析