銜接點22 牛頓第一定律（解析版）

銜接點22牛頓第一定律課程標準初中1.通過實驗，認識牛頓第一定律。2.能用物體的慣性解釋生活和自然中的有關現象。3.運用慣性，解釋當汽車急剎車、轉彎時，車內可能發(fā)生的現象高中1.理解牛頓第一定律的內容和意義.2.明確慣性的概念，會用慣性解釋有關現象，知道質量是慣性大小的唯一量度．初中物理知識儲備一、“伽利略斜面小車實驗”在這個實驗中,讓每次讓小車從斜面的同一高度滑下,目的是讓小車在進入水平表面時具有相同的速度,這樣才能比較小車在不同表面運動的情況.如下圖所示,是小車從斜面上滑下后,在平面上最終停下的位置.實驗表明：平面越光滑,小車運動的距離越遠,這說明小車受到的阻力越小,速度減小的越慢.如果小車不受阻力,小車將一直運動下去。牛頓第一定律1.內容：一切物體在沒有受到外力作用時,總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。2.牛頓第一定律是在大量經驗事實的基礎上,運用科學的推理的方法而概括出來的規(guī)律,是一個非常重要的規(guī)律,是整個力學的基礎和出發(fā)點.所以它不能用實驗驗證,因為任何物體都受到其它物體的作用,但是它能經受住實踐的檢驗。三、慣性定義：一切物體都有保持原來運動狀態(tài)不變的的性質，我們把這種性質叫作慣性。高中物理新知識、新模型知識點一理想實驗的魅力1．亞里士多德認為：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在某個地方．2．伽利略的理想實驗(1)斜面實驗：如圖所示，讓一個小球沿斜面從靜止狀態(tài)開始運動，小球將“沖”上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球將到達原來的高度．減小第二個斜面的傾角，小球運動的距離更長，但所到達的高度相同．當第二個斜面最終變?yōu)樗矫鏁r，小球將永遠運動下去．(2)推理結論：力不是(選填“是”或“不是”)維持物體運動的原因．3．笛卡兒的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向．知識點二牛頓第一定律1．牛頓第一定律的內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．2．慣性(1)物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫作慣性．牛頓第一定律也被叫作慣性定律．(2)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．知識點三慣性與質量物體慣性大小僅與質量有關，質量是物體慣性大小的唯一量度，慣性大小與物體是否運動、運動快慢等因素均無關．初、高中物理銜接點1.同學們在初中學習過牛頓第一定律，它牛頓在前人，特別是在伽利略的研究基礎上建立起來的，是牛頓力學的基石。牛頓第一定律提出了兩個重要的、基本的物理概念:力和慣性。2.牛頓第一定律揭示了運動和力的關系:力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。因此，它被稱為牛頓物理學的基石。正是因為它糾正了長達近兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導致牛頓第二定律的得出，并使牛頓以新的視角看待引力，進而令人信服地表明，天上和人間服從同樣的力學規(guī)律。與此同時，它本身還包含著力慣性和參考系這些極富成果的科學概念，成為物理學理論的基石。3.同學們通過牛頓第一定律的學習，明確它在科學中的地位與作用，了解科學的發(fā)現和發(fā)展?？茖W的發(fā)現都有其深刻的社會背景和科學背景，同時，科學家自身的創(chuàng)造性思維品質和敢于質疑、堅持真理的精神是科學方法建立的基礎。1.在伽利略的斜面實驗的各個過程中(如圖所示)，哪些可以通過實驗完成？哪些是推理得出的？答案小球由靜止狀態(tài)從斜面上滾下，可以滾上另一斜面，是實驗事實，可以通過實驗完成，其余各個結論是由推理得出的，不可以通過實驗完成．2.如圖所示是冰壺在冰面上運動的情景．冰壺比賽過程中，運動員在冰壺前面擦掃冰面，可以使表面冰層融化，形成一層薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行得更遠．(1)圖中的冰壺為什么會停下來？這說明了什么問題？(2)試猜想如果冰壺不受外力作用將處于什么狀態(tài)？(3)從(1)、(2)兩個問題中，我們能得到什么結論？答案(1)冰壺停下來是因為受到了冰面的摩擦力的作用．說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因．(2)冰壺原來靜止，不受外力作用時，仍然靜止；冰壺原來運動，不受外力作用時將保持勻速直線運動狀態(tài)．(3)物體不受外力作用或所受合力為零時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)．例題1.理想實驗有時更能深刻地反映自然規(guī)律．如圖所示，伽利略設想了一個理想實驗，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，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度；②兩個斜面對接，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面；③如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放時的高度；④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球將沿水平面做持續(xù)的勻速運動．(1)請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列：________(填數字序號)．(2)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．下列關于事實和推論的分類正確的是________(填選項前的字母)．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是推論答案(1)②③①④(2)B解析步驟②是理想實驗的實驗基礎，屬于可靠的事實，在此基礎上利用推理，先得到小球不受阻力作用將上升到原來釋放時的高度的推論，再設想減小第二個斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度，繼續(xù)減小第二個斜面的傾角直至第二個斜面成為水平面，得到小球將勻速運動的推論．所以正確的順序排列是②③①④，②是事實，①③④是推論．例題2.關于牛頓第一定律，下列說法中正確的是()A．牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎上總結出來的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，力是維持物體運動的原因D．物體不受力的作用一定處于靜止狀態(tài)答案A解析牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎上總結出來的，故A正確；不受力作用的物體是不存在的，合力為零的物體也適用于牛頓第一定律，故B錯誤；牛頓第一定律表明，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故C錯誤；物體不受力的作用也可能處于勻速直線運動狀態(tài)，故D錯誤．一、單選題1．在足球運動中，足球入網如圖所示，則（）

A．踢香蕉球時足球可視為質點 B．足球在飛行和觸網時慣性不變C．足球在飛行時受到腳的作用力和重力 D．觸網時足球對網的力大于網對足球的力【答案】B【解析】A．在研究如何踢出“香蕉球”時，需要考慮踢在足球上的位置與角度，所以不可以把足球看作質點，故A錯誤；B．慣性只與質量有關，足球在飛行和觸網時質量不變，則慣性不變，故B正確；C．足球在飛行時腳已經離開足球，故在忽略空氣阻力的情況下只受重力，故C錯誤；D．觸網時足球對網的力與網對足球的力是相互作用力，大小相等，故D錯誤。故選B。2．下列說法正確的是（）A．運動的越快的汽車越不容易停下來，是因為汽車運動的越快，慣性越大B．小球在做自由落體運動時，慣性就不存在了C．物體的慣性只和質量有關，質量大慣性大，質量小慣性小D．把一個物體豎直向上拋出后，能繼續(xù)上升，是因為物體仍受到一個向上的推力【答案】C【解析】ABC．物體的慣性只和質量有關，與物體的運動狀態(tài)無關；質量大慣性大，質量小慣性小，汽車運動的快慢不會改變汽車的慣性，小球做自由落體運動時，慣性不變，故AB錯誤，C正確；D．把一個物體豎直向上拋出后，能繼續(xù)上升，不是因為物體仍受到一個向上的推力，而是因為慣性，故D錯誤。故選C。3．物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變是因為（）A．物體所受的合力不為零 B．物體的加速度不為零C．物體有質量 D．物體可以被看作質點【答案】A【解析】力是使物體運動狀態(tài)改變的原因，則物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，也就是物體的加速度不為零是因為物體所受的合力不為零。故選A。4．關于慣性，下列說法正確的是（）A．汽車運動的速度越大越不容易停下來，是因為汽車運動的速度越大慣性越大B．運動員投擲標槍時，用力越大，標槍飛行越遠，說明力越大慣性越大C．把手中的球由靜止釋放，球受重力而豎直下落，說明球沒有慣性D．物體慣性的大小僅與物體的質量有關，質量大的慣性大【答案】D【解析】ABD．質量是慣性大小的唯一量度，與速度無關，質量越大，慣性越大，故AB錯誤，D正確；C．任何物體在任何情況下都有慣性，球由于重力的作用而自由下落時，慣性依然存在，故C錯誤。故選D。5．如圖所示，將一玻璃瓶裝水后密閉，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小氣泡處于靜止狀態(tài)，現用力突然將瓶子向前推動，使其在桌面上向前運動一段后停止，可看到氣泡相對瓶子的運動情況是（）

A．向前 B．向后C．先向前，再向后 D．先向后，再向前【答案】C【解析】當玻璃瓶靜止時，水和玻璃瓶保持相對靜止，氣泡在玻璃瓶中間；當突然用力將瓶子向前推動一下，水要保持原來的靜止狀態(tài)，向玻璃瓶后方運動，把氣泡擠向玻璃瓶前進的方向。當瓶子運動起來后，最終靜止，因此瓶子必然要減速運動，這時氣泡右邊的水受瓶的作用隨瓶一起減速運動，而氣泡左邊的水將相對于瓶向前（右）運動，氣泡將相對于瓶向后移動。故選C。6．一只盛水的杯子放在桌子邊緣的紙條上，當抽動紙條時，發(fā)生的現象是（）A．快速抽動紙條時，紙條被抽出，而杯子留在原處B．慢慢抽動紙條時，紙條被抽出，而杯子留在原處C．快速抽動紙條時，杯子隨紙條一起運動D．無論是快速還是慢慢抽動紙條，杯子都隨紙條一起運動【答案】A【解析】根據題意可知，杯子本身處于靜止狀態(tài)，當突然抽掉紙條時，杯子由于慣性要保持原來的靜止狀態(tài)，所以保持靜止不動；慢慢抽動時，由于杯子與紙條摩擦力的作用，改變了杯子的運動狀態(tài)，所以杯子運動起來。故選A。7．關于伽利略的理想實驗，下列說法正確的是（）A．完全是理想的，沒有事實為基礎B．利用氣墊導軌，就能使實驗成功C．是以可靠事實為基礎，經科學抽象，深刻反映自然規(guī)律的D．該實驗說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因【答案】C【解析】ABC．伽利略的推論是不能用實驗證明的，這是因為物體完全不受外力的作用實際上是不可能的，物體不受阻力的條件也是無法實現的。但是隨著現代科學技術的進步，可以將摩擦阻力減小到很小，例如可以用氣墊導軌實驗近似地驗證，故AB錯誤，C正確；D．伽利略理想實驗僅僅說明了物體的運動不需要力來維持，故D錯誤。故選C。8．關于物體的慣性，下列說法正確的是：（）A．只有處于靜止或勻速直線運動的物體才有慣性B．慣性是保持物體運動的力，起到阻礙物體運動狀態(tài)變化的作用C．一切物體都有慣性，速度越大慣性越大D．一切物體都有慣性，質量越大慣性越大【答案】D【解析】ACD．一切物體都有慣性，質量越大慣性越大，慣性與物體的運動狀態(tài)無關，故AC錯誤，D正確；B．慣性是保持物體原來運動狀態(tài)的一種性質，不是物體受到的力，故B錯誤。故選D。9．如圖所示，理想實驗有時更能深刻地反映自然規(guī)律，伽利略設想的理想實驗中的幾個主要步驟如下：①兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面②如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放時的高度③減小第二個斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達到原來的高度④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成水平面，小球將沿水平面做持續(xù)的勻速運動在上述的步驟中，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【答案】A【解析】伽利略的觀點是在實驗事實的基礎上，經過推理概括得出結論，第一步是實驗事實，即①；小球滾到右側斜面的高度與小球自由放手的位置接近，摩擦越小越接近，得出推理，如果無摩擦，小球上升的高度與自由放手位置相同，即第二步是②；繼續(xù)推理，在無摩擦的情況下如果改變右側斜面的傾斜程度，減小傾角，仍能使小球上升的高度與自由放手的位置相同，即第三步是③；繼續(xù)大膽推理，在無摩擦的情況下，右側斜面繼續(xù)減小傾角為0，即水平，則小球永遠運動，即第四步是④。也表明①是事實，②③④是推論，直接觀察到的現象是可靠的實驗事實，按照實驗條件變化的趨勢進行的極端化猜想是理想化推論。故選A。10．如圖所示，一個劈形物體A（各面均光滑）放在固定的斜面上，上表面水平，在其上表面放一個光滑小球B。劈形物體由靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是（）

A．沿斜面向下的直線 B．豎直向下的直線C．無規(guī)則的曲線 D．垂直斜面的直線【答案】B【解析】由于小球放在劈形物體A上，劈形物體A的上表面光滑，所以在劈形物體A下滑過程中小球在水平方向上不受外力作用，則小球在水平方向上沒有位移，僅沿豎直方向運動。故選B。二、多選題11．如圖所示，在勻速前進的磁懸浮列車里，小明將一小球放在水平桌面上，且小球相對桌面靜止。關于小球與列車的運動，下列說法正確的是（）

A．若小球向前滾動，則磁懸浮列車在加速前進B．若小球向后滾動，則磁懸浮列車在加速前進C．磁懸浮列車急剎車時，小球向前滾動D．磁懸浮列車急剎車時，小球向后滾動【答案】BC【解析】A．若小球向前滾動，知小球的速度大于列車的速度，知列車的速度減小，故A錯誤；B．若小球向后滾動，知列車的速度大于小球的速度，知列車的速度增加，做加速運動，故B正確；CD．磁懸浮列車急剎車時，小球因為有慣性，要保持原來的勻速直線運動狀態(tài)，所以小球運動的速度要大于磁懸浮列車運動的速度，即小球要相對磁懸浮列車向前滾，故C正確，D錯誤。故選BC。12．在火車的車廂內，有一個自來水龍頭C，第一段時間內，水滴落在水龍頭的正下方B點，第二段時間內，水滴落在B點的右方A點，如圖所示，那么火車可能的運動是（）

A．先靜止，后向右做加速運動B．先靜止，后向右做減速運動C．先做勻速運動，后向右做加速運動D．先做勻速運動，后向右做減速運動【答案】BD【解析】水滴下落時，水平方向保持原來的速度，若車靜止或勻速運動，車的水平位移與水滴的水平位移相同，則落在B點；若車向左加速運動，則水滴仍保持下落時的水平速度，而車的水平位移增大，故水滴可落在A處；同理，車向右減速運動，水滴也會落在A處。綜上可得，火車第一段時間內可能靜止或勻速運動，第二段時間內可能向左做加速運動或向右做減速運動。故選BD。13．伽利略在研究自由落體運動時，設計了如圖所示的斜面實驗，下列關于這個實驗的說法正確的是（）A．伽利略認為小球沿斜面的運動是自由落體運動B．伽利略讓小球從斜面上滾下來用來“沖淡”重力C．斜面傾角一定時，讓小球從斜面上靜止?jié)L下，測得，說明小球做勻變速運動D．伽利略將實驗和邏輯推理結合起來，推出自由落體運動是勻變速運動【答案】BCD【解析】A．伽利略認為小球沿斜面的運動是勻加速直線運動，A錯誤；B．伽利略時代測量時間的器材還不是很先進，因此伽利略讓小球從斜面上滾下來是用來“沖淡”重力，以便延長小球運動的時間，減小時間的測量帶來的實驗誤差，B正確；C．伽利略時代無法測量瞬時速度，所以不能通過探究速度隨時間的變化規(guī)律來證明小球的運動是勻變速直線運動，而是通過測得，說明小球做勻變速運動，C正確；D．將斜面實驗的結果合理“外推”，說明自由落體運動是特殊的勻變速直線運動，D正確。故選BCD。14．灑水車以恒定的速率沿水平路面灑水，此過程灑水車的（）A．慣性減小 B．慣性不變C．牽引力減小 D．牽引力不變【答案】AC【解析】AB．物體的慣性大小由物體的質量決定，灑水車在灑水過程中，質量減小，慣性減小，A正確，B錯誤；CD．由于灑水車勻速運動，則有由于灑水車在灑水過程中，質量減小，摩擦力減小，可知，牽引力減小，C正確，D錯誤。故選AC。15．科學家關于物體運動的研究對樹立正確的自然現象具有重要作用。下列說法符合歷史事實的是（）A．亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體的運動狀態(tài)才會改變B．伽利略通過“理想實驗”得出結論：運動物體，如果它不受力，它將以這一速度永遠運動下去C．笛卡兒指出：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向D．牛頓認為，物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質【答案】BCD【解析】A．亞里士多德認為力是維持物體運動的原因，即必須有力作用在物體上，物體才會運動，但這種觀點是錯誤的，故A錯誤；B．伽利略通過“理想實驗”得出結論：運動物體，如果它不受力，它將以這一速度永遠運動下去，B正確；C．笛卡兒指出：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向，C正確；D．牛頓認為一切物體都有保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質，我們把這種物體保持運動狀態(tài)不變的性質叫做慣性，D正確。故選BCD。16．牛頓第一定律指出一切物體都具有慣性。從慣性角度對以下現象的解釋正確的是（）A．2022年10月12日“天宮課堂”第三課的毛細效應實驗中，細管中的液面不斷上升，速度比地面上同樣的演示快得多，這是因為空間站處于失重狀態(tài)，液體的慣性很小B．“強弩之末，勢不能穿魯縞”，弩箭的速度減小后慣性減小了，所以“不能穿魯縞”C．貨車超載后慣性增大，不容易剎車，很危險D．羽毛球和網球相比，羽毛球慣性小，更容易改變運動狀態(tài)【答案】CD【解析】慣性是物體的固有屬性，只與物體的質量有關。A．細管中的液面不斷上升，速度比地面上同樣的演示快得多，這是因為空間站處于失重狀態(tài)，液體的慣性不變。A錯誤；B．弩箭的速度減小后慣性不變，B錯誤；C．貨車超載后，總質量變大，慣性增大，不容易剎車，很危險，C正確；D．羽毛球和網球相比，羽毛球質量較小，羽毛球慣性小，更容易改變運動狀態(tài)，D正確。故選CD。17．在物理學中，科學家