4.1 牛頓第一定律 （原卷版）

4.1牛頓第一定律——劃重點(diǎn)之初升高暑假預(yù)習(xí)強(qiáng)化精細(xì)講義知識點(diǎn)1：理想實(shí)驗(yàn)的魅力1.歷史上關(guān)于力與運(yùn)動的關(guān)系的認(rèn)識代表人物對力和運(yùn)動關(guān)系的看法研究方法局限性必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物體就會停下來，即力是維持物體運(yùn)動的原因基于生活經(jīng)驗(yàn)得來亞里士多徳沒有對觀察到的物理現(xiàn)象進(jìn)行深入的分析.只看到對物體施加的推力，而未考慮到運(yùn)動的物體之所以會停下，是因?yàn)槭艿侥Σ磷枇Φ茸饔萌绻麤]有摩擦阻力，運(yùn)動的物體將保持某個速度一直運(yùn)動下去，即力不是維持物體運(yùn)動的原因(理想實(shí)驗(yàn))實(shí)驗(yàn)+邏輯推理伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)、設(shè)計(jì)思路、科學(xué)推論這一思維過程，雖不同于科學(xué)實(shí)臉.但仍能解釋力與運(yùn)動的關(guān)系如果運(yùn)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(yùn)動，既不停下來，也不偏離原來的方向數(shù)學(xué)演繹法笛卡兒強(qiáng)調(diào)了伽利略沒有明確表述的慣性運(yùn)動的直線性維持運(yùn)動需要力嗎？你一定有過這樣的生活經(jīng)驗(yàn)：在平地上騎自行車的時候,即使不踩踏板，車也會前進(jìn)一段距離，但因?yàn)闆]有繼續(xù)用力，它最終還是要停下來.但物體的運(yùn)動并不需要力來維持，運(yùn)動之所以會停下來，是因?yàn)槭艿搅四Σ磷枇Α?.伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)(1)事實(shí):AB、BC是兩個對接的斜面，讓小球從M斜面上某高度處由靜止?jié)L下。小球?qū)L上BC斜面，所達(dá)到的高度略低于在AB上釋放時的高度。（2）推理1：如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙皆瓉頁穹艜r的高度.推理2：減小右側(cè)斜面的傾角(如BD、BE)，小球在這個斜面上仍將達(dá)到同一高度，但這時它要運(yùn)動得遠(yuǎn)些。推理3：繼續(xù)減小右側(cè)斜面的傾角，最后變成水平面(如BF)，小球無法到達(dá)釋放時的高度，將以恒定的速率永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。（3）結(jié)論:物體的運(yùn)動不需要力來維持。3.伽利略的思想方法與意義伽利略用“實(shí)驗(yàn)+邏輯推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)，揭示了力不是維持物體運(yùn)動的原因，確立了物理實(shí)驗(yàn)在研究中的基礎(chǔ)地位，在自然科學(xué)的理論研究中的重要地位，但也有局限性。理想實(shí)驗(yàn)的魅力（1）談“理想”：①接觸面不可能絕對光滑；②水平面不可能做得無限長.（2）談“實(shí)驗(yàn)"：理論實(shí)驗(yàn),非真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。（3）談“魅力”：伽利略"理想實(shí)驗(yàn)”的卓越之處不是實(shí)驗(yàn)本身，而是實(shí)驗(yàn)所使用的獨(dú)特方法，在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理外推。【典例1】伽利略對自由落體運(yùn)動及運(yùn)動和力的關(guān)系的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的研究方法。圖（a）、（b）分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過程，對這兩項(xiàng)研究，下列說法正確的是（）A．圖（a）通過邏輯推理得出物體的運(yùn)動需要力來維持B．圖（a）中的斜面是完全光滑的C．圖（b）實(shí)驗(yàn)中因?yàn)椴淮嬖跊]有摩擦阻力的斜面，所以該實(shí)驗(yàn)結(jié)論與實(shí)際不符D．圖（b）的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，通過邏輯推理得出物體的運(yùn)動不需要力來維持的結(jié)論【典例2】（多選）圖（a）、（b）是伽利略的兩個斜面實(shí)驗(yàn)，開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)研究方法。下列說法符合物理史實(shí)的是（

）A．圖（a）中通過研究小球在斜面上的運(yùn)動，推理出自由落體運(yùn)動規(guī)律B．圖（a）中讓小球從斜面滾下，可“沖淡”重力，使速度測量更容易C．圖（b）中斜面沒有摩擦，小球上升到等高的位置是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果D．圖（b）中伽利略通過邏輯推理得出力不是維持物體運(yùn)動的原因知識點(diǎn)2：牛頓第一定律(慣性定律)1.內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。牛頓第一定律表明，物體具有保持原來靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì),我們把這個性質(zhì)稱為慣性.牛頓第一定律也叫慣性定律。（1）對牛頓第一定律中“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”的理解，這句話揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系，糾正了“力是維持物體運(yùn)動的原因”的錯誤觀點(diǎn)，明確指出了力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，進(jìn)而說明了力是產(chǎn)生加速度的原因。（2）物體的運(yùn)動狀態(tài)改變，即物體的速度發(fā)生改變.運(yùn)動狀態(tài)變化有以下三種情況：①速度方向不變，大小改變;②速度大小不變，方向改變;③速度大小和方向均改變。2.成立條件牛頓第一定律只適用于慣性系。在有些參考系中，不受力的物體會保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)，這樣的參考系叫作慣性參考系，簡稱慣性系。例如，研究地面上的物體時，一般把地面看成慣性系，相對地面靜止或做勻速直線運(yùn)動的參考系，也可以看成慣性系。慣性系與非慣性系火車沿平直軌道勻速運(yùn)動時，可將火車看成慣性系來研究火車內(nèi)其他物體的運(yùn)動。以加速運(yùn)動的火車為參考系，原來靜止在火車內(nèi)光滑水平桌面上的物體會相對火車向后做加速運(yùn)動，但物體在水平方向上并沒有受力，因此牛頓第一定律并不成立，這樣的參考系稱為非慣性系。知識點(diǎn)3：慣性與質(zhì)量 1.慣性物體這種保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性。慣性是牛頓第一定律的表現(xiàn)方式，“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”揭示了物體的一個固有屬性--慣性，即物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性。2.慣性的具體表現(xiàn)形式物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來。(1)當(dāng)物體不受外力或者所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變：原來靜止的物體保持靜止，原來運(yùn)動的物體保持原來的速度繼續(xù)運(yùn)動。例如，冰壺在冰面運(yùn)動時，可以在較長時間內(nèi)保持運(yùn)動速度的大小和方向不變。(2)當(dāng)物體受到外力作用時，慣性表現(xiàn)為改變物體運(yùn)動狀態(tài)的難易程度,物體的慣性越大，它的運(yùn)動狀態(tài)越難改變。例如，靜止的籃球比靜止的汽車更容易運(yùn)動起來。3.慣性的量度(1)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，等價于改變物體運(yùn)動狀態(tài)的難易程度。質(zhì)量越大，慣性越大;慣性越大，運(yùn)動狀態(tài)越難改變。(2)慣性與物體的運(yùn)動狀態(tài)、受力情況、所處位置等其他因素均無關(guān)。例如，同樣一輛汽車,停在車庫時與在高速公路上行駛時，運(yùn)動狀態(tài)、受力情況及所處位置均發(fā)生了變化，但質(zhì)量不變，慣性就不變。對慣性的理解（1）慣性與力無關(guān):慣性不是力，不能說“物體受到慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”“受到慣性力”“克服慣性”等.（2）慣性與速度無關(guān):慣性的大小只由物體的質(zhì)量決定，與其他因素?zé)o關(guān).切勿認(rèn)為物體的速度越大，慣性越大，也不要認(rèn)為運(yùn)動的物體有慣性，靜止的物體沒有慣性。（3）慣性不同于慣性定律:慣性是物體本身具有的屬性，無條件;慣性定律是一條規(guī)律，揭示了物體不受外力時的運(yùn)動狀態(tài)，“不受外力”是先決條件。（4）“力”與“慣性”的不同力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即力越大,運(yùn)動狀態(tài)越易改變；慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即慣性越大,運(yùn)動狀態(tài)越難改變。【典例3】對于慣性概念的理解，下列說法中正確的是（）A．判斷物體有無慣性，要看物體是否靜止或做勻速直線運(yùn)動B．慣性是物體本身的固有屬性，與其是否受力、是否運(yùn)動等外部因素?zé)o關(guān)C．只有速度不易改變的物體才有慣性D．物體所受外力的大小影響著物體慣性是否發(fā)生變化【典例4】關(guān)于慣性的下列說法中正確的是（）A．物體不受外力作用時才有慣性B．物體能夠保持原有運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性C．物體只有在勻速直線運(yùn)動時才有慣性 D．物體速度越大其慣性越大【典例5】下列關(guān)于牛頓第一定律的敘述正確的是（）A．牛頓第一定律揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系，力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因B．牛頓第一定律是利用邏輯思維進(jìn)行分析的產(chǎn)物，可以用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證C．牛頓第一定律是否成立與選擇什么參考系有關(guān)D．牛頓第一定律是否成立與選擇什么參考系無關(guān)【典例6】人在處于一定運(yùn)動狀態(tài)的車廂內(nèi)豎直向上跳起，下列分析人的運(yùn)動情況的選項(xiàng)中正確的是（）A．只有當(dāng)車廂處于靜止?fàn)顟B(tài)，人才會落回跳起點(diǎn)B．若車廂沿直線水平勻速前進(jìn)，人將落在跳起點(diǎn)的后方C．若車廂沿直線水平加速前進(jìn)，人將落在跳起點(diǎn)的后方D．若車廂沿直線水平減速前進(jìn)，人將落在跳起點(diǎn)的后方一、單選題1．閩江河口龍舟競渡歷史可追溯到秦漢，那時河口居有一支閩越王無諸氏族，他們擅長劃舟，喜賽龍舟，留下了龍舟競渡傳統(tǒng)?！陡Ｖ莸胤街尽酚涊d：“福州龍舟競渡，臺江、西湖皆有之。”圖為龍舟比賽的照片，下列說法正確的是（）A．龍舟的速度越大，慣性也越大B．獲得冠軍的龍舟，其平均速度一定最大C．龍舟齊頭并進(jìn)時，相對于河岸是靜止的D．龍舟能前進(jìn)是因?yàn)樗畬Υ瑯淖饔昧Υ笥诖瑯獙λ淖饔昧?．在向右行駛的汽車車廂的天花板上懸掛有一個小球A，在A的正下方地板上有一點(diǎn)B，如圖所示。下列說法正確的是（）A．若汽車勻速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的左側(cè)B．若汽車勻速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的右側(cè)C．若汽車加速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的左側(cè)D．若汽車加速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的右側(cè)3．有關(guān)運(yùn)動與力的關(guān)系，下列說法正確的是（）A．離地球越遠(yuǎn)的物體所受的重力越小，所以物體慣性也越小B．力是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)即產(chǎn)生加速度的原因C．只有物體所受的合力發(fā)生改變，物體的運(yùn)動狀態(tài)才會發(fā)生改變D．作用力和反作用力作用在同一個物體上4．圖甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景，圖乙是小張因被石頭絆到而摔倒的情景，則下列說法正確的是（）A．小李摔倒是因?yàn)橄掳肷淼乃俣却笥谏习肷淼乃俣菳．小張摔倒是因?yàn)橄掳肷砣员３衷瓉淼倪\(yùn)動狀態(tài)C．人行走越快越容易摔倒，因此速度越大，人的慣性越大D．小李摔倒是因?yàn)樾±畹膽T性變小了5．關(guān)于物體的慣性，下列說法正確的是（）A．物體的質(zhì)量越大，慣性越大B．物體的速度越大，慣性越大C．汽車靜止時，沒有慣性D．汽車剎車時，慣性增大6．關(guān)于物理學(xué)史和物理學(xué)研究方法，下列說法錯誤的是（）A．在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動位移公式時，把整個運(yùn)動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動，然后把各小段的位移相加，這里采用了微元法B．伽利略在研究力和運(yùn)動的關(guān)系時，依據(jù)邏輯推理，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了理想化處理，得出了力不是維持物體運(yùn)動的原因，這里采用了理想實(shí)驗(yàn)法C．亞里士多德在研究物體下落過程的運(yùn)動規(guī)律時，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．根據(jù)速度定義式v=ΔxΔt，當(dāng)△t非常小時，7．如圖所示，一同學(xué)站在公交車內(nèi)，公交車正沿著圖中箭頭方向行駛，當(dāng)剎車時，她的身體會向前傾。造成該同學(xué)身體向前傾的主要原因是（）A．車對該同學(xué)施加向前的力B．車內(nèi)空氣對該同學(xué)施加向前的力C．車地板對該同學(xué)施加向后的摩擦力D．剎車時，車改變了該同學(xué)所受重力的方向8．在東漢王充所著的《論衡?狀留篇》中提到“是故湍瀨之流，沙石轉(zhuǎn)而大石不移。何者？大石重而沙石輕也?！睆奈锢韺W(xué)的角度對文中所描述現(xiàn)象的解釋，下列說法正確的是（

）A．水沖沙石，沙石才能運(yùn)動，因?yàn)榱κ钱a(chǎn)生運(yùn)動的原因B．“沙石轉(zhuǎn)而大石不移”是因?yàn)槲矬w運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度與質(zhì)量有關(guān)C．只有在水的持續(xù)沖力作用下沙石才能一直運(yùn)動，是因?yàn)檫\(yùn)動需要力來維持D．“大石不移”是因?yàn)榇笫艿降淖枇Υ笥谒臎_力二、多選題9．伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造性的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展。關(guān)于伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)雖然是理想實(shí)驗(yàn)，是在思維中進(jìn)行的，但仍以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)B．如果斜面粗糙，不論右側(cè)斜面傾角如何，小球也將上升到與釋放點(diǎn)等高的位置C．該實(shí)驗(yàn)說明了物體的運(yùn)動不需要力來維持D．該實(shí)驗(yàn)證明了力是維持物體運(yùn)動的原因三、解答題10．亞里士多德是古代最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一，但由于歷史的局限性，亞里士多德的有些認(rèn)識是錯誤的，一位科學(xué)家為了證明亞里士多德的一個結(jié)論的錯誤，設(shè)計(jì)了一個斜面理想實(shí)驗(yàn)，下圖是這個實(shí)驗(yàn)的示意圖。(1)設(shè)計(jì)這個實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家是（選填：“牛頓”或“伽利略