4.1牛頓第一定律（好學(xué)案）（解析版）

第1節(jié)牛頓第一定律一、對力與運動關(guān)系的認(rèn)識1.亞里士多德：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(1)理想實驗：讓小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始運動，小球?qū)ⅰ皼_”上另一斜面。如果沒有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度；減小第二個斜面的傾角，小球仍將達(dá)到原來的高度，但它要運動得遠(yuǎn)些；由此推斷，若將第二個斜面放平，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運動下去。如圖所示。伽利略理想實驗的魅力不僅體現(xiàn)在實驗本身，更體現(xiàn)在實驗的獨特方法：在實驗事實的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的假設(shè)、外推。(2)結(jié)論：力不是維持物體運動的原因。3.笛卡兒：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?！纠?】在自然界中，物體的運動是多種多樣、豐富多彩的。不同的運動形式有區(qū)別，也有相互一致的地方。例如，從受力情況看，運動的物體可能受恒力作用、也可能受變力作用；從運動軌跡看，運動軌跡可能是直線、也可能是曲線。關(guān)于力和運動，下列說法正確的是（）A．有力作用在物體上，物體一定運動B．撤去力，運動的物體一定會停下來C．力是維持物體運動的原因D．力是改變物體運動狀態(tài)的原因【答案】D【詳解】A．有力作用在物體上，物體不一定運動，如受平衡力而處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體，故A錯誤；BCD．力是改變物體運動的原因，不是維持物體運動的原因，故撤去力，運動的物體不一定會停下來，故BC錯誤，D正確。故選D?！踞槍τ?xùn)練1】伽利略創(chuàng)造的把實驗、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。利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是（）A．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置B．如果小球不受力，它將一直保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D．小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的運動狀態(tài)就容易改變【答案】A【詳解】A．根據(jù)題意，先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球上升高度一直增加，可推知，當(dāng)斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置，故A正確；BC．本實驗并不能得到力與運動狀態(tài)的關(guān)系，故BC錯誤；D．本實驗質(zhì)量是固定的，不能得到質(zhì)量與運動狀態(tài)之間的關(guān)系，故D錯誤。故選A。牛頓第一定律1.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(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)。2.意義：揭示了運動與力的關(guān)系，即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。3.物體運動狀態(tài)改變的三種情況：(1)速度的方向不變，大小改變。(2)速度的大小不變，方向改變。(3)速度的大小和方向同時改變。4.對牛頓第一定律需要進(jìn)一步注意的問題：(1)牛頓第一定律描述的狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，它是在伽利略理想實驗的基礎(chǔ)上加以科學(xué)推理和抽象得到的，不可能用實驗直接驗證，因此牛頓第一定律不是實驗定律。(2)牛頓第一定律的適用范圍為慣性參考系?！纠?】下列說法正確的是（）A．牛頓第一定律是科學(xué)家憑空想象出來的，沒有實驗依據(jù)B．牛頓第一定律無法用實驗直接驗證，因此是不成立的C．理想實驗的思維方法與質(zhì)點概念的建立一樣，都是一種科學(xué)抽象的思維方法D．由牛頓第一定律可知，靜止的物體一定不受外力作用【答案】C【詳解】AB．牛頓第一定律不是實驗得出的，是在大量實驗事實的基礎(chǔ)上通過推理而概括出來的，有著重要意義，故AB錯誤；C．理想實驗的思維方法與質(zhì)點概念的建立一樣，都是一種科學(xué)的抽象思維方法，故C正確；D．由牛頓第一定律可知，靜止的物體一定不受外力作用或受到的合外力為零，故D錯誤。故選C?！踞槍τ?xùn)練2】關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）A．牛頓第一定律是從實驗中直接得出的結(jié)論B．牛頓第一定律表明，物體的速度越大，慣性越大C．牛頓第一定律說明，力不是維持物體運動的原因D．如果物體不受力或者所受合外力為零，物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)【答案】C【詳解】A．牛頓第一定律不是從實驗中直接得出的結(jié)論，所以A錯誤；B．牛頓第一定律表明，物體的質(zhì)量越大，慣性越大，質(zhì)量是慣性的大小的唯一量度，所以B錯誤；C．牛頓第一定律說明，力不是維持物體運動的原因，所以C正確；D．如果物體不受力或者所受合外力為零，物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動，所以D錯誤；故選C。三、慣性與質(zhì)量1.慣性的“三性”普遍性一切物體皆有慣性，慣性是物體的固有屬性相關(guān)性慣性僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的受力或運動情況等無關(guān)唯一性質(zhì)量是慣性大小的唯一量度2.慣性的具體表現(xiàn)形式(1)當(dāng)物體不受外力或所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)不變。原來靜止的物體保持靜止，原來運動的物體保持原來的速度繼續(xù)運動。(2)當(dāng)物體受到外力作用時，慣性表現(xiàn)為改變運動狀態(tài)的難易程度，物體的慣性越大，它的運動狀態(tài)越難改變?！纠?】春秋末年齊國人的著作《考工記》中有“馬力既竭，辀猶能一取焉”，意思是馬對車不施加拉力了，車還能繼續(xù)向前運動，這是關(guān)于慣性最早的記述。下列說法正確的是（）A．“馬力既竭”時馬沒有了慣性 B．“馬力既竭”時車的慣性不變C．馬的拉力越大，車的慣性越大 D．馬車速度越大，車的慣性越大【答案】B【詳解】AB．慣性大小的唯一量度是質(zhì)量，與速度無關(guān)，“馬力既竭”時馬的慣性保持不變，不為0，故A錯誤，B正確；C．慣性大小的唯一量度是質(zhì)量，拉力不能改變車的慣性大小，故C錯誤；D．慣性大小的唯一量度是質(zhì)量，與車的速度大小無關(guān)，故D錯誤。故選B。【針對訓(xùn)練3】在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，小車上固定著盛滿水的碗．若突然發(fā)現(xiàn)碗中的水向右灑出，如圖所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運動，下列描述正確的是（）A．小車勻速向左運動B．小車一定突然向左加速運動C．小車可能突然向左減速運動D．小車可能突然向右減速運動【答案】D【詳解】A．若小車勻速向左運動，小車、碗、水速度相同且不變，三者無相對運動，水不會灑出，A錯誤；C．若小車原來向左勻速運動，突然向左減速運動，碗隨小車一起開始向左減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性，仍保持向左的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向左運動，水向左灑出，C錯誤；BD．若小車原來向左勻速運動，突然開始向左加速運動，碗隨小車開始向左加速，根據(jù)牛頓第一定律可知，碗中水由于慣性仍保持原來向左的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運動，水向右灑出；若小車原來向右勻速運動，突然向右減速運動，碗隨小車開始向右減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性仍要保持向右的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運動，水將向右灑出，B錯誤，D正確。故選D。1．伽利略通過理想斜面實驗推翻了亞里士多德的觀點：力是維持物體運動原因。實驗時，水平面上鋪上不同的材料，將小車由斜面體的同一高度靜止釋放，經(jīng)過一段時間小車停止時距離斜面體底端的距離不同。則下列說法正確的是（）A．通過該實驗直接得出了牛頓第一定律B．該實驗說明，質(zhì)量一定時作用力越小加速度越小C．如果小車與水平面間沒有摩擦力，則小車最終會停止D．實驗時，將小車由同一高度釋放是為了使小車到斜面體底端的速度相等【答案】D【詳解】A．牛頓第一定律不是實驗定律，A錯誤；B．牛頓第二定律表明，物體的質(zhì)量一定時，作用力越小加速度越小，B錯誤；C．摩擦力越小，則小球運動得越遠(yuǎn)，由此得出的結(jié)論是如果水平面光滑，小球受到的合外力為0，則小球?qū)⒀刂矫嬉恢边\動下去，C錯誤；D．控制小車從斜面同一高度滑下是為了讓小車滑到水平面時的初速度相同，D正確。故選D。2．伽利略做了兩個著名的“斜面實驗”，都是采用在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推理得出重要結(jié)論的方法。為了研究自由落體運動的規(guī)律，他讓銅球沿斜面滾下，利用滴水計時記錄銅球運動的時間，研究小球的質(zhì)量、斜面傾角等因素對銅球的運動的影響，如圖所示；在研究力和運動關(guān)系的時候，用兩個對接的斜面，一個斜面固定，讓小球從斜面上滾下，又滾上另一個傾角可以改變的斜面，如圖所示，斜面傾角逐漸改變至零。關(guān)于圖所示實驗，以下說法正確的是（

）A．只要斜面足夠長，小球就能運動到原來的高度B．只要摩擦足夠小，小球?qū)⒁恢边\動，不會停下來C．阻力不可能完全消除，斜面也不可能無限長，故其結(jié)果是不可信的D．該實驗是以可靠的事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而得出力不是維持物體運動的原因【答案】D【詳解】A．只要摩擦力足夠小，無論斜面多長，小球仍能運動到原來的高度，選項A錯誤；B．只有當(dāng)斜面傾角為零時，只要摩擦足夠小，小球才一直運動，不會停下來，選項B錯誤；C．雖然阻力不可能完全消除，斜面也不可能無限長，但是根據(jù)合理外推，得到的結(jié)果是可信的，選項C錯誤；D．該實驗是以可靠的事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而得出力不是維持物體運動的原因，選項D正確。故選D。3．下列對牛頓第一定律的理解正確的是（）A．地球上不存在不受力的物體，所以牛頓第一定律沒有實際意義B．不受力的物體運動狀態(tài)有可能改變C．公共汽車緊急剎車時乘客站著比坐著容易摔倒是因為站著比坐著慣性大D．慣性是指物體有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，與物體的運動狀態(tài)是否改變無關(guān)【答案】D【詳解】A．牛頓第一定律是在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的推理概括出來的科學(xué)理論，而不能直接通過實驗得出的，但能接受住實踐的檢驗，故A錯誤；B．不受力的物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，運動狀態(tài)不可能改變，故B錯誤；C．物體慣性大小僅與質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，故C錯誤；D．慣性是指物體有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，是物體固有屬性，與物體的運動狀態(tài)是否改變無關(guān)，故D正確。故選D。4．運動和力的關(guān)系，下列說法中正確的是（）A．靜止的物體一定不受力的作用B．物體的運動狀態(tài)改變時，一定受到了外力的作用C．物體運動的方向一定是它的受力方向D．作用在物體上的力消失后，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)運動【答案】BD【詳解】A．靜止的物體處于平衡狀態(tài)，也許不受力的作用，也許受平衡力的作用，但在現(xiàn)實生活中不受力的物體是不存在的，所以它一定受到平衡力的作用，故A錯誤；B．力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故物體的運動狀態(tài)改變時，一定受到了外力的作用，故B正確；C．物體運動的方向和受力的方向可以相同，也可以不同，故C錯誤；D．作用在物體上的力消失后，物體將保持原來的運動狀態(tài)不變，若物體原來是靜止的，則保持靜止?fàn)顟B(tài)，若物體原來是勻速直線運動，則物體將作勻速直線運動，故D正確。故選BD。5．關(guān)于牛頓第一定律，以下說法中正確的有（）A．牛頓第一定律是依靠實驗事實，直接歸納總結(jié)得出的B．牛頓第一定律是以可靠實驗為基礎(chǔ)，通過抽象出理想化實驗而得出的結(jié)論C．根據(jù)牛頓第一定律可知，力是維持物體運動的原因D．根據(jù)牛頓第一定律可知，力是改變物體速度的原因【答案】BD【詳解】AB．牛頓第一定律不是實驗定律，但它是以可靠實驗為基礎(chǔ)，通過抽象出理想化實驗而得出的結(jié)論，故A錯誤，B正確；CD．牛頓第一定律揭示了力與運動的關(guān)系，指出力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因，故C錯誤，D正確。故選BD。6．如圖所示，一個劈形物體A放在斜面上，A的各個表面光滑且上表面水平，在A的上表面上放置一個小球B，由靜止釋放A，則小球B在碰到斜面之前的運動軌跡是（）A．沿斜面向下的直線B．豎直向下的直線C．拋物線D．雙曲線【答案】B【詳解】小球原來靜止時受重力和支持力作用，其合力為零，當(dāng)劈形物體由靜止釋放，A應(yīng)沿斜面下滑，故B也將運動，運動狀態(tài)就要發(fā)生改變，但由于慣性，小球原來速度為零，沒有水平或其他方向上的速度，而A的上表面又光滑，除豎直方向可以有合力外，其他方向上沒有合力，加之力是使物體運動狀態(tài)改變的原因，小球只能在豎直方向上有運動，在碰到斜面之前，運動軌跡應(yīng)為一條直線，即豎直向下的直線，故B正確，ACD錯誤。故選B。7．羽毛球因為簡單易學(xué)，老少皆宜，從而被廣大人民群眾喜愛，下列與羽毛球運動有關(guān)的說法中，正確的是（）A．運動員在發(fā)球時，球拍對羽毛球的力和羽毛球?qū)η蚺牡牧Υ笮∠嗟菳．如果羽毛球在上升過程中受到的力全部消失，羽毛球?qū)㈧o止C．羽毛球在下落過程中，速度變快，慣性變大D．羽毛球在接觸球拍后方向改變，說明力是使物體運動的原因【答案】A【詳解】A．擊打羽毛球時，球拍對球的力與球?qū)η蚺牡牧κ且粚ο嗷プ饔昧?，二者大小相等，故A正確；B．羽毛球在上升過程中處于運動狀態(tài)，如果它受到的力全部消失，由牛頓第一定律可知，將做勻速直線運動，故B錯誤；C．慣性的大小只與物體的質(zhì)量的有關(guān)，與速度無關(guān)，故C錯誤；D．羽毛球在接觸球拍后方向改變，運動狀態(tài)改變，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故D錯誤。故選A。8．如圖，木塊豎立在小車上，隨小車一起以相同的速度向右做勻速直線運動。下列分析正確的是（）A．木塊沒有受到小車的摩擦力B．木塊運動速度越大，慣性也越大