知識(shí)講解 牛頓第一定律

1、.牛頓第一定律 【學(xué)習(xí)目的】1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義，知道亞里士多德的觀點(diǎn)2.知道伽利略理想實(shí)驗(yàn)及推理方法3.明確慣性概念，知道慣性是物體的固有屬性【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)詮釋： 如圖甲所示，讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面假如沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨?假如第二個(gè)斜面傾斜角度較小如圖乙，小球在這個(gè)斜面上到達(dá)原來的高度就要通過更長(zhǎng)的路程，繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾斜角度，如圖丙，使它最終成為程度面，小球就再也達(dá)不到原來的高度，而沿程度面以恒定的速度持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去 伽利略的思想方法: 伽利略用“實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn) 伽利略的理想斜

2、面實(shí)驗(yàn)雖然是想象中的實(shí)驗(yàn)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想，它是建立在可靠的事實(shí)根底之上的以事實(shí)為根據(jù)，以抽象為指導(dǎo)，抓住主要因素，忽略次要因素，從而深化地提醒了自然規(guī)律要點(diǎn)二、牛頓第一定律的理解要點(diǎn)詮釋：牛頓總結(jié)了伽利略等人的工作，并提出了三條運(yùn)動(dòng)定律，統(tǒng)稱為牛頓運(yùn)動(dòng)定律. 牛頓第一定律： 1內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止 2對(duì)牛頓第一定律應(yīng)從以下幾個(gè)方面來理解： 明確了慣性的概念 定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，提醒了物體所具有的一個(gè)重要的屬性慣性，即物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)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

3、情況下都具有慣性因此牛頓第一定律又叫慣性定律 確定了力的含義 定律的后半句話“直到有外力迫使它改變這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止，實(shí)際上是對(duì)力的定義，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，這一點(diǎn)要實(shí)在理解 定性提醒了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 牛頓第一定律指出物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它描繪的只是一種理想狀態(tài)，而實(shí)際中不受外力作用的物體是不存在的，當(dāng)物體所受合外力為零時(shí)，其效果跟不受外力的作用一樣但是，我們不能把“不受外力理解為“合外力為零要點(diǎn)三、慣性與質(zhì)量要點(diǎn)詮釋：1慣性現(xiàn)象慣性現(xiàn)象到處可以見到，例如：如下圖，一個(gè)玻璃杯內(nèi)盛半杯水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋，用小棒猛擊塑料板，塑料板離杯飛

4、出，雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中 這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題?再如：如圖甲，小車上放置一個(gè)帶輪的木塊，使帶輪木塊與小車一起向右運(yùn)動(dòng)當(dāng)小車被擋板制動(dòng)時(shí)，觀察會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?又如：如圖乙，小車上豎直放置一個(gè)木塊，讓木塊隨小車沿著桌面向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車被擋板制動(dòng)時(shí)，車上的木塊向右傾倒 這是怎么回事呢? 這些都是慣性現(xiàn)象 2慣性：物體的這種保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性 【說明】慣性與是否受力無關(guān)，與速度大小無關(guān) 慣性的詳細(xì)表現(xiàn)形式有兩種： a當(dāng)物體不受外力或所受合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變?cè)瓉盱o止的物體保持靜止，原來運(yùn)動(dòng)的物體保持原來的速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng) b當(dāng)物體受到外力作用時(shí)，慣

5、性表現(xiàn)為改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度，物體的慣性越大，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變 3慣性與質(zhì)量 慣性的大小由什么決定呢?慣性的大小又意味著什么呢? 我們知道，推動(dòng)一輛自行車要比推動(dòng)一輛汽車容易得多這說明質(zhì)量越大的物體，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變，也就是說該物體的慣性越大；而質(zhì)量較小的物體，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較容易改變，也就是該物體的慣性較小即：質(zhì)量是物體慣性大小的量度，而一個(gè)物體慣性的大小，那么意味著改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度 對(duì)質(zhì)量的理解： 從物質(zhì)角度理解：質(zhì)量為物體所含物質(zhì)的多少 從慣性角度理解：質(zhì)量是決定物體慣性大小的唯一因素 【注意】慣性是一個(gè)重要的概念，在學(xué)習(xí)時(shí)，許多同學(xué)對(duì)慣性存在著一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：如認(rèn)為做勻速直線運(yùn)

6、動(dòng)的物體，才有慣性，做變速運(yùn)動(dòng)的物體沒有慣性；物體在勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)有慣性，一旦速度改變了就沒有慣性；或把慣性看成一種力，認(rèn)為物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是因?yàn)槭艿綉T性力；認(rèn)為物體的速度越大，物體的慣性就越大等等其實(shí)慣性是一切物體的固有屬性，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及是否受力沒有關(guān)系，僅由物體的質(zhì)量決定要點(diǎn)四、理解慣性和慣性定律 要點(diǎn)詮釋： 1對(duì)慣性定律的理解 牛頓第一定律提醒了一切物體都具有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，即一切物體都具有慣性同時(shí)，牛頓第一定律還定性地指出了力的動(dòng)力學(xué)意義：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即改變速度的原因物體在速度發(fā)生改變時(shí)，就有加速度因此也可以說：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因不

7、能認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)的原因，也不能認(rèn)為有力就有運(yùn)動(dòng)，沒有力就沒有運(yùn)動(dòng)，更不能認(rèn)為物體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)一定受到那個(gè)方向的力的作用 2對(duì)慣性的理解 慣性是物體的固有屬性：一切物體都具有慣性 慣性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)：不管物體處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，慣性總是存在的，當(dāng)物體原來靜止時(shí)，它一直“想保持這種靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，它一直“想以那一時(shí)刻的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng) 慣性與物體是否受力無關(guān)，與物體速度大小無關(guān)，僅由物體的質(zhì)量決定要點(diǎn)五、理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的表現(xiàn)形式要點(diǎn)詮釋： “速度是描繪物體運(yùn)動(dòng)快慢程度的物理量，即是描繪物體“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量因此，“物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變即是“物體速度改變，有以下幾種表

8、現(xiàn)形式： 1速度v的大小改變而方向不變； 2速度v的大小不變而方向改變； 3速度v的大小和方向都發(fā)生改變； 4物體運(yùn)動(dòng)的位移非均勻地增加或減少； 5物體運(yùn)動(dòng)的軌跡發(fā)生彎曲要點(diǎn)六、利用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象要點(diǎn)詮釋：運(yùn)用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象時(shí)，通?？砂聪旅娴牟襟E考慮解析： 1明確研究的物體原來處在怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2當(dāng)外力作用在該物體的某一部分或外力作用在與該物體有關(guān)聯(lián)的其他物體上時(shí)，這一部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況 3該物體由于慣性將保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷最后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象【例】2019年1月在南京舉行的全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)上，山東選手刑慧娜與金牌失之交臂，據(jù)報(bào)道原因是刑慧娜在奔跑的過程中和別人發(fā)生了絆腳現(xiàn)象從生活的

9、經(jīng)歷我們知道，在路上跑的人被絆倒時(shí)，和慢走的人滑倒時(shí)，會(huì)發(fā)生不同現(xiàn)象試根據(jù)所學(xué)知識(shí)完成下表跑的人慢走的人絆倒時(shí)的現(xiàn)象上身向前趴著倒下上身向后仰著倒下原因分析 【解析】跑的人被絆倒時(shí)，腳因受力停頓了運(yùn)動(dòng)，而身體上半部分由于慣性繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，上身快而下身慢，故向前趴著倒下；慢走人的前腳落地前同時(shí)參與隨身體向前的勻速運(yùn)動(dòng)和繞關(guān)節(jié)向前的圓周運(yùn)動(dòng)，速度的程度分量大于身體的速度正常行走時(shí)，前腳落地后受摩擦阻力作用速度馬上減為零，隨即后腳撤去支撐，后腳抬起且節(jié)奏均勻滑倒時(shí)，多是前腳落地受摩擦力缺乏，速度未能迅速減小為零，但后腳按節(jié)奏抬起撤去支撐，前腳向前滑動(dòng)的速度大于上半身因慣性保持的速度，而造成向后仰著摔

10、下【典型例題】類型一、理想實(shí)驗(yàn)例1、關(guān)于伽利略理想實(shí)驗(yàn)，以下說法正確的選項(xiàng)是 A完全是理想的，沒有事實(shí)為根底B是以可靠事實(shí)為根底的，經(jīng)科學(xué)抽象，深化反映自然規(guī)律的C沒有事實(shí)為根底，只是理想推理D以上說法都不對(duì)【答案】B【解析】伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過科學(xué)抽象，能深化反映自然規(guī)律?！究偨Y(jié)升華】理想實(shí)驗(yàn)只是不能通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，但只要是建立在可靠事實(shí)根底上，就能提醒自然規(guī)律。舉一反三【變式】科學(xué)思維和科學(xué)方法是我們認(rèn)識(shí)世界的根本手段，在研究和解決問題過程中，不僅需要相應(yīng)的知識(shí)，還要注意運(yùn)用科學(xué)的方法。理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深化地反映自然規(guī)律，伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)如下圖，其中有一個(gè)是經(jīng)歷事實(shí)，其余是推論。減

11、小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要到達(dá)原來的高度； 兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面；假如沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫诺母叨?；繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成程度面，小球要沿程度面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng). 請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列_只要填寫序號(hào)即可。在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的那么是理想化的推論，以下關(guān)于事實(shí)和推論的分類正確的選項(xiàng)是_。A.是事實(shí)，是推論 B.是事實(shí)，是推論C.是事實(shí)，是推論 D.是事實(shí)，是推論【答案】 B【解析】該實(shí)驗(yàn)是讓一個(gè)靜止的小球從一個(gè)斜面滾下，滾上另一個(gè)對(duì)接的斜面。假如沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?/p>

12、滾下時(shí)的高度，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的根底上進(jìn)展合理的推論：逐步減小傾角，直至程度，小球?qū)⒀爻潭让嬉院愣ǖ乃俣冗\(yùn)動(dòng)下去。所以理想實(shí)驗(yàn)設(shè)想的步驟順序應(yīng)該是：。其中是事實(shí)，是推論。類型二、對(duì)牛頓第一定律的理解例2、如下圖，在一輛外表光滑且足夠長(zhǎng)的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球m1m2，兩小球原來隨車一起運(yùn)動(dòng)當(dāng)車突然停頓時(shí)，假設(shè)不考慮其他阻力，那么兩個(gè)小球 A一定相碰 B一定不相碰 C不一定相碰 D無法確定【答案】B【解析】小車外表光滑，因此球在程度方向上沒有受到外力作用原來兩球與小車有一樣速度，當(dāng)車突然停頓時(shí)，因?yàn)閼T性，兩小球的速度不變，所以不會(huì)相碰【總結(jié)升華】當(dāng)物體不受外力，或所受合外力為零時(shí)，物體都

13、將保持原來的速度運(yùn)動(dòng)這是物體具有慣性的原因舉一反三【變式】以下說法正確的選項(xiàng)是 A假如物體在運(yùn)動(dòng)，那么它一定受到力的作用 B力是使物體做變速運(yùn)動(dòng)的原因C撤去作用力，運(yùn)動(dòng)的物體最終總要停下來 D力只能改變物體運(yùn)動(dòng)速度的大小【答案】B【解析】運(yùn)動(dòng)的物體不一定受到力的作用，可能物體具有速度，由于慣性，物體可以一直運(yùn)動(dòng)。撤去力，物體有可能保持原來的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)。力不僅可以改變速度的大小還可以改變速度的方向。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。類型三、慣性與質(zhì)量例3、關(guān)于物體的慣性，以下說法正確的選項(xiàng)是 A.只有處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體才具有慣性B.物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其慣性也不斷變化C.慣性的大

14、小和物體的速度有關(guān)，速度大慣性大D.質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度【答案】D【解析】慣性是指物體保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，一切物體都有慣性，物體的慣性和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況無關(guān)，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，選項(xiàng)D正確?！究偨Y(jié)升華】慣性是物體本身固有的屬性。慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，與物體所處的狀態(tài)沒有關(guān)系。舉一反三【變式1】以下關(guān)于慣性及有關(guān)現(xiàn)象的說法中正確的選項(xiàng)是： A.人在走路時(shí)沒有慣性，被絆倒時(shí)才有慣性B.物體在不受外力作用時(shí)有慣性，受到外力作用后慣性就改變了C.參加百米賽跑的運(yùn)發(fā)動(dòng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不能立即停下來，是由于慣性D.向上拋出的球，受的重力向下，但還向上運(yùn)動(dòng)，也是

15、由于慣性的緣故【答案】CD【解析】慣性是物體的根本屬性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體所處的狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)情況、受力情況都無關(guān)，故A、B錯(cuò)誤；C、D選項(xiàng)所述的現(xiàn)象都是慣性的緣故，故C、D正確?！咀兪?】以下說法正確的選項(xiàng)是 A擲出的鉛球速度不大，所以其慣性很小，可以用手去接 B用力打出乒乓球速度很大，因此其慣性很大，不能用手去接 C一樣的兩輛車，速度大的比速度小的難以停下，是因?yàn)樗俣却蟮能噾T性大 D一樣的兩輛車，速度大的比速度小的難以停下，是因?yàn)樗俣却蟮能嚑顟B(tài)變化大【答案】D【解析】因?yàn)閼T性的大小僅由質(zhì)量來決定，鉛球質(zhì)量很大，其慣性大，盡管速度不大，但是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)很難改變。故不能用手接而乒乓球

16、那么與其相反，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，盡管速度大，也可以用手去接這一點(diǎn)同學(xué)們都有經(jīng)歷，所以A、B是錯(cuò)誤的對(duì)于C、D，一樣的兩輛車慣性一樣，要讓速度大的車停下來，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化大，因此較難，故D正確【高清課程：牛頓第一定律 例1】【變式3】以下說法正確的選項(xiàng)是 A慣性是只有物體在勻速運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)才表現(xiàn)出來的性質(zhì)B物體的慣性是指物體不受外力作用時(shí)仍保持原來直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)C物體不受外力作用時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，有慣性；受外力作用時(shí)，不能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，因此就無慣性D慣性是物體的屬性，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和是否受力無關(guān)【答案】D類型四、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的表現(xiàn)形式例4、假如物體

17、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，說明該物體 A速度方向一定發(fā)生了變化 B速度大小一定發(fā)生了變化 C加速度一定發(fā)生了變化 D受到的合外力一定不為零【答案】D【解析】物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化一定是它的速度發(fā)生變化，可能是速度大小、也可能是速度方向、還有可能是二者一起發(fā)生變化，既然物體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化，物體一定產(chǎn)生了加速度由牛頓第一定律知，物體所受合外力一定不為零，使物體速度發(fā)生改變，但有可能是勻變速運(yùn)動(dòng)，速度不斷變化，加速度不變，應(yīng)選D【總結(jié)升華】弄清物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的表現(xiàn)形式是解決此題的關(guān)鍵舉一反三【變式1】如下圖俯視圖，以速度v勻速行駛的列車車廂內(nèi)有一光滑程度桌面，桌面上的A處有一小球假設(shè)車廂中的旅客突然發(fā)現(xiàn)

18、小球沿圖中虛線由A向B運(yùn)動(dòng)那么由此可判斷列車 A減速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 B減速行駛，向北轉(zhuǎn)彎 C加速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 D加速行駛，向北轉(zhuǎn)彎【答案】A【解析】此題考察了慣性的概念由牛頓第一定律可知，小球在程度桌面向前勻速運(yùn)動(dòng)小球的運(yùn)動(dòng)以車為參考系，小球按圖示軌跡運(yùn)動(dòng)由于小球勻速運(yùn)動(dòng)，判斷車的運(yùn)動(dòng)時(shí)以小球?yàn)閰⒖枷?，由圖可知，列車相對(duì)小球向南運(yùn)動(dòng)，同時(shí)車相對(duì)小球沿車運(yùn)動(dòng)的反方向運(yùn)動(dòng)，故知車做減速運(yùn)動(dòng)所以選項(xiàng)A正確【變式2】如下圖，一個(gè)劈形物體A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上外表程度，在上外表上放一個(gè)光滑的小球B，劈形物體從靜止開場(chǎng)釋放，那么小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是 A沿斜面向下的直線 B豎直向下的

19、直線 C無規(guī)那么曲線 D拋物線【答案】B【解析】此題考察力和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的關(guān)系力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，物體不受力將保持原來的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由于劈形物體A各面均光滑，所以小球B在程度方向上不受力作用，故小球B在程度方向上將保持“靜止?fàn)顟B(tài)，小球B由于在豎直方向上受到重力和物體A的支持力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變做豎直方向的運(yùn)動(dòng)【高清課程：牛頓第一定律 例4】【變式3】做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，假如下落過程中某時(shí)刻重力突然消失，物體的運(yùn)動(dòng)情況將是 A懸浮在空中不動(dòng)B速度逐漸減小C保持一定速度向下勻速直線運(yùn)動(dòng)D無法判斷【答案】C類型五、利用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象例5、在車廂的頂板上用細(xì)繩掛著一個(gè)小球，如