1 牛顿第一定律
[学习目标] 1.了解科学家对“运动和力”认识的发展历程。2.理解牛顿第一定律的内容和意义(重难点)。3.明确惯性的概念,会用惯性解释有关现象,知道质量是惯性大小的唯一量度(重点)。
一、伽利略实验
1.亚里士多德的观点
亚里士多德从日常生活经验出发:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在某个地方,他得出结论,力是维持物体运动的原因。
2.伽利略的研究
(1)伽利略认为,运动的物体之所以会停下来是因为摩擦力的作用。
(2)理想斜面实验:如图所示,让静止的小球从第一个斜面滚下,冲上第二个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角,小球运动的距离增大,但所到达的高度相同。当第二个斜面放平,小球将永远运动下去。
(3)推理结论:力不是(填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。
(4)意义:伽利略的理想实验的本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉,抓住事物的本质。这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。
伽利略第一次确定了物理实验在物理研究中的基础地位。
3.笛卡儿的观点: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,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
4.牛顿在伽利略等人工作的基础上得出牛顿第一定律。伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。
(1)伽利略的理想实验是无法实现的。 ( √ )
(2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。 ( × )
(3)理想化的思想也是研究物理问题的重要方法。 ( √ )
例1 (2024·北京市延庆区高一期末)伽利略曾设计过一个斜面实验:让小球沿一个斜面从静止开始向下运动,小球将“冲”上另一个斜面;减小第二个斜面的倾角,重复实验,直至斜面最终变为水平。如图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片。关于小球在斜面上的运动说法正确的是 ( )
A.小球在第二个斜面上运动越来越慢,主要是摩擦作用的影响
B.该实验说明了物体的运动不需要力来维持
C.该实验完全是理想实验,是在思维中进行的,无真实的实验基础
D.该实验证明了力是维持物体运动的原因
答案 B
解析 小球在斜面上运动越来越慢,主要是重力作用的影响,摩擦作用影响很小,故A错误;该实验说明了物体的运动不需要力来维持,故B正确,D错误;该理想实验是以斜面实验真实的实验为基础,再通过合理逻辑推理得到的结果,故C错误。
二、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
说明:运动状态改变即速度发生变化,有三种情况:
(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改变。
2.对牛顿第一定律的理解
(1)定性揭示了力和运动的关系:
①力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
②物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态。
(2)牛顿第一定律无法用实验直接验证,它所描述的是一种理想状态,即不受外力的状态,但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。
(3)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
(1)牛顿第一定律是在伽利略和笛卡儿工作的基础上总结出来的。 ( √ )
(2)牛顿第一定律是从实验中直接得出的结论。 ( × )
(3)不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义。 ( × )
例2 (2023·济宁市高一期中)正在加速滑行的雪橇,如果所受外力突然消失,则雪橇 ( )
A.速度越来越快
B.速度越来越慢,最后停下来
C.立刻保持静止
D.做匀速直线运动
答案 D
解析 正在加速滑行的雪橇,如果所受外力突然消失,则雪橇做匀速直线运动。故选D。
三、惯性与质量
如图所示,公交车在运行时突然急刹车,车内乘客身体为什么会向前倾倒
答案 乘客随车一起运动,当急刹车时,车停止运动,乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动,而上半部分由于要保持原来的运动状态,故向前倾倒。
1.惯性:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。惯性是物体固有的,一切物体都有惯性。
2.物体惯性大小仅与质量有关,质量是物体惯性大小的唯一量度,惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素无关(填“有关”或“无关”)。
飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱,这是为什么
答案 减小飞机的质量以减小惯性,使飞机有较好的机动性。
(1)速度越大,物体的惯性越大。 ( × )
(2)受力越大,物体的惯性越小。 ( × )
(3)物体从竖直向上运动的气球上掉落后,立即向下运动。 ( × )
例3 (2024·大理市高一期末)下列说法正确的是 ( )
A.路面结冰后汽车不容易停下来,是因为结冰的路面使汽车惯性增大
B.汽车速度快时不容易停下来,是因为汽车速度越大其惯性越大
C.超载的汽车不容易停下来,是因为超载的汽车惯性较大
D.汽车停止运动时,因为没有速度,因此也就没有惯性
答案 C
解析 物体的惯性由质量决定,与速度、物体是否运动及路面的情况都没有关系,故A、B、D错误,C正确。
例4 如图所示,要将卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多种方案,方案一:一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球与球筒一起下落撞击水平面,假设球筒与水平面碰后速度立即变为0,下列说法正确的是 ( )
A.方案一利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来
B.方案一利用球筒的惯性,使羽毛球从下端出来
C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其从下端出来
D.方案二中球筒撞击水平面后速度变为0,其惯性随之消失
答案 A
解析 方案一中用力击打羽毛球筒的上端,球筒向下运动,利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来,故A正确,B错误;方案二中球与球筒一起下落撞击水平面,球筒与水平面碰后速度立即变为0,利用羽毛球的惯性,使其从下端出来,故C错误;惯性是物体本身的属性,与速度无关,故D错误。
课时对点练 [分值:100分]
1~6题每题8分,共48分
考点一 牛顿第一定律的理解
1.(2023·湖州市高一期末)用理想斜面实验推翻“力是维持物体运动的原因”观点的科学家是 ( )
A.牛顿 B.伽利略
C.亚里士多德 D.笛卡儿
答案 B
解析 伽利略利用理想斜面实验推翻“力是维持物体运动的原因”观点,故选B。
2.(2023·怒江高一期末)下列说法符合物理学史的是 ( )
A.亚里士多德认为,力不是维持物体运动的原因
B.伽利略通过理想实验得出:力是维持物体运动的原因
C.伽利略的理想实验毫无依据是凭空想象出来的
D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不可能直接用实验验证
答案 D
解析 亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因,伽利略通过理想实验得出,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,选项A、B错误;伽利略的理想实验是建立在实验的基础上通过逻辑推理得出来的,不是毫无依据凭空想象出来的,选项C错误;牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不可能直接用实验验证,选项D正确。
3.(2024·上海市长宁区延安中学高一期末)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非有作用力迫使它改变这种状态。这句话中,改变物体的“这种状态”就是改变物体的 ( )
A.质量 B.加速度
C.速度 D.惯性
答案 C
4.(多选)(2023·信阳市潢川一中高一期末)下列说法正确的是 ( )
A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止或匀速直线运动状态
B.伽利略的理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因
C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此物体只在不受外力时才有惯性
D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状态改变的原因
答案 BD
解析 物体只有不受外力或者所受合外力为零时,才能处于静止状态或匀速直线运动状态,故A错误;伽利略的理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因,故B正确;牛顿第一定律反映物体不受外力或所受外力的合力为零时的运动规律,物体在任何情况下都具有惯性,故C错误;牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,即惯性,又揭示了运动状态改变的原因,即力,故D正确。
考点二 惯性与质量
5.(2024·广东省高一期末)下列情况不可能出现的是 ( )
A.惯性很小的物体速度很大
B.质量很小的物体惯性很大
C.惯性很小的物体体积很大
D.惯性很大的物体受力很小
答案 B
解析 惯性是物体的固有属性,惯性的大小只与物体的质量有关,惯性的大小与物体的速度、体积、受力大小等因素无关。所以不可能出现的是质量很小的物体惯性很大,因此B项符合题意,故选B。
6.(2023·天津市南开区高一期末)关于惯性,下列说法中正确的是 ( )
A.汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,其惯性越大
B.相同的两个推车,载货质量大的更难使其停下来,表明质量大的物体惯性大
C.汽车转弯后前进方向发生了改变,表明物体速度方向改变,其惯性也随之改变
D.被抛出的小球,因为速度的大小和方向都发生了改变,所以其惯性也发生变化
答案 B
解析 惯性是物体本身的一种属性,任何物体都具有惯性,质量是物体惯性大小的唯一量度,惯性与物体的运动状态以及速度的大小和方向均无关,A、C、D错误,B正确。
7~10题每题10分,共40分
7.(2023·深圳市高一期末)安全气囊和安全带能够在汽车发生碰撞时减轻司乘人员受伤的程度,下列关于安全气囊和安全带在汽车发生碰撞时起到的作用说法正确的是 ( )
A.安全带减小了乘客的惯性
B.安全带减小了乘客的速度变化量
C.安全气囊减小了乘客的惯性
D.安全气囊延长了乘客碰撞时减速的时间
答案 D
解析 惯性只与物体的质量有关,质量不变,则惯性不变,故A、C错误;碰撞前后,无论是否有安全带,乘客的速度都从某一值减到零,即安全带不能减小乘客的速度变化量,故B错误;通过安全气囊的缓冲作用,延长了乘客碰撞时减速的时间,故D正确。
8.(多选)(2023·贵州省高一月考)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是 ( )
A.地球自西向东自转,你向上跳起来后,还会落到原地
B.物体惯性大小与物体的运动状态有关
C.安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险
D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力
答案 AC
解析 地球自西向东自转,你向上跳起来后,由于惯性,要保持原有的运动状态,因此还会落到原地,故A正确;物体的惯性大小与其运动状态无关,只与物体的质量有关,质量越大,物体所具有的惯性就越大,故B错误;安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险,故C正确;向上抛出的物体,在空中向上运动时,是因为物体具有惯性,而不是因为受到了向上的作用力,故D错误。
9.如图所示,在水平且足够长的上表面光滑的小车上,质量分别为2m、m的A、B两个物块随车一起以2 m/s的速度在水平地面上向右做匀速运动。若某时刻车突然停止,空气阻力不计,则下列说法正确的是 ( )
A.A与B可能会相碰
B.A与B不可能会相碰,因为B的质量较小,惯性较小,B比A的速度更大
C.由于A的质量较大,惯性较大,A、B间的距离逐渐减小,直至A与B相碰
D.由于惯性,A、B均保持2 m/s的速度做匀速运动,A与B不会相碰
答案 D
解析 因为小车上表面光滑,所以两个物块在水平方向上没有受到外力作用,当车突然停止时,由于惯性,两物块将保持2 m/s的速度不变而继续做匀速运动,不会相碰,故选D。
10.“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶,假设高铁上固定着盛满水的水杯。若发现水杯中的水突然向右洒出,如图所示,则关于高铁在此种情况下的运动,下列描述正确的是 ( )
A.高铁一定匀速向左运动
B.高铁可能突然向左加速运动
C.高铁可能突然向左减速运动
D.高铁可能突然向右加速运动
答案 B
解析 若高铁匀速向左运动,则水也匀速运动,速度相等,水不会从杯中洒出,故A错误;高铁突然向左加速,由于惯性,水还没有来得及加速,所以高铁向左的速度大于水向左的速度,可以出现题图所示情况,故B正确;高铁突然向左减速,由于惯性,水还没有来得及减速,所以高铁向左的速度小于水向左的速度,水向左洒出,故C错误;高铁突然向右加速,由于惯性,水还没有来得及加速,所以高铁向右的速度大于水向右的速度,水向左洒出,故D错误。
(12分)
11.如图所示,一个盛水的容器固定在一辆小车上,在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球,容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系) ( )
A.铁球向左,乒乓球向右
B.铁球向右,乒乓球向左
C.铁球和乒乓球都向左
D.铁球和乒乓球都向右
答案 A
解析 小车突然向右运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有向左运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比,铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的“水球”运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和小车向右运动,所以铁球相对小车向左运动;同理,由于与同体积的“水球”相比,乒乓球的质量小,惯性小,所以乒乓球相对小车向右运动,选项A正确。(共44张PPT)
DISIZHANG
第四章
1 牛顿第一定律
1.了解科学家对“运动和力”认识的发展历程。
2.理解牛顿第一定律的内容和意义(重难点)。
3.明确惯性的概念,会用惯性解释有关现象,知道质量是惯性大小的唯一量度(重点)。
学习目标
一、伽利略实验
二、牛顿第一定律
课时对点练
三、惯性与质量
内容索引
伽利略实验
一
1.亚里士多德的观点
亚里士多德从日常生活经验出发:必须 ,物体才能运动;没有力的作用,物体就要 ,他得出结论,力是____________
的原因。
有力作用在物体上
静止在某个地方
维持物体运动
2.伽利略的研究
(1)伽利略认为,运动的物体之所以会停下来是因为 的作用。
(2)理想斜面实验:如图所示,让静止的小球从第一个斜面滚下,冲上第二个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到 。减小第二个斜面的倾角,小球运动的距离增大,但所到达的高度 。当第二个斜面放平,小球将 。
摩擦力
原来的高度
相同
永远运动下去
(3)推理结论:力 (填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。
(4)意义:伽利略的理想实验的本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的 去掉,抓住事物的 。这种依据 把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。
伽利略第一次确定了物理实验在物理研究中的基础地位。
3.笛卡儿的观点:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以_____
沿 运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
4.牛顿在伽利略等人工作的基础上得出牛顿第一定律。伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。
不是
摩擦力
本质
逻辑推理
同一
速度
同一直线
(1)伽利略的理想实验是无法实现的。( )
(2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。( )
(3)理想化的思想也是研究物理问题的重要方法。( )
×
√
√
(2024·北京市延庆区高一期末)伽利略曾设计过一个斜面实验:让小球沿一个斜面从静止开始向下运动,小球将“冲”上另一个斜面;减小第二个斜面的倾角,重复实验,直至斜面最终变为水平。如图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片。关于小球在斜面上的运动说法正确的是
A.小球在第二个斜面上运动越来越慢,主要是摩擦作用的影响
B.该实验说明了物体的运动不需要力来维持
C.该实验完全是理想实验,是在思维中进行的,
无真实的实验基础
D.该实验证明了力是维持物体运动的原因
例1
√
小球在斜面上运动越来越慢,主要是重力作用的影
响,摩擦作用影响很小,故A错误;
该实验说明了物体的运动不需要力来维持,故B正确,
D错误;
该理想实验是以斜面实验真实的实验为基础,再通过合理逻辑推理得到的结果,故C错误。
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牛顿第一定律
二
1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持 状态或 状态,除非作用在它上面的力 。
说明:运动状态改变即速度发生变化,有三种情况:
(1)速度的方向不变, 改变。
(2)速度的大小不变, 改变。
(3)速度的 同时改变。
匀速直线运动
静止
迫使它改变这种状态
大小
方向
大小和方向
2.对牛顿第一定律的理解
(1)定性揭示了力和运动的关系:
①力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
②物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态。
(2)牛顿第一定律无法用实验直接验证,它所描述的是一种理想状态,即不受外力的状态,但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。
(3)揭示了一切物体都具有的一种 属性——惯性。因此牛顿第一定律也叫 定律。
固有
惯性
(1)牛顿第一定律是在伽利略和笛卡儿工作的基础上总结出来的。
( )
(2)牛顿第一定律是从实验中直接得出的结论。( )
(3)不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义。
( )
×
√
×
(2023·济宁市高一期中)正在加速滑行的雪橇,如果所受外力突然消失,则雪橇
A.速度越来越快
B.速度越来越慢,最后停下来
C.立刻保持静止
D.做匀速直线运动
例2
√
正在加速滑行的雪橇,如果所受外力突然消失,则雪橇做匀速直线运动。故选D。
返回
惯性与质量
三
如图所示,公交车在运行时突然急刹车,车内乘客身体为什么会向前倾倒
答案 乘客随车一起运动,当急刹车时,车停止运动,
乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动,而上半部分由于要保持原来的运动状态,故向前倾倒。
1.惯性:物体保持原来 状态或 状态的性质叫作惯性。惯性是物体 的,一切物体都有惯性。
2.物体惯性大小仅与 有关, 是物体惯性大小的唯一量度,惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素 (填“有关”或“无关”)。
梳理与总结
匀速直线运动
静止
固有
质量
质量
无关
飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱,这是为什么
思考与讨论
答案 减小飞机的质量以减小惯性,使飞机有较好的机动性。
(1)速度越大,物体的惯性越大。( )
(2)受力越大,物体的惯性越小。( )
(3)物体从竖直向上运动的气球上掉落后,立即向下运动。( )
×
×
×
(2024·大理市高一期末)下列说法正确的是
A.路面结冰后汽车不容易停下来,是因为结冰的路面使汽车惯性增大
B.汽车速度快时不容易停下来,是因为汽车速度越大其惯性越大
C.超载的汽车不容易停下来,是因为超载的汽车惯性较大
D.汽车停止运动时,因为没有速度,因此也就没有惯性
例3
√
物体的惯性由质量决定,与速度、物体是否运动及路面的情况都没有关系,故A、B、D错误,C正确。
如图所示,要将卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多种方案,方案一:一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球与球筒一起下落撞击水平面,假设球筒与水平面碰后速度立即变为0,下列说法正确的是
A.方案一利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来
B.方案一利用球筒的惯性,使羽毛球从下端出来
C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其从下端出来
D.方案二中球筒撞击水平面后速度变为0,其惯性随之消失
例4
√
方案一中用力击打羽毛球筒的上端,球筒向下运
动,利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来,故A
正确,B错误;
方案二中球与球筒一起下落撞击水平面,球筒与
水平面碰后速度立即变为0,利用羽毛球的惯性,使其从下端出来,故C错误;
惯性是物体本身的属性,与速度无关,故D错误。
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课时对点练
四
考点一 牛顿第一定律的理解
1.(2023·湖州市高一期末)用理想斜面实验推翻“力是维持物体运动的原因”观点的科学家是
A.牛顿 B.伽利略
C.亚里士多德 D.笛卡儿
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基础对点练
√
伽利略利用理想斜面实验推翻“力是维持物体运动的原因”观点,故选B。
2.(2023·怒江高一期末)下列说法符合物理学史的是
A.亚里士多德认为,力不是维持物体运动的原因
B.伽利略通过理想实验得出:力是维持物体运动的原因
C.伽利略的理想实验毫无依据是凭空想象出来的
D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不可能直接用实
验验证
1
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√
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3
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亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因,伽利略通过理想实验得出,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,选项A、B错误;
伽利略的理想实验是建立在实验的基础上通过逻辑推理得出来的,不是毫无依据凭空想象出来的,选项C错误;
牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不可能直接用实验验证,选项D正确。
3.(2024·上海市长宁区延安中学高一期末)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非有作用力迫使它改变这种状态。这句话中,改变物体的“这种状态”就是改变物体的
A.质量 B.加速度
C.速度 D.惯性
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√
4.(多选)(2023·信阳市潢川一中高一期末)下列说法正确的是
A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止或匀速直线运动
状态
B.伽利略的理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因
C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此物体只在不
受外力时才有惯性
D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状
态改变的原因
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物体只有不受外力或者所受合外力为零时,才能处于静止状态或匀速直线运动状态,故A错误;
伽利略的理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因,故B正确;
牛顿第一定律反映物体不受外力或所受外力的合力为零时的运动规律,物体在任何情况下都具有惯性,故C错误;
牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,即惯性,又揭示了运动状态改变的原因,即力,故D正确。
考点二 惯性与质量
5.(2024·广东省高一期末)下列情况不可能出现的是
A.惯性很小的物体速度很大
B.质量很小的物体惯性很大
C.惯性很小的物体体积很大
D.惯性很大的物体受力很小
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惯性是物体的固有属性,惯性的大小只与物体的质量有关,惯性的大小与物体的速度、体积、受力大小等因素无关。所以不可能出现的是质量很小的物体惯性很大,因此B项符合题意,故选B。
6.(2023·天津市南开区高一期末)关于惯性,下列说法中正确的是
A.汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,其惯性越大
B.相同的两个推车,载货质量大的更难使其停下来,表明质量大的物体惯
性大
C.汽车转弯后前进方向发生了改变,表明物体速度方向改变,其惯性也随
之改变
D.被抛出的小球,因为速度的大小和方向都发生了改变,所以其惯性也发
生变化
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惯性是物体本身的一种属性,任何物体都具有惯性,质量是物体惯性大小的唯一量度,惯性与物体的运动状态以及速度的大小和方向均无关,A、C、D错误,B正确。
7.(2023·深圳市高一期末)安全气囊和安全带能够在汽车发生碰撞时减轻司乘人员受伤的程度,下列关于安全气囊和安全带在汽车发生碰撞时起到的作用说法正确的是
A.安全带减小了乘客的惯性
B.安全带减小了乘客的速度变化量
C.安全气囊减小了乘客的惯性
D.安全气囊延长了乘客碰撞时减速的时间
1
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能力综合练
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惯性只与物体的质量有关,质量不变,则惯性不变,
故A、C错误;
碰撞前后,无论是否有安全带,乘客的速度都从某
一值减到零,即安全带不能减小乘客的速度变化量,故B错误;
通过安全气囊的缓冲作用,延长了乘客碰撞时减速的时间,故D正确。
8.(多选)(2023·贵州省高一月考)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是
A.地球自西向东自转,你向上跳起来后,还会落到原地
B.物体惯性大小与物体的运动状态有关
C.安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险
D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作
用力
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地球自西向东自转,你向上跳起来后,由于惯性,要保持原有的运动状态,因此还会落到原地,故A正确;
物体的惯性大小与其运动状态无关,只与物体的质量有关,质量越大,物体所具有的惯性就越大,故B错误;
安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险,故C正确;
向上抛出的物体,在空中向上运动时,是因为物体具有惯性,而不是因为受到了向上的作用力,故D错误。
9.如图所示,在水平且足够长的上表面光滑的小车上,质量分别为2m、m的A、B两个物块随车一起以2 m/s的速度在水平地面上向右做匀速运动。若某时刻车突然停止,空气阻力不计,则下列说法正确的是
A.A与B可能会相碰
B.A与B不可能会相碰,因为B的质量较小,惯性较
小,B比A的速度更大
C.由于A的质量较大,惯性较大,A、B间的距离逐渐减小,直至A与B相碰
D.由于惯性,A、B均保持2 m/s的速度做匀速运动,A与B不会相碰
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因为小车上表面光滑,所以两个物块在水平方向上
没有受到外力作用,当车突然停止时,由于惯性,两
物块将保持2 m/s的速度不变而继续做匀速运动,不会相碰,故选D。
10.“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶,假设高铁上固定着盛满水的水杯。若发现水杯中的水突然向右洒出,如图所示,则关于高铁在此种情况下的运动,下列描述正确的是
A.高铁一定匀速向左运动
B.高铁可能突然向左加速运动
C.高铁可能突然向左减速运动
D.高铁可能突然向右加速运动
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若高铁匀速向左运动,则水也匀速运动,速度相等,
水不会从杯中洒出,故A错误;
高铁突然向左加速,由于惯性,水还没有来得及加速,所以高铁向左的速度大于水向左的速度,可以出现题图所示情况,故B正确;
高铁突然向左减速,由于惯性,水还没有来得及减速,所以高铁向左的速度小于水向左的速度,水向左洒出,故C错误;
高铁突然向右加速,由于惯性,水还没有来得及加速,所以高铁向右的速度大于水向右的速度,水向左洒出,故D错误。
11.如图所示,一个盛水的容器固定在一辆小车上,在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球,容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)
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尖子生选练
A.铁球向左,乒乓球向右
B.铁球向右,乒乓球向左
C.铁球和乒乓球都向左
D.铁球和乒乓球都向右
√
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小车突然向右运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有
向左运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比,
铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速
度变化慢,而同体积的“水球”运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和小车向右运动,所以铁球相对小车向左运动;同理,由于与同体积的“水球”相比,乒乓球的质量小,惯性小,所以乒乓球相对小车向右运动,选项A正确。
返回1 牛顿第一定律
［学习目标］ 1.了解科学家对“运动和力”认识的发展历程。2.理解牛顿第一定律的内容和意义(重难点)。3.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象，知道质量是惯性大小的唯一量度(重点)。
一、伽利略实验
1.亚里士多德的观点
亚里士多德从日常生活经验出发：必须
，物体才能运动；没有力的作用，物体就要 ，他得出结论，力是 的原因。
2.伽利略的研究
(1)伽利略认为，运动的物体之所以会停下来是因为 的作用。
(2)理想斜面实验：如图所示，让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到 。减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离增大，但所到达的高度 。当第二个斜面放平，小球将 。
(3)推理结论：力 (填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。
(4)意义：伽利略的理想实验的本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的 去掉，抓住事物的 。这种依据 把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。
伽利略第一次确定了物理实验在物理研究中的基础地位。
3.笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以 沿 运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
4.牛顿在伽利略等人工作的基础上得出牛顿第一定律。伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。
(1)伽利略的理想实验是无法实现的。 ( )
(2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。 ( )
(3)理想化的思想也是研究物理问题的重要方法。 ( )
例1 (2024·北京市延庆区高一期末)伽利略曾设计过一个斜面实验：让小球沿一个斜面从静止开始向下运动，小球将“冲”上另一个斜面；减小第二个斜面的倾角，重复实验，直至斜面最终变为水平。如图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片。关于小球在斜面上的运动说法正确的是 ( )
A.小球在第二个斜面上运动越来越慢，主要是摩擦作用的影响
B.该实验说明了物体的运动不需要力来维持
C.该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础
D.该实验证明了力是维持物体运动的原因
二、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律的内容：一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的力 。
说明：运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：
(1)速度的方向不变， 改变。
(2)速度的大小不变， 改变。
(3)速度的 同时改变。
2.对牛顿第一定律的理解
(1)定性揭示了力和运动的关系：
①力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。
②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。
(2)牛顿第一定律无法用实验直接验证，它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。
(3)揭示了一切物体都具有的一种 属性——惯性。因此牛顿第一定律也叫 定律。
(1)牛顿第一定律是在伽利略和笛卡儿工作的基础上总结出来的。 ( )
(2)牛顿第一定律是从实验中直接得出的结论。 ( )
(3)不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义。 ( )
例2 (2023·济宁市高一期中)正在加速滑行的雪橇，如果所受外力突然消失，则雪橇 ( )
A.速度越来越快
B.速度越来越慢，最后停下来
C.立刻保持静止
D.做匀速直线运动
三、惯性与质量
如图所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？
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1.惯性：物体保持原来 状态或 状态的性质叫作惯性。惯性是物体 的，一切物体都有惯性。
2.物体惯性大小仅与 有关， 是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素 (填“有关”或“无关”)。
飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱，这是为什么？
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(1)速度越大，物体的惯性越大。 ( )
(2)受力越大，物体的惯性越小。 ( )
(3)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动。 ( )
例3 (2024·大理市高一期末)下列说法正确的是 ( )
A.路面结冰后汽车不容易停下来，是因为结冰的路面使汽车惯性增大
B.汽车速度快时不容易停下来，是因为汽车速度越大其惯性越大
C.超载的汽车不容易停下来，是因为超载的汽车惯性较大
D.汽车停止运动时，因为没有速度，因此也就没有惯性
例4 如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以有多种方案，方案一：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端；方案二：手持球筒，使球与球筒一起下落撞击水平面，假设球筒与水平面碰后速度立即变为0，下列说法正确的是 ( )
A.方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来
B.方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从下端出来
C.方案二利用羽毛球受到的重力，使其从下端出来
D.方案二中球筒撞击水平面后速度变为0，其惯性随之消失
答案精析
一、
1.有力作用在物体上 静止在某个地方 维持物体运动
2.（1）摩擦力 （2）原来的高度 相同
永远运动下去 （3）不是 （4）摩擦力 本质 逻辑推理
3.同一速度 同一直线
易错辨析
（1）√ （2）× （3）√
例1 B ［小球在斜面上运动越来越慢，主要是重力作用的影响，摩擦作用影响很小，故A错误；该实验说明了物体的运动不需要力来维持，故B正确，D错误；该理想实验是以斜面实验真实的实验为基础，再通过合理逻辑推理得到的结果，故C错误。］
二、
1.匀速直线运动 静止 迫使它改变这种状态 （1）大小 （2）方向 （3）大小和方向
2.（3）固有 惯性
易错辨析
（1）√ （2）× （3）×
例2 D ［正在加速滑行的雪橇，如果所受外力突然消失，则雪橇做匀速直线运动。故选D。］
三、乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒。
梳理与总结
1.匀速直线运动 静止 固有
2.质量 质量 无关
思考与讨论
减小飞机的质量以减小惯性，使飞机有较好的机动性。
易错辨析
（1）× （2）× （3）×
例3 C ［物体的惯性由质量决定，与速度、物体是否运动及路面的情况都没有关系，故A、B、D错误，C正确。］
例4 A ［方案一中用力击打羽毛球筒的上端，球筒向下运动，利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，故A正确，B错误；方案二中球与球筒一起下落撞击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，利用羽毛球的惯性，使其从下端出来，故C错误；惯性是物体本身的属性，与速度无关，故D错误。］第四章 运动和力的关系
作业30 牛顿第一定律
1~6题每题8分,共48分
考点一 牛顿第一定律的理解
1.(2023·湖州市高一期末)用理想斜面实验推翻“力是维持物体运动的原因”观点的科学家是 ( )
A.牛顿 B.伽利略
C.亚里士多德 D.笛卡儿
2.(2023·怒江高一期末)下列说法符合物理学史的是 ( )
A.亚里士多德认为,力不是维持物体运动的原因
B.伽利略通过理想实验得出:力是维持物体运动的原因
C.伽利略的理想实验毫无依据是凭空想象出来的
D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不可能直接用实验验证
3.(2024·上海市长宁区延安中学高一期末)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非有作用力迫使它改变这种状态。这句话中,改变物体的“这种状态”就是改变物体的 ( )
A.质量 B.加速度
C.速度 D.惯性
4.(多选)(2023·信阳市潢川一中高一期末)下列说法正确的是 ( )
A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止或匀速直线运动状态
B.伽利略的理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因
C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此物体只在不受外力时才有惯性
D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状态改变的原因
考点二 惯性与质量
5.(2024·广东省高一期末)下列情况不可能出现的是 ( )
A.惯性很小的物体速度很大
B.质量很小的物体惯性很大
C.惯性很小的物体体积很大
D.惯性很大的物体受力很小
6.(2023·天津市南开区高一期末)关于惯性,下列说法中正确的是 ( )
A.汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,其惯性越大
B.相同的两个推车,载货质量大的更难使其停下来,表明质量大的物体惯性大
C.汽车转弯后前进方向发生了改变,表明物体速度方向改变,其惯性也随之改变
D.被抛出的小球,因为速度的大小和方向都发生了改变,所以其惯性也发生变化
7~10题每题10分,共40分
7.(2023·深圳市高一期末)安全气囊和安全带能够在汽车发生碰撞时减轻司乘人员受伤的程度,下列关于安全气囊和安全带在汽车发生碰撞时起到的作用说法正确的是 ( )
A.安全带减小了乘客的惯性
B.安全带减小了乘客的速度变化量
C.安全气囊减小了乘客的惯性
D.安全气囊延长了乘客碰撞时减速的时间
8.(多选)(2023·贵州省高一月考)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是 ( )
A.地球自西向东自转,你向上跳起来后,还会落到原地
B.物体惯性大小与物体的运动状态有关
C.安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险
D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力
9.如图所示,在水平且足够长的上表面光滑的小车上,质量分别为2m、m的A、B两个物块随车一起以2 m/s的速度在水平地面上向右做匀速运动。若某时刻车突然停止,空气阻力不计,则下列说法正确的是 ( )
A.A与B可能会相碰
B.A与B不可能会相碰,因为B的质量较小,惯性较小,B比A的速度更大
C.由于A的质量较大,惯性较大,A、B间的距离逐渐减小,直至A与B相碰
D.由于惯性,A、B均保持2 m/s的速度做匀速运动,A与B不会相碰
10.“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶,假设高铁上固定着盛满水的水杯。若发现水杯中的水突然向右洒出,如图所示,则关于高铁在此种情况下的运动,下列描述正确的是 ( )
A.高铁一定匀速向左运动
B.高铁可能突然向左加速运动
C.高铁可能突然向左减速运动
D.高铁可能突然向右加速运动
(12分)
11.如图所示,一个盛水的容器固定在一辆小车上,在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球,容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系) ( )
A.铁球向左,乒乓球向右
B.铁球向右,乒乓球向左
C.铁球和乒乓球都向左
D.铁球和乒乓球都向右
答案精析
1.B 2.D 3.C 4.BD 5.B 6.B 7.D
8.AC ［地球自西向东自转，你向上跳起来后，由于惯性，要保持原有的运动状态，因此还会落到原地，故A正确；物体的惯性大小与其运动状态无关，只与物体的质量有关，质量越大，物体所具有的惯性就越大，故B错误；安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险，故C正确；向上抛出的物体，在空中向上运动时，是因为物体具有惯性，而不是因为受到了向上的作用力，故D错误。］
9.D ［因为小车上表面光滑，所以两个物块在水平方向上没有受到外力作用，当车突然停止时，由于惯性，两物块将保持2 m/s的速度不变而继续做匀速运动，不会相碰，故选D。］
10.B ［若高铁匀速向左运动，则水也匀速运动，速度相等，水不会从杯中洒出，故A错误；高铁突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以高铁向左的速度大于水向左的速度，可以出现题图所示情况，故B正确；高铁突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以高铁向左的速度小于水向左的速度，水向左洒出，故C错误；高铁突然向右加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以高铁向右的速度大于水向右的速度，水向左洒出，故D错误。］
11.A ［小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和小车向右运动，所以铁球相对小车向左运动；同理，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球的质量小，惯性小，所以乒乓球相对小车向右运动，选项A正确。］
