高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律学案

4.1  牛顿第一定律

1．能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述。

2．能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出理想实验和相应的推理结论。

3．能准确表述牛顿第一定律（惯性定律），并能对定律有较为深入地理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性。

4．能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度

重点：能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出理想实验和相应的推理结

难点：能准确表述牛顿第一定律（惯性定律），并能对定律有较为深入地理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性。

【自主学习】

亚里士多德的观点

古希腊哲学家亚里士多德根据一些简单的生活经验认为力是___________________的原因。亚里士多德得出结论是必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。这一错误判断持续了近两千年，直到三百多年前，伽利略根据理想实验打破了凭直觉得出的力是________________的原因的错误观点对人们的束缚。

一、理想实验的魅力

1．伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上运动时，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面运动时，它的速度应该         。但是实际情况却是，即使沿水平面运动，球也越来越慢，最后停下来。伽利略认为，这是摩擦阻力作用的结果，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便会运动得越远。于是，他推断：若没有摩擦阻力，球将           。

2．伽利略为了说明他的思想，设计了一个如图所示的实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，小球将“冲”上另一个斜面，如果         ，小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要运动得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度时就会离得更远。于是他问道：若将第二个斜面斜面放平，球会到达多远的位置？结论显然是：球将永远运动下去，却不再需要什么力去推动。这就是说，力不是              的原因。

3．当然，我们不能消除一切阻力，也不能把第二个斜面做得无限长，所以伽利略的实验是个“理想实验”。

4．与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题，他指出：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，既不停下来也不偏离原来的方向。他还认为，这应该成为一个原理，它是人类整个自然观的基石。

二、牛顿第一定律——惯性定律

1．一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。这就是                     。

2．牛顿第一定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做          。牛顿第一定律又叫           。

3．因为不可能把自然界的任何物体完全孤立起来，也就是说，不受力作用的物体是不存在的，所以，牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证。但是，许许多多现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。

4．物体不受外力时所处的状态是匀速直线运动状态或静止，我们把这样的状态叫平衡状态，物体处于平衡状态的条件是物体受到的外力的合力为零。

5．物体运动状态的改变是因为受到力，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，物体运动状态的改变也就是物体           。或者说力是产生____________的原因。

6．牛顿第一定律的适用条件：             

三、惯性与质量

1．惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。

2．惯性只与物体的质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，________越大，惯性越大。

3．惯性是维持物体原来运动状态的原因。是表示运动状态变化的难易程度。力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态__________改变。

4．惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的说法。惯性与物体的受力情况_____与物体所处的运动状态____。

1．关于惯性，下列说法中正确的是（   ）

A．惯性是一切物质的基本属性         B．惯性的大小是用质量来量度的

C．物体之所以运动是因为有惯性       D．物体的惯性越大，其运动状态越难改变

2．伽利略的斜面实验证明了（   ）

A．要物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止

B．要物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动

C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D．物体不受外力作用时总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态

3．下列哪些物体的运动状态发生了变化（   ）

A．在空中匀速飘落的羽毛           Ｂ．水平面上匀速拐弯的自行车

C．水平轨道上匀加速起动的火车     Ｄ．绕地球匀速飞行的飞机

4．理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠事实和合理的推理相结合，可以深刻地揭示自然规律。以下实验中属于理想实验的是（   ）

A．平行四边形法则的科学探究    B．伽利略设想的对接光滑斜面实验

C．用打点计时器测物体的加速度  D．利用刻度尺的落体运动，测定人的反应时间的小实验

5．关于力和运动的关系，下列几种说法中正确的是（   ）

A．必须有力作用在物体上，物体才运动     B．没有力的作用，物体就要逐渐停下来

C．必须有力的作用，物体的速度才能改变   D．要保持速度不变，必须有力的作用

6．下列事例中，利用了物体的惯性的是（   ）

A．跳远运动员在起跳前的助跑运动    B．跳伞运动员在落地前打开降落伞

C．自行车轮胎有凹凸不平的花纹      D．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转

7．对物体的惯性有下面一些理解，你觉得哪个是正确的（   ）

A．汽车快速行驶时惯性大，因而刹车时费力，惯性与物体的速度大小有关

B．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在地球上惯性比在月球上大

C．加速运动时，物体有向后的惯性；减速运动时，物体有向前的惯性

D．不论在什么地方，不论运动状态如何，惯性是客观存在的，惯性的大小与物体的质量有关

8．火车在长直的轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到原处。这是因为（   ）

A．人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随火车一起向前运动

B．人跳起的瞬间，车厢的地板给人一个向前的力，推动他随火车一起运动

C．人跳起后，车继续前进，所以人落下偏后一些，只是时间很短，偏后的距离不易观察出来

D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度

9．在平直轨道上运动着的列车中，有一个光滑的水平桌面上放着一个小球，小球突然向后运动，则列车在做         运动；若列车做减速运动，小球将        运动；若列车突然向右拐弯，小球将______运动。

10．一个在韩国的旅游者，想来中国，他设想将自己悬挂在空中的热气球中，由于地球的自转，只要在空中停留几个小时，就可以到达中国，你认为这有可能实现吗?为什么?

1．下列运动的物体中，运动状态始终保持不变的是（   ）

A．匀速直线运动    B．匀变速直线运动    C．圆周运动    D．自由落体运动

2．关于牛顿第一定律，下面说法正确的是（   ）

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律

B．不受外力作用时，物体才具有惯性

C．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性

D．物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用

3．关于惯性，以下说法中正确的是（   ）

A．物体运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大

B．汽车突然时，车上的人向前倾，拐弯时人会向外甩，而车匀速前进时车上的人感觉平稳，说明突然减速和拐弯时有惯性，匀速运动时没有惯性

C．用同样大小的作用力，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大

D．在月球上举重比地球上容易，所以同一物体在地球上比在月球上惯性大

4．下列对运动的认识不正确的是（   ）

A．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动

B．伽利略认为力不是维持物体速度的原因

C．牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动

D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一速度，将保持这个速度继续运动下去。

5．关于惯性，以下说法中正确的是（   ）

A．人在走路时没有惯性，被绊倒时才会有惯性

B．百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来就没有惯性了

C．物体在不受外力作用时有惯性，受到外力作用后惯性就被克服了

D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关

6．歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了（   ）

A．减小重力，使运动状态保持稳定

B．增大速度，使运动状态易于改变

C．增大加速度，使状态不易变化

D．减小惯性，有利于运动状态的改变

7．如图所示，一个劈形物体M，各表面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（   ）

A．沿斜面向下的直线

B．竖直向下的直线

C．无规则曲线

D．抛物线

参考答案：

小试牛刀：

1．ABD

2．D

3．BCD

4．B

5．C

6．AD

7．D

8．D

9．加速运动，向前运动，向左运动

10．不能实现，由于惯性气球相对地面无水平方向的速度。

当堂检测：

1．A

2．ACD

3．C

4．A

5．D

6．D

7．B