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3.4牛顿第一定律
学习目标
1.能运用实验加推理的方法得出牛顿第一定律。
2.了解力与运动之间的关系。确认力并非维持物体运动的原因,而是改变物体
运动状态的原因。
3.知道惯性的概念,确认一切物体都具有惯性,并能用惯性知识解释有关现象。知
道惯性只与物体的质量有关,与速度和运动状态等因素无关。
02预习导学
一、牛顿第一定律
牛顿总结了伽利略等人的研究成果,进一步得出:一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是著名的牛顿第一定律。
(3)理解牛顿第一定律,应注意从以下四个方面入手
①“一切”说明该定律对于所有物体都是普遍适用的,不是特殊现象。
②“没有受到外力作用”是指定律成立的条件。
③“总”指的是总是这样,没有例外。
④“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说,物体如果不受外力作用,原来静止的物体仍保持静止状态,而原来处于运动状态的物体会保持原来速度的大小和方向，做匀速直线运动。
二、力和运动的关系
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。
三、惯性
1.惯性的概念
牛顿第一定律告诉我们,一切物体都具有保持原来的运动状态不变的性质,即原来静止的物体,保持静止状态,原来匀速直线运动的物体,保持匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。因此,牛顿第一定律也叫做惯性定律。
2.惯性现象
在生活中我们经常遇到惯性现象,例如:当汽车突然起动时,车上乘客的脚已随车向前运动,而身体的上部由于惯性还要保持静止状态,这时乘客就要向后倒;反之,当汽车突然刹车时,车上的乘客会向前倾。
注意：
①一切物体都具有惯性,是指无论是固体、液体还是气体,无论物体质量大还是小,无论是静止还是运动,无论受力还是不受力,都具有惯性。惯性是自然界中一切物体的固有属性。
②惯性大小是由物体的质量决定的，质量越大,惯性越大,而与物体的运动状态、形状、所处位置等因素无关。
③惯性是物体的一种属性,它不是力。力是物体对物体的作用,发生力的作用时,必然要涉及两个相互作用的物体,单独一个物体不会出现力的作用。惯性是每个物体都具有的,不需要两个物体的相互作用,惯性只有大小,没有方向。所以描述惯性现象时,只能说“物体具有惯性”或者说“由于惯性”,而不能说“惯性力”“惯性作用”或“受到惯性作用”等。
（二）即时练习：
【小试牛刀1】如图是足球运动员踢足球时的情景，下列说法正确的是（ ）
A．球被脚踢出去，说明只有球才受到力的作用
B．脚踢球使球飞出去，说明力是物体运动的原因
C．足球在空中飞行过程中，运动状态一定发生改变
D．空中飞行的足球，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动
【答案】C
【解答】解：
A、由于力的作用是相互的，球被脚踢出去的同时，脚受到球的反作用力。此选项错误；
B、脚踢球，使球飞出去，说明力可以改变物体的运动状态。此选项错误；
C、足球在空中运动过程中，受到竖直向下的重力与空气的阻力，这两个力不是平衡力，所以足球的运动状态一定发生改变。此选项正确；
D、空中飞行的足球，若它所受的力全部消失，它将保持原来的运动状态，沿原来的方向做匀速直线运动。此选项错误。
故选：C。
【小试牛刀2】如图，放在粗糙水平面上的木箱，受到两个水平拉力F1、F2的作用，下列分析正确的是（ ）
A．若木箱保持静止状态，则F1一定等于F2
B．若木箱保持静止状态，则F1一定小于F2
C．若木箱向右做匀速直线运动，则F1一定等于F2
D．若木箱向左做匀速直线运动，则F1一定大于F2
【答案】D
【解答】解：AB、当物体静止在水平面上，物体可能有运动的趋势，可能没有运动趋势。当物体没有运动趋势时，水平方向上只受两个水平拉力F1、F2作用，这两个力是平衡力，大小一定相等；当物体有运动趋势时，此时物体受到拉力F1、F2和摩擦力作用，这三个力是平衡力，F1一定不等于F2．可能F1大，也可能F2大，故AB错误。
CD、当物体向右匀速直线运动时，物体受到向左的摩擦力，F2和F1、摩擦力是平衡力，则F2一定大于F1．
当物体向左匀速直线运动时，物体受到向右的摩擦力，F2和F1、摩擦力是平衡力，则F1一定大于F2．故C错误，D正确。
故选：D。
【小试牛刀3】如图所示，水平公路上向前行驶的汽车中，有一竖直悬挂的小球突然向后摆，以下说法正确的是（ ）
A．汽车一定在向前加速运动
B．汽车有可能在向前做匀速运动
C．汽车有可能在向前减速运动
D．小球此时惯性比静止时要大
【答案】A
【解答】解：ABC、竖直悬挂的小球开始随车一起向前运动，当汽车突然加速运动时，竖直悬挂的小球由于惯性仍保持原来的运动状态，所以会向后倾，故A正确、BC错误；
D、小球此时的质量和其静止时的质量相等，所以小球此时惯性和静止时一样大，故D错误。
故选：A。
03题型精讲
【题型一】牛顿第一定律
【典型例题1】滑板是一项很“酷”的运动。当小科以速度v冲到斜坡的图中位置时，若外力全部消失，则小科与滑板将（ ）
A．在最高点停下来
B．斜向上匀速直线运动
C．沿斜坡自由滑下来
D．水平方向匀速直线运动
【答案】B
【解答】解：当小科以速度v冲到斜坡的图中位置时（还没有到斜坡顶端），若外力全部消失，根据牛顿第一定律可知，他将保持这一瞬间的运动状态不变，即小科与滑板将斜向上做匀速直线运动。
故选：B。
【典型例题2】如图所示，a点到b点是小球被抛出后在空中的运动轨迹，小球在b点的速度为v。如果小球在b点突然受到的所有力都消失了，则小球将沿以下哪条轨迹运动（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】B
【解答】解：
根据牛顿第一定律可知，正在运动的物体，所受的外力如果同时消失，物体将保持外力消失瞬间的速度和方向永远运动下去；
当小球被抛出后运动到最高点b时，小球在水平方向上有一定的速度v，所以，若小球在b点受到的所有力都消失时，由牛顿第一定律可知，小球将会沿水平方向（即轨迹2）做匀速直线运动。
故选：B。
【对点训练1】如图所示，若小球向右摆动到最高点时，绳子断裂，此后小球的运动情况是（忽略空气阻力）（ ）
A．加速直线下落
B．匀速直线上升
C．匀速直线斜向上运动
D．沿水平方向向右做匀速直线运动
【答案】A
【解答】解：若小球向右摆动到最高点时，绳子断裂，忽略空气阻力，小球此时只受重力的作用，而重力的方向竖直向下，所以小球将加速直线下落。
故选：A。
【题型二】力与运动的关系的应用
【典型例题3】
如图所示，光滑水平面上的小车在拉力F的作用下运动，在拉力逐渐减小的过程中，小车的速度将（ ）
A．逐渐减小 B．逐渐增大
C．保持不变 D．先减小，后增大
【答案】B
【解答】解：因为光滑水平面没有摩擦力，所以当此物体持续受到一个沿水平向右的力的作用时，物体的速度将增大；拉力逐渐减小，加速度减小，但是物体受到的合力仍向右与速度方向相同，所以小车的速度会继续增大。故B正确。
故选：B。
【典型例题4】下列物体重力最接近10N的是（ ）
A．一个中学生 B．一本科学课本
C．一块普通橡皮 D．一瓶1L的矿泉水
【答案】D
【解答】解：重10N的物体的质量m＝＝＝1kg；
A.一个中学生的质量约50kg，不符合要求；
B.一本科学课本的质量约0.3kg，不符合要求；
C.一块普通橡皮的质量约为15g，不符合要求；
D.一瓶1L的矿泉水的质量约为1kg，符合要求。
故选：D。
【对点训练2】学校组织了“文史理不分家”的跨学科项目化学习，让同学们通过收集资料的过程进一步提高对于力学的认识和思考。
《墨经•经上》对力的定义：“力，形之所以奋也”，意为力是改变物体运动状态的原因。以下支持这一观点的事例是（ ）
A．水平抛出的皮球成一条弧线落回地面
B．用力拉弓，把弓拉弯
C．弹簧测力计下挂上重物后弹簧变长
D．被踢的足球离开脚后仍能继续前进
【答案】A
【解答】解：A、水平抛出的皮球成一条弧线落回地面，是因为皮球受重力的作用，是重力改变了皮球的运动状态，故A符合题意。
BC、用力拉弓，把弓拉弯、弹簧测力计下挂上重物后弹簧变长都是力改变了物体的形状，故BC不合题意。
D、被踢的足球离开脚后不再受到踢力作用，之所以仍能继续向前运动，是因为足球具有惯性，故D不合题意。
故选：A。
04体系构建
05记忆清单
一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是著名的牛顿第一定律。强化训练
1．滑板是一项很“酷”的运动。某同学以速度v冲出斜坡后，他与滑板将（ ）
A．在最高点停下来 B．斜向上匀速直线运动
C．曲线运动落到地面 D．沿斜坡滑回地面
【答案】见试题解答内容
【解答】解：某同学以速度。冲出斜坡后，他与滑板受到竖直向下的重力，将曲线运动落到地面。
故选：C。
2．当小明荡秋千运动到右端最高点时，如果此时受到的力全部消失，他将会处于怎样的运动状态呢？你认为其中正确的是（ ）
A．
做匀速圆周运动
B．
做匀速直线运动
C．
保持静止状态
D．
继续来回摆动
【答案】C
【解答】解：当小明荡秋千运动到右端最高点时，此时他的速度为零，若此时受到的力全部消失，根据牛顿第一定律可知，他将会处于静止状态。
故选：C。
3．如图所示，一个小球被竖直抛向空中，上升过程中经过A点到达最高点B点。如果小球到达A点处时，所受的力突然全部消失，它将（ ）
A．立即静止在空中A点
B．继续向上运动一段，最后静止在B点处
C．以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点
D．继续向上运动一段，到达B点处后匀速直线向下运动
【答案】C
【解答】解：根据牛顿第一定律我们知道，物体不受外力作用时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动，速度的大小和方向都不改变；因此当小球上升到A点处时，所受的力突然全部消失，即小球不受任何力的作用，小球由于惯性，以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点；故ABD错误，C正确。
故选：C。
4．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为m1、m2的两个小球，随车一起做匀速直线运动。当车突然停止运动，则两小球（设车无限长，其他阻力不计）（ ）
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．若m1＜m2，则肯定相碰 D．无法确定是否相碰
【答案】B
【解答】解：车停止前，两个小球和小车一起做匀速直线运动，并且两个小球和小车具有共同的速度，当小车突然停止时，由于小球在光滑接触面上，因此两个小球由于惯性，还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，因此两个小球间的距离不变，一定不会相碰。
故选：B。
5．如图所示，细绳上端固定在O点，下端系一个小球，小球在水平面内做圆周运动。假如从某一时刻起，细绳断裂，且小球所受的一切外力同时消失那么小球将（ ）
A．做匀速直线运动 B．立即停止运动
C．运动越来越慢 D．仍做圆周运动
【答案】A
【解答】解：当细绳断裂，且小球所受的一切外力同时消失时，根据牛顿第一定律，小球将做匀速直线运动。之所以不会静止，是因为小球原来具有一定的运动速度，没有任何外力可以改变它的运动状态。
故选：A。
6．如图小球从斜面自由滑下，运动到O点时，所有外力都消失，小球的运动路径是（ ）
A．沿OA运动 B．沿OB运动 C．沿OC运动 D．沿OD运动
【答案】D
【解答】解：根据牛顿第一定律可知，一切物体在没有受外力作用时，静止的将保持静止，运动的将保持匀速直线运动，当小球受到的一切外力同时消失时，它将保持原来的运动状态，继续向前做匀速直线运动；
故选：D。
7．在学习牛顿第一定律的时候，我们做了如图所示实验。下列有关叙述正确的是（ ）
A．每次实验时，控制初速度相同的方法是保持斜面角度相同
B．实验中运动的小车会停下来，但也有可能小车滑出板外，处理方法：可以将每次实验下滑的高度降低
C．实验表明，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越近
D．根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
【答案】B
【解答】解：
A、实验中，我们应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始下滑，是为了让小车每次到达水平面时的速度相同，便于得出小车滑行的距离与摩擦力的关系，故A错误；
B、实验中运动的小车会停下来，但也有可能小车滑出板外，说明小车到达斜面底端的速度大，可以将每次实验下滑的高度降低，减小在水平面上的初速度，故B正确；
C、实验表明：小车在木板表面运动的距离最远，说明小车受到摩擦力越小，运动的距离越远，故C错误；
D、接触面越光滑，摩擦力越小，小车的速度减小得慢。由此推理得出：假如小车受到的阻力为零，小车将做匀速直线运动，牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理概括出来的，故D错误。
故选：B。
8．向空中斜抛出去的篮球运动轨迹如图所示，若不考虑空气阻力的影响，则对篮球在空中运动过程中的相关描述不正确的是（ ）
A．只受到重力的作用
B．运动形式为曲线运动
C．最高点时速度不为零
D．同时受到重力和手的推力的作用
【答案】D
【解答】解：AD、不计空气阻力，篮球在空中只受重力，不再受到手的推力，故A正确、D错误；
B、篮球在空中运动形式为曲线运动，故B正确；
C、篮球在最高点时，仍具有水平方向的速度，因此，速度不为零，故C正确。
故选：D。
9．小科用弹簧测力计拉同一木块在同一水平面上沿水平滑动，（如甲图所示），图丙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法中正确的是（ ）
A．木块滑动时只受2个力的作用
B．两次木块受到的拉力大小相等
C．木块第1次的运动速度慢
D．木块在第2次沿水平滑动移动时受力不平衡
【答案】B
【解答】解：
A、木块在水平方向上受拉力和摩擦力，是一对平衡力；木块在竖直方向上受重力和支持力，是一对平衡力；木块受到四个力的作用处于平衡状态，故A错误；
B、用弹簧测力计拉木块沿水平木板匀速滑动，木块做匀速直线运动，不论其速度大小如何，都受到平衡力的作用，在水平方向上，摩擦力和拉力是一对平衡力，两次压力大小相同，接触面的粗糙程度相同，摩擦力相同，故两次实验的拉力相等，故B正确；
C、从图像中可看出，相同时间第1次通过路程大于第2次，所以第1次实验的速度大于第2次的速度，第1次的运动速度快，故C错误；
D、从图像上可以看出，木块第2次在粗糙面上做匀速直线运动，处于平衡状态，所以木块受平衡力作用，故D错误。
故选：B。
10．如图三个质量相同的物体分别受到竖直向上的拉力作用，处于不同的状态：甲静止，乙以5m/s的速度向上做匀速直线运动，丙以10m/s的速度向下做匀速直线运动，则F甲、F乙、F丙的大小关系是（ ）
A．F甲＝F乙＝F丙 B．F甲＜F乙＜F丙
C．F乙＞F甲＞F丙 D．F丙＞F甲＞F乙
【答案】A
【解答】解：三个物体虽然速度不同，但由于甲静止，乙、丙都是匀速运动，故都处于平衡状态，即受力平衡，则三个物体所受拉力与重力相等，即三个力大小相等。
故选：A。
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