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专题4.1 牛顿第一定律学习目标 1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,知道理想实验是科学研究的重要方法。2.理解牛顿第一定律的内容及意义,理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。3.理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度;会用惯性知识解释一些现象。 一、对牛顿第一定律的理解 1.牛顿第一定律的得出：牛顿第一定律不是从实验中直接得出的,它是在大量实验基础上通过进一步的科学推理得到的。由于这个进一步科学推理得出的科学推论经受住了实践的检验,虽然无法直接验证,但仍具有科学意义。2.牛顿第一定律的意义：(1)牛顿第一定律揭示了惯性的概念。定律中“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态”揭示了物体所具有的一种重要属性惯性,即物体具有的保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。(2)牛顿第一定律揭示了力与运动的关系。定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,这句话揭示了力与运动的关系的本质,即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。3.物体运动状态改变的三种情况：(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发生改变。【示范题】(多选)关于牛顿第一定律的理解正确的是()A.牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律B.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果D.飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态【规范解答】选A、B、D。牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,A、B正确;牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系,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,在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了木块的运动状态,飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而改变了运动状态,C错误,D正确。【通关1+1】1.(多选)(2017江北区高一检测)关于牛顿第一定律,以下说法正确的是()A.牛顿第一定律是依靠实验事实,直接归纳总结得出的B.牛顿第一定律是以可靠实验为基础,通过抽象出理想化实验而得出的结论C.根据牛顿第一定律可知,力是维持物体运动的原因D.根据牛顿第一定律可知,力是改变物体速度的原因【解析】选B、D。牛顿第一定律不是实验定律,但它是以可靠实验为基础,通过抽象出理想化实验而得出的结论,A错,B对;牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,指出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,C错,D对。2.(多选)(2017南开中学高一检测)由牛顿第一定律可知()A.物体的运动是依靠惯性来维持的B.力停止作用后,物体的运动就不能维持C.物体做变速运动时,一定有外力作用D.力是改变物体惯性的原因3.(2017重庆八中高一检测)在物理学史上,正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是()A.亚里士多德、伽利略B.伽利略、牛顿C.伽利略、笛卡儿D.亚里士多德、笛卡儿【解析】选B。由物理学史可知,伽利略通过“理想斜面”实验推翻了“力是维持物体运动的原因”,而牛顿在大量实验的基础上,通过逻辑推理,归纳总结出了牛顿第一定律,即惯性定律。故选项B对,A、C、D错。【变式训练】(多选)下列物理现象中,可以用牛顿第一定律解释的是()A.必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来B.物体如果向正北方向运动,其受外力方向必须指向正北C.如果没有外力作用,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向D.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二、惯性的四种关系 1.惯性与质量的关系：(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。(2)质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大。2.惯性与力的关系：(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。(2)力是改变物体运动状态的原因。惯性是维持物体运动状态的原因。力越大,物体的运动状态改变越快;惯性越大,物体的运动状态越难改变。(3)惯性与物体的受力情况无关。3.惯性与速度的关系：(1)速度是表示物体运动快慢的物理量,惯性是物体本身固有的性质。(2)一切物体都有惯性,并且惯性的大小由物体本身决定,与物体是否有速度及速度的大小无关。4.惯性与惯性定律的关系：(1)惯性是物体具有的一种固有属性。惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律,属性不同于规律。(2)惯性使物体保持原来运动状态,但能否保持取决于其受力情况。当物体不受外力(或所受合外力为零)时,物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。惯性定律揭示了物体的惯性,正因为物体有惯性,故物体的运动不需要力来维持。这是它们的联系。【示范题】(2017重庆一中高一检测)关于惯性的大小,下列叙述正确的是()A.两个质量相同的物体,在阻力相同的情况下,速度大的不容易停下来,所以速度大的物体惯性大B.两个质量相同的物体,不管速度大小,它们的惯性的大小一定相同C.推动地面上静止的物体,要比维持这个物体做匀速运动所需的力大,所以物体静止时惯性大D.在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小 【规范解答】选B。物体的惯性的大小是由物体的质量决定的,质量相同则惯性大小相同,惯性的大小与物体的位置、是否受力和如何运动均无关。故B正确,A、C、D错误。【通关1+1】1.(2017成都七中高一检测)下列关于惯性的说法中,正确的是()A.物体只有在突然运动或突然停止时才有惯性B.物体的质量越大或速度越大,其惯性也就越大C.在太空中飞行的航天飞机内的物体,其惯性消失D.惯性是物体的属性,与物体是否受力和运动无关 【解析】选D。物体的惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,与物体的位置、是否受力和如何运动无关。故选项A、B、C错误,选项D正确。2.(多选)(2017巴蜀中学高一检测)关于惯性,下列说法正确的是()A.惯性是物体固有的属性,惯性越大的物体,它的运动状态越难改变B.同一物体运动时的惯性大于静止时的惯性C.“嫦娥三号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性相同(燃料消耗忽略不计)D.各种机床和发电机的底座做得很笨重,并用螺丝固定在地面上,目的是增大惯性3.(2017重庆18中高一检测)行驶的汽车在刹车后能静止,这是因为()A.汽车的惯性消失了B.汽车的惯性小于汽车的阻力C.汽车受到平衡力的作用而静止D.阻力的作用改变了汽车的运动状态【解析】选D。汽车原来是运动的,刹车后,汽车由于惯性仍保持原来的运动状态,继续向前运动;但在运动过程中会受到摩擦阻力的作用,所以最终要停下来,即这是由于阻力改变了汽车的运动状态。4.(2017南开中学高一检测)关于物体的惯性,下列说法中正确的是()A.射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性减小了B.战斗机在空战时,甩掉副油箱是为了减小惯性,提高飞行的灵活性C.用力推一个处在地面上的物体,没有推动,原因是物体的惯性太大了D.高速公路上要限速,是因为车速越大惯性越大
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