（通用版）2018-2019版高考物理總復習 主題二 相互作用與運動定律 2.2.1牛頓第一定律學案 新人教版

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1、 2.2.1　牛頓第一定律 學習目標 核心提煉 1.知道亞里士多德的觀點，知道伽利略理想斜面實驗及推理方法。 1個實驗——伽利略理想斜面實驗 1個定律——牛頓第一定律 1種固有性質——慣性 2.知道慣性概念，知道慣性是物體的固有屬性。 3.理解牛頓第一定律的內容和意義，并能解釋有關現象。 一、歷史回顧 代表人物 主要觀點 亞里士多德 必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方 伽利略 力不是維持物體運動的原因 笛卡兒 如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向 思考判

2、斷 (1)亞里士多德認為力是維持物體運動的原因。(√) (2)伽利略認為，沒有力作用在物體上，它就不能運動。(×) (3)笛卡兒認為若沒有力作用，物體的運動狀態(tài)就不會改變。(√) 二、理想實驗的魅力 1.伽利略理想實驗：讓小球沿斜面從靜止狀態(tài)開始向下運動，小球將“沖”上另一斜面，如果沒有摩擦，小球將上升到原來的高度。減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍將達到同一高度，但它要運動得遠些。繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，球達到同一高度時就會離得更遠。若將第二個斜面放平，球將永遠運動下去。 2.結論：力不是維持物體運動的原因。 思維拓展 有人認為伽利略的斜面實驗為理想實驗，無法在實驗中

3、驗證，故不能揭示自然規(guī)律。該說法是否正確？ 提示　該說法是錯誤的。伽利略的理想斜面實驗反映了一種物理思想，它建立在可靠的事實基礎上，抓住主要因素，忽略次要因素，從而深刻揭示了自然規(guī)律。 三、牛頓第一定律和慣性 1.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。 2.慣性：物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質。 3.慣性的量度：質量是慣性大小的唯一量度。 思維拓展 1.如圖1所示是冰壺在冰面上的運動圖片，如果摩擦阻力比較大，冰壺很快停下來；如果摩擦阻力很小?？梢院雎裕鶋貙⒂肋h運動下去。 圖1 試結合上述現象討論

4、： (1)牛頓第一定律中的“除非作用在它上面的力迫使它改變運動狀態(tài)”說明運動與力有什么關系？ (2)根據牛頓第一定律思考，如果物體不受外力作用，物體將處于什么狀態(tài)？ 提示　(1)說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。 (2)原來靜止的物體，不受外力時，仍然靜止；原來運動的物體，不受外力時，將永遠做勻速直線運動。 2.高鐵的列車最高時速可以達到400多千米，是世界上最快的火車。有的同學認為：火車變快了，其慣性變大了，所以難剎車。他的認識正確嗎？ 圖2 提示　他的認識是錯誤的，慣性是物體的固有屬性，火車提速后，其質量不變，慣性也不變。 　對牛頓第一定律的理解 [要點歸納]　

5、 1.牛頓第一定律的物理意義 (1)揭示了力與運動的關系 ①力是改變物體運動狀態(tài)的原因：物體受力的作用，它的運動狀態(tài)就一定發(fā)生改變，并且產生加速度。 ②力不是維持物體運動狀態(tài)的原因：物體若不受力，它將做勻速直線運動或者保持靜止狀態(tài)。 (2)揭示了一切物體都具有的一種屬性——慣性，所以牛頓第一定律也叫慣性定律。 2.物體運動狀態(tài)改變的三種情況 (1)速度的方向不變，大小改變。 (2)速度的大小不變，方向改變。 (3)速度的大小和方向同時發(fā)生改變。 [精典示例] [例1] 關于牛頓第一定律，下列說法中錯誤的是(　　) A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律 B

6、.牛頓第一定律就是慣性 C.不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性 D.物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化時，物體必定受到外力的作用 思路點撥　解答本題時應注意以下三點： (1)牛頓第一定律和慣性的區(qū)別。 (2)力和運動的關系。 (3)力和運動狀態(tài)變化的關系。 解析　牛頓第一定律有三層含義：不受力時物體將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，這是由于一切物體都具有慣性；受到力的作用物體的運動狀態(tài)就要發(fā)生變化，從而揭示出力是改變物體運動狀態(tài)的原因；指出了物體在不受力時的運動狀態(tài)，故選項A、C、D正確；牛頓第一定律并不是慣性，慣性是物體的一種性質，而牛頓第一定律是物體

7、的運動規(guī)律，兩者是不同的概念，不可混為一談，選項B錯誤。 答案　B 方法總結 牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態(tài)——總保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，同時揭示了力和運動的關系——力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。分析此類問題時要注意牛頓第一定律與慣性的區(qū)別。 [針對訓練1] 根據牛頓第一定律判斷，以下說法正確的是 (　　) A.人只有在靜止的車廂內，豎直向上高高跳起后，才會落在起跳時的位置 B.人在沿直線勻速前進的車廂內，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方 C.人在沿直線加速前進的車廂內，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方 D.人

8、在沿直線減速前進的車廂內，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方 解析　人豎直跳起離開車廂瞬間，人與車在水平方向上的速度相同，由牛頓第一定律知如果車子靜止或做勻速直線運動，人都將落回原地，故A、B項錯誤；如果車加速前進，則在相同時間內人的水平位移比車的水平位移小，故落在起跳點后方，C項正確；反之若車子減速前進，則在相同時間內人的水平位移比車子的水平位移大，故落在起跳點的前方，D項錯誤。 答案　C 　對慣性的理解和應用 [要點歸納]　 1.慣性與質量的關系 (1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。 (2)質量是物體慣性大小的唯一量度，質量越大，慣性越大。 2.慣性與力的關

9、系 (1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質，因此“物體受到了慣性作用”、“產生了慣性”、“受到慣性力”等說法都是錯誤的。 (2)力是改變物體運動狀態(tài)的原因。慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因。力越大，物體的運動狀態(tài)改變越快；慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變。 (3)慣性與物體的受力情況無關。 3.慣性與速度的關系 (1)速度是表示物體運動快慢的物理量，慣性是物體本身固有的性質。 (2)一切物體都有慣性，并且慣性的大小由物體本身決定，與物體是否有速度及速度的大小無關。 4.慣性與慣性定律的關系 (1)慣性是物體具有的一種固有屬性。慣性定律是物體不受外力作用時所遵守的一條規(guī)律，屬性

10、不同于規(guī)律。 (2)慣性使物體保持原來運動狀態(tài)，但能否保持取決于其受力情況。當物體不受外力(或所受合外力為零)時，物體將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。慣性定律揭示了物體的慣性，正因為物體有慣性，故物體的運動不需要力來維持。 [精典示例] [例2] 如圖3所示是一種汽車安全帶控制裝置示意圖。當汽車處于靜止或勻速直線運動時，剎車擺錘豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉動，安全帶能被拉動。當汽車突然剎車時，擺錘由于慣性繞軸擺動，使得鎖棒鎖定棘輪的轉動，安全帶不能被拉動。若擺錘從圖中實線位置擺到虛線位置，汽車的可能運動方向和運動狀態(tài)是 (　　) 圖3 A.向右行駛、勻速直線運動 B

11、.向左行駛、勻速直線運動 C.向右行駛、突然剎車 D.向左行駛、突然剎車 思路點撥 解析　若汽車做勻速直線運動，則擺錘不會從實線位置擺到虛線位置，故A、B均錯誤；由圖可知擺錘向右擺動，根據慣性知識可推知，汽車可能向左加速或向右減速，故C正確，D錯誤。 答案　C 方法總結 解釋慣性現象的方法 (1)明確研究的物體原來處于怎樣的運動狀態(tài)。 (2)當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聯的其他物體上)時，這一部分的運動狀態(tài)的變化情況。 (3)該物體由于慣性保持怎樣的運動狀態(tài)，判斷最后會出現什么現象。 [針對訓練2] 下列事例中，利用了物體的慣性的是(　　)

12、 圖4 A.①② B.③④ C.①④ D.②③ 答案　C 1.在物理學史上，正確認識運動與力的關系并且推翻“力是維持運動的原因”的物理學家和建立慣性定律的物理學家分別是 (　　) A.亞里士多德、伽利略 B.亞里士多德、牛頓 C.伽利略、牛頓 D.伽利略、愛因斯坦 解析　在物理學史上，正確認識運動與力的關系并且推翻“力是維持運動的原因”的物理學家和建立慣性定律的物理學家分別是伽利略和牛頓。故選項C正確。 答案　C 2.伽利略的斜面實驗證明了 (　　) A.要物體運動必須有力作用，沒有力作用的物體將靜止 B.要物體靜止必

13、須有力作用，沒有力作用的物體就運動 C.物體不受外力作用時，一定處于靜止狀態(tài) D.力不是維持物體運動的原因 解析　伽利略的斜面實驗證明了：如果物體不受外力作用，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動下去，所以只有D正確。 答案　D 3.如圖5所示，某同學面朝列車行進方向坐在車廂中，水平桌面上放有一相對桌面靜止的小球。列車在水平直軌道上運動時，突然，小球相對桌面向后滾動，則可判斷(　　) 圖5 A.列車在剎車 B.列車在做加速運動 C.列車一定在做勻減速直線運動 D.列車一定在做勻速直線運動 答案　B 4.下列關于慣性的說法，正確的是 (　　) A.高速行

14、駛的公共汽車緊急剎車時，乘客都要向前傾倒，說明乘客都具有慣性 B.短跑運動員最后沖刺時，速度很大，很難停下來，說明速度越大，慣性越大 C.《道路交通安全法》中規(guī)定：各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機)必須系好安全帶，這是因為系好安全帶可以防止因車的慣性而造成的傷害 D.把手中的球由靜止釋放后，球能豎直下落，是由于球具有慣性的緣故 解析　高速行駛的公共汽車緊急剎車時，乘客都要向前傾倒，說明乘客都具有保持原來運動狀態(tài)的性質，即慣性，選項A正確；物體的慣性只與質量有關，與速度大小無關，選項B錯誤；系安全帶的目的是防止由于人本身的慣性造成的傷害，選項C錯誤；把手中的球由靜止釋放后，球能豎直下落

15、，是由于球受到豎直向下的重力的緣故，選項D錯誤。 答案　A 5.如圖6所示，在瓶內裝滿水，將乒乓球用細線拴住并按入水中，線的另一端固定在瓶蓋上。蓋上瓶蓋并將瓶子翻轉，乒乓球將浮在水中。用手托著瓶子水平向右做加速直線運動，乒乓球在瓶中的位置會如何變化？解釋你所觀察到的現象 圖6 解析　因為水的質量大于同體積的乒乓球的質量，所以同體積的水的慣性大于乒乓球的慣性。當用手托著瓶子水平向右做加速直線運動時，同體積的水相對瓶子向左移動時，將擠壓乒乓球，使乒乓球相對瓶子向右移動。 答案　見解析 牛頓第一定律巧應用 (1)由“因”索“果”：在判斷力與運動之間的關系時，一定要把握準牛頓

16、第一定律的含義，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。 (2)由“果”索“因”：如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，則物體必然受到不為零的合外力的作用，所以判斷物體的運動狀態(tài)是否改變以及如何改變，應分析物體的受力情況。 基礎過關 1.（多選）以下說法符合物理學史實的是 (　　) A.亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在某一個地方 B.伽利略通過理想實驗得出結論：力是維持物體運動的原因 C.笛卡爾指出：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向 D.牛頓第一定律是邏輯

17、思維對事實進行分析的產物，不可能直接用實驗驗證 解析　亞里士多德認為力的作用是使物體運動的原因，A的說法符合物理學史；伽利略通過理想實驗得出運動不需要力來維持，故B項說法不符合物理學史；笛卡爾指出如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向，C的說法符合物理學史；牛頓第一定律是邏輯思維對事實進行分析的產物，不可能直接用實驗驗證，故D項符合物理學史。 答案　ACD 2.(多選)關于伽利略的理想實驗的敘述中正確的是(　　) A.這個實驗是憑空想象的 B.這個實驗雖然是想象的，但它得出的結論是可靠的 C.理想實驗是一種科學方法 D.理想實

18、驗是一個純思維實驗，其正確性應接受實踐的檢驗 解析　 伽利略的理想實驗雖然是假想的，但是實驗方法卻是科學的，結果也是可靠的。 答案　BC 3.坐在小汽車前排的司機和乘客都要在胸前系上安全帶，這主要是為了當下列哪種情況出現時，減輕可能對人造成的傷害 (　　) A.車速太快 B.車速太慢 C.突然啟動 D.緊急剎車 解析　坐在小汽車前排的司機和乘客都要在胸前系上安全帶，是為了減輕緊急剎車時可能對人造成的傷害。 答案　D 4.如圖1所示，甲運動員在球場上得到籃球之后，甲、乙以相同的速度并排向同一方向奔跑，甲運動員要將球傳給乙運動員，不計空氣阻力，問他應將球向什么方向拋

19、出(　　) 圖1 A.拋出方向與奔跑方向相同，如圖中箭頭1所指的方向 B.拋出方向指向乙的前方，如圖中箭頭2所指的方向 C.拋出方向指向乙，如圖中箭頭3所指的方向 D.拋出方向指向乙的后方，如圖中箭頭4所指的方向 解析　由于球在甲手中時與甲的速度相同，球拋出后由于慣性其水平速度仍與甲、乙奔跑的速度相同，因此甲只要向垂直奔跑方向扔出球，就能被乙接住，C項正確。 答案　C 5.下列關于慣性的說法正確的是 (　　) A.戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗前拋棄副油箱，是為了增大戰(zhàn)斗機的慣性 B.物體的質量越大，其慣性就越大 C.火箭升空時，火箭的慣性隨其速度的增大而增大 D.做自由落體

20、運動的物體沒有慣性 解析　質量是物體慣性大小的唯一量度，物體的質量越大則慣性越大，故戰(zhàn)斗機拋棄副油箱，減小了慣性，增大了戰(zhàn)斗機的靈活性，故A錯誤，B正確；火箭的速度大小與火箭的慣性大小無關，故C錯誤；在物體自由下落的過程中質量不變，慣性大小不變，故D錯誤。 答案　B 6.如圖2所示為月球車示意圖，當該月球車分別在地面和月面以相同的速率行駛時，下面判斷正確的是 (　　) 圖2 A.在地面運動時的慣性較大 B.在月面運動時的慣性較大 C.在地面和月面慣性一樣大 D.在地面運動時的質量較大 解析　慣性的大小與物體的質量有關，與物體的運動狀態(tài)無關，所以當該月球車分別在

21、地面和月面以相同的速率行駛時的慣性是一樣大的，A、B錯誤，C正確；質量是物體的固有屬性，是不變的，D錯誤。 答案　C 7.(1)是不是只有做勻速直線運動或靜止的物體才具有慣性？ (2)有人說：“速度越大，慣性越大”、“受力越小，慣性越大”，對嗎？ 答案　(1)不是。一切物體都具有慣性。物體的慣性與運動狀態(tài)無關。 (2)都不對。慣性只與質量大小有關，而與速度大小和受力大小無關。 能力提升 8.(多選)關于牛頓第一定律的理解正確的是(　　) A.牛頓第一定律反映了物體受到外力的作用時的運動規(guī)律 B.不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變 C.在水平地面上滑動的木塊最終停下來

22、，是由于沒有外力維持木塊運動的結果 D.奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài) 解析　牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態(tài)，即總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)不變，A錯誤，B正確；牛頓第一定律還揭示了力和運動的關系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因，在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于摩擦阻力的作用而改變了木塊的運動狀態(tài)，奔跑的運動員，遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用而改變了運動狀態(tài)，C錯誤，D正確。 答案　BD 9.(多選)在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，車上固定一盛滿水的碗?，F突然發(fā)現碗中的水灑出，水灑

23、出的情況如圖3所示，則關于小車在此種情況下的運動，下列敘述正確的是(　　) 圖3 A.小車勻速向左運動 B.小車可能突然向左加速 C.小車可能突然向左減速 D.小車可能突然向右減速 解析　原來水和小車相對靜止，以共同速度運動，水突然向右灑出有兩種可能：①原來小車向左運動，突然加速，碗中水由于慣性保持原速度不變，故相對碗向右灑出。②原來小車向右運動，突然減速，碗中水由于慣性保持原速度不變，相對于碗向右灑出，故B、D正確。 答案　BD 10.如圖4所示，在一輛表面光滑的小車上，有質量分別為m1、m2的兩個小球隨車一起勻速運動，當車突然停止時，如不考慮其他阻力，設車足夠長，則 (

24、　　) 圖4 A.若m1m2，則兩個小球一定相碰 D.兩個小球一定不相碰 解析　小車表面光滑，因此兩小球在水平方向上沒有受到外力的作用。原來兩個小球與小車具有相同的速度，當車突然停止運動時，由于慣性，兩個小球的速度不變，所以不會相碰(與質量大小無關)。 答案　D 11.如圖5所示，一個劈形物體A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑的小球B，劈形物體A從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是 (　　) 圖5 A.沿斜面向下的直線 B.豎直向下的直線

25、C.無規(guī)則曲線 D.拋物線 解析　小球原來靜止時受重力和支持力作用，其合力為零。當劈形物體A由靜止釋放，A應沿斜面下滑，故B也將運動，運動狀態(tài)就要發(fā)生改變，但由于慣性，小球原來速度為零，而小球又光滑，除豎直方向可以有力外，其他方向上不受力，因為力是使物體運動狀態(tài)改變的原因，故小球只能在豎直方向上運動，在碰到斜面之前，運動軌跡應為一條直線，即豎直向下的直線。 答案　B 12.(多選)下面是摘自上個世紀美國報紙上的一篇小文章：阿波羅登月火箭在脫離地球飛向月球的過程中，飛船內宇航員通過無線電與在家中上小學的兒子湯姆通話。宇航員：“湯姆，我們現在已關閉火箭上所有發(fā)動機，正向月球飛去?！睖罚?/p>

26、“你們關閉了所有發(fā)動機，那么靠什么力量推動火箭向前運動？”宇航員猶豫了半天，說：“我想大概是伽利略在推動火箭向前運動吧?！比舨挥嬓乔驅鸺淖饔昧?，由上述材料可知下列說法正確的是 (　　) A.湯姆問話所體現的物理思想是“力是維持物體運動的原因” B.宇航員答話所體現的物理思想是“力是維持物體運動的原因” C.宇航員答話所體現的物理思想是“物體運動不需要力來維持” D.宇航員答話的真實意思是火箭正在依靠慣性飛行 答案　ACD 13.理想實驗有時能更深刻地反映自然規(guī)律。伽利略設想了一個理想實驗，如圖6所示。下面是關于該實驗被打亂的步驟： 圖6 ①減小第二個斜面的傾角，小

27、球在這個斜面上仍然要達到原來的高度。 ②圖5為兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面。 ③如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放時的高度。 ④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球將沿水平面做持續(xù)的勻速運動。 (1)請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列________(填寫序號即可)。 (2)在上述的設想實驗步驟中，有的屬于可靠的實驗事實，有的則是理想化的推論。請問步驟②屬于________。 解析　本題向我們展示了科學史上著名的理想實驗的思想方法，即在實驗事實的基礎上，經過合理的想象，獲取結論。針對題目所述的實驗步驟，正確的排列順序是②③①④，步驟②屬于可靠的實驗事實。 答案　(1)②③①④ 　(2)可靠的實驗事實 13