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第二章　运动和力

第一节　牛顿第一定律

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1. 理解惯性的含义，并能对生活中惯性现象的实例进行解释。

2. 了解牛顿第一定律的推导过程，并知道牛顿第一定律的内容。

知识精讲

1. 惯性及惯性现象。

（1）惯性：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫做惯性。

注：① 原来静止的物体有保持静止的性质，如图2-1-1（1）所示。

② 原来运动的物体有保持这个速度一直运动的性质，如图2-1-1（2）所示。

③ 生活中我们要分清楚是在利用惯性还是在防止惯性带来的危害。例如将锤柄在木墩上敲几下，锤头就将锤柄紧紧地卡住（如图2-1-1（3）所示），这是利用了惯性；而安全带（如图2-1-1（4）所示）的作用是防止惯性带来的危害。

图2-1-1

2. 牛顿第一运动定律。

（1）亚里士多德——伽利略——笛卡儿——牛顿等物理学家（如图2-1-2所示）对运动和力关系的观点：

图2-1-2

① 亚里士多德对运动和力关系的观点：物体的运动需要力来维持。

② 伽利略的研究结论：运动的物体如果不受外力将永远运动。

③ 笛卡尔进行的研究：运动的物体如果不受外力将做匀速直线运动。

④ 牛顿的伟大贡献：通过概括和总结，揭示运动的物体和静止的物体具有相同的性质——保持原来的运动状态不变的性质，即一切物体在任何情况下都有惯性。

（2）牛顿第一运动定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。这个规律叫做牛顿第一定律（Newton's first law），也称为惯性定律（Law of inertia）。

注：① 牛顿第一运动定律揭示了一切物体有惯性。

② 牛顿第一运动定律揭示了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 牛顿第一运动定律是在大量事实经验的基础上，通过进一步概括、推理总结出的一条规律。它不可能用实验来直接验证。

方法提炼

1. 对惯性概念的进一步理解。

（1）惯性是保持物体原有运动状态的原因。

（2）惯性是物体的一种属性，物体的质量是惯性大小的唯一量度，惯性的大小与物体的速度大小、受力与否、物体状态等都无关。记忆口诀：物体有惯性，惯性是属性，大小质量定，无论动与静。

2. 应用惯性知识解释现象的方法

（1）交代研究对象原来处于什么状态。

（2）由于什么原因研究对象的运动状态突然发生了变化（实质是受到了力的作用，改变了其运动状态）。

（3）研究对象由于惯性要保持原状态，所以会出现题中的现象。

3. 惯性与惯性定律的区别

惯性是自然界中的物体所具有的一种性质，这种性质表现为物体总要保持原来的运动状态，即静止状态或匀速直线运动状态；

惯性定律是一条客观规律，是指由于物体具有惯性，在不受外力（或等效于不受外力）的情况下所遵循的规律。

典例精析

例题1. 请根据所学知识解释汽车刹车时出现如图2-1-3所示的现象的原因。

图2-1-3

【思路分析】　此题考查分离式惯性现象，详细思路为：________和________原状态是________，________由于________改变________，________由于惯性要保持________，所以________。

【答案】　汽车和人原来一起处于向前运动的状态，由于汽车紧急刹车，改变了汽车的运动状态，使汽车由运动变为静止，而人由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动，所以出现人们向前倾倒的现象。

例题2. 小勇利用如图2-1-4所示的实验装置探究“阻力对物体运动的影响”。

图2-1-4

小勇先后在水平桌面铺上粗糙程度不同的物体（毛巾、棉布、木板），做了三次实验，然后将实验数据填入表2-1-1中：

表2-1-1

根据以上实验填好以下内容：

每次都让小车从同一个斜面的同一高度位置由静止开始滑下，是为了使小车滑到斜面底端时具有相同的_____。

（2）观察实验现象发现：平面越光滑，说明小车受到阻力越_____，小车运动的距离越_____，此实验结果能证明_____（选填序号）。

A. 物体的运动需要力来维持

B. 力可以改变物体的运动状态

C. 物体的运动不需要力来维持

（3）在此实验基础上进行合理的推理，可以得到：运动物体不受外力时，它将__________

【思路分析】

（1）让小车从同一个斜面的同一高度位置由静止开始滑下，是为了使小车滑到斜面底端时具有相同的速度。

（2）由实验现象发现：平面越光滑，说明小车受到阻力越小，小车运动的距离越远，实验结果证明物体的运动不需要力来维持，可以证明C。

（3）若运动物体不受外力时，它将做匀速直线运动。

【答案】　（1）速度　（2）小；远；C　（3）做匀速直线运动

巩固提高

1. 关于惯性，下列说法正确的是（　）。（多选）

A. 物体运动时具有惯性，静止时没有惯性

B. 物体在地球上有惯性，在太空中也具有惯性

C. 踢出去的足球还能在水平地面上继续运动，是因为足球受到惯性

D. 在匀速行驶的车厢内，人竖直向上跳起，落下后仍在原处，这是因为人具有惯性

E. 将锤柄在石墩上撞击几下，松动的锤头就紧套在锤柄上，这是利用了锤柄的惯性

F. 火车进站时，提前关闭发动机，是利用火车的惯性

G. 跳高运动员起跳前要助跑，是为了增大惯性

2. 地球不停地自西向东自转，跳远运动员想利用这个自然现象跳得更远些，下列判断中正确的是（　）。

A. 由西向东跳有利

B. 由东向西跳有利

C. 由南向北跳有利

D. 无论向何方跳，效果都相同

3. 下列说法正确的是（　）。

A. 运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大

B. 小球在做自由落体运动时，惯性不存在了

C. 把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力

D. 物体的惯性仅与质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小

4. 下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是（　）。

A. 牛顿第一定律可以通过实验直接证明

B. 牛顿第一定律只是提出了惯性的概念

C. 牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态

D. 牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因

5. 图2-1-5所示现象中，属于利用惯性现象的是（　）。

图2-1-5

6. 某同学在科技馆参观时发现，在水平光滑轨道上有一小车，车内有一竖直放置被锁定的压缩弹簧，弹簧上放置一个小钢球（示意图如图2-1-6所示）。给小车一推力后，小车在光滑轨道上匀速直线运动，当运动到轨道上的P点时，锁定的弹簧被释放，小钢球相对于小车被竖直向上弹出，小车仍然保持原来的匀速直线运动。关于小钢球的落点，下列说法中正确的是（不计小球受到的空气阻力）（　）。