2018高中物理第四章牛顿运动定律4.1牛顿第一定律学案新人教版必修1.doc

剖析牛顿第一定律

一、 考点突破
此部分内容在高考物理中的要求如下：
知识点
考纲要求
题型
分值
牛顿第一定律
理解牛顿第一定律和惯性，并能解决问题
选择题
2～6分

二、重难点提示
重点：理解牛顿第一定律的内容和惯性的概念。
难点：处理好力和运动的关系。

1. 牛顿第一定律的内容：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。
2. 牛顿第一定律的意义
（1）指出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，即力是产生加速度的原因。
（2）指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称为惯性定律。
3. 惯性
（1）定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
（2）量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
（3）普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关。
【重要提示】1. 误认为物体运动状态改变了，惯性就消失了。
2. 误认为速度越大，惯性越大。
3. 误认为惯性和惯性定律是一回事。
4. 惯性参考系和非惯性参考系
我们称这种“牛顿定律能够适用的参考系”为惯性参考系。例如当我们以做变速运动的起重机为参考系时，则不能直接应用牛顿定律来处理问题，我们称这种系统为非惯性参考系。

例题1 关于伽利略的理想实验，下列说法中正确的是（ ）
A. 这个实验实际上是永远无法实现的
B. 只要接触面足够光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去
C. 利用气垫导轨，就能使实验成功
D. 虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础上的
思路分析：伽利略的理想实验是建立在可靠的事实基础上，进行科学、合理的推理而得出的结论，但是摩擦力永远无法消除，平板或导轨也不可能做得无限长，因而无法用实验直接验证。正确选项为A、D。
答案：AD

例题2 下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是（　　）
A. 牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态
B. 物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用
C. 惯性定律与惯性的实质是相同的
D. 物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时，其惯性也越大
思路分析：当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故A项错误；由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B项正确；惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律（即牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律，C项错误；虽然物体的运动不需要力来维持，但物体的惯性与运动速度大小无关，D项错误。
答案：B

例题3 在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车的运动情况，下列叙述正确的是（　　）

A. 小车匀速向左运动 B. 小车可能突然向左加速
C. 小车可能突然向左减速 D. 小车可能突然向右减速
思路分析：原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车向左运动，突然加速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出。②原来小车向右运动，突然减速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对碗向右洒出，故B、D正确。
答案：BD

【高频疑点】 对牛顿第一定律的理解
1. 导出了惯性的概念
一切物体都具有保持原有运动状态的性质，这就是惯性。
（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。惯性大小的唯一量度是物体的质量，物体的质量越大，惯性就越大，运动状态就越难改变。惯性与物体是否受力、怎样受力无关，与物体是否运动、怎样运动无关，与物体所处的地理位置无关。
（2）惯性不是一种力。惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态就越难以改变。
（3）外力作用于物体上能使物体的运动状态改变，但不能认为克服或改变了物体的惯性。
2. 揭示力的本质
力是改变物体运动状态的原因（运动状态指物体的速度），又根据加速度定义：a＝，有速度变化就一定有加速度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因。
3. 牛顿第一定律描述的是理想化状态
牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态，而不受外力的物体是不存在的。物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F＝0时的特例。
【针对训练】下列关于力、运动状态及惯性的说法，正确的是（　　）
A. 牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
B. 笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献
C. 一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
D. 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
E. 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，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
F. 车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
思路分析：经过了漫长的思考，人们才形成了关于运动和力的正确关系的认识，所以高考中时有对此点物理学史的考查，及关于运动和力关系的正确认识的考查，复习时既要掌握人类认识的过程，又要真正理解“力不是维持物体运动的原因”。A项中，最早提出力不是维持物体运动的原因的人是伽利略，牛顿是根据伽利略斜面实验的思想，建立了牛顿第一定律；B项中，笛卡尔研究了力与运动的关系，为牛顿第一定律的建立做出了贡献，正确；C项中，一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，本身这个说法就是错误的，不符合牛顿第一定律的描述；D项中，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，这是牛顿第一定律和牛顿第二定律所揭示的力与运动的关系，正确；E项的说法符合伽利略理想实验，正确；F项中，刹车的长度与惯性没有关系，与车的动能有关。
答案：BDE

【方法提炼】 用惯性解释运动现象的思路
日常生活中有很多与惯性相关的运动现象，如人乘车时的前倾后仰、跑步时的跌跟头、用铁锤钉钉子等，运用惯性知识解释这些现象的思路是：
（1）明确要研究的是哪个物体或物体的哪一部分，它原来处于什么运动状态。
（2）确定外力作用在此物体的什么位置，物体在此位置的运动状态发生了怎样的变化。
（3）由于惯性的原因，物体上没受力的部分保持原运动状态。

【满分训练】
就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是（　　）
A. 采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度。这表明，可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性
B. 射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了
C. 货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性
D. 摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到行驶目的
思路分析：采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，原因是功率变大了，但惯性不变，选项A错；射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，原因是子弹具有的动能过小，但惯性不变，选项B错；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，列车的质量改变了，当然它的惯性也就改变了，选项C正确；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，调控人和车的重心位置，但整体的惯性不变，选项D错。
答案：C
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