牛顿第一定律
牛顿第一定律
1．伽利略的理想实验
伽利略注意到，当一个球沿斜面向下运动时，它的速度增大，而向上运动时，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面运动时，它的速度应该不增不减。但实际情况却是，即使沿水平面运动，球也越来越慢，最后停下来。伽利略认为，这是摩擦阻力作用的结果，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便会运动得越远。于是，他推断：若没有摩擦阻力，球将永远运动下去。
伽利略为了说明他的思想，设计了一个如图所示的实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，小球将冲上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但这时它要运动得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度时就会离得更远。那么伽利略推理：如果斜面的倾角无限小（即为平面），那么小球为了到达等高的位置将沿平面几乎可以一直滚动下去。伽利略进一步总结到：力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
笛卡儿也研究了这个问题，它指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，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。他还认为，这
应该成为一个原理，它是整个人类自然观的基石。
2．牛顿第一定律
⑴ 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。 ⑵ 意义：
① 澄清了力的概念：力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因。 ② 指出了力和运动的定性关系：不受外力作用的物体，将保持匀速直线运动状态或静止状态。
③ 揭示了一切物体固有的属性——惯性。
典例精讲
【例2.1】（2019?金华学业考试）关于牛顿第一运动定律，下列说法中正确的是（ ） A．牛顿第一运动定律是通过伽利略“理想实验”的验证后建立起来的 B．牛顿第一运动定律表明，力是维持物体运动状态的原因 C．牛顿第一运动定律表明，惯性是维持物体运动状态的原因
D．牛顿第一运动定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
【例2.2】（2018秋?长汀县校级期中）下列关于牛顿第一定律的说法正确的是（ ） A．牛顿第一定律可以通过实验直接验证
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 C．牛顿第一定律说明物体做何种运动与其受力无关 D．牛顿第一定律说明物体的运动需要力来维持
【例2.3】（2017?历下区校级学业考试）关于力和运动的关系，下列说法中正确的是（ ） A．力是维持物体运动的条件，同一物体所受到的力越大，它的速度越大 B．作用在运动物体上的力消失后，物体运动的速度将不断减小 C．物体运动状态发生变化是与作用在物体上的外力分不开的 D．放在水平桌面上的物体保持静止，是由于物体所受二力平衡
【例2.4】（2014秋?东莞市期末）下列情况中，物体运动状态发生变化的是（ ） A．火车进站时
B．汽车转弯时
C．匀速上升的电梯 D．苹果自由下落时
【例2.5】（2018秋?榆阳区校级期末）下列说法正确的是（ ）
A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止或匀速直线运动状态 B．伽利略的理想斜面实验证明了力不是物体维持运动的原因
C．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此物体只在不受外力时才有惯性
D．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因 【例2.6】（2017秋?成都期末）关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ） A．物体在不受力时才具有惯性 B．质量越大的物体，惯性也越大
C．物体所受合力不为零时，运动状态一定发生变化 D．静止或做匀速直线运动的物体，一定不受外力作用
3．惯性
⑴ 牛顿第一定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。
⑵ 如图甲所示，将弹簧压缩后用细绳拴住置于静置的两车之间，剪断细绳后，我们可以观察到质量较大的黑车几乎不动，质量较小的白车很短的时间内获得较大速度弹出（如图乙所示，白车已弹出屏幕范围）。说明质量较大的物体运动状态较难改变，质量较小的物体运动状态较易改变。
图甲
图乙
大量实验表明：惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性。惯性与物体的受力情况及运动状态无关只与物体本身有关。惯性大小的量度是质量。
典例精讲
【例3.1】（2019春?宜昌期末）交通法规规定：汽车行驶过程中，司乘人员必须系好安全带。紧急情况下，安全带对司乘人员的作用是（ ） A．减小人的惯性 B．增大人的惯性 C．维持人的运动状态 D．改变人的运动状态
【例3.2】（2015?江苏学业考试）在地球赤道上的A处静止放置一个小物体，现在设想地球对小物体的万有引力突然消失，则在数小时内，小物体相对于A点处的地面来说（ ） A．水平向东飞去 B．向上并渐偏向东方飞去 C．向上并渐偏向西方飞去 D．一直垂直向上飞去
【例3.3】（2016秋?淮安期末）冰壶运动时以队为单位，在冰上进行的一种投掷型竞赛项目，如图所示，冰壶在冰面上可以在较长时间内基本保持运动速度的大小和方向不变，有较强的抵抗运动状态变化的“本领”，这里的“本领”就是其惯性，则冰壶惯性的大小取决于 （ ）
A．所受的推力
B．所受的阻力
C．速度 D．质量
【例3.4】（2014?陆丰市校级学业考试）关于惯性，下列说法不正确的是（ ） A．汽车行驶越快，惯性越大 B．汽车匀速运动时没有惯性
C．人向前奔跑时被绊，由于惯性向前绊倒
D．汽车突然启动时，车上的乘客由于惯性向后倾斜
【例3.5】（2014?陆丰市校级学业考试）以下说法中正确的是（ ） A．物体的运动需要力来维持
B．力是改变物体运动状态的原因 C．质量越大，物体的惯性越大 D．速度越大，物体的惯性越大
【例3.6】（2011秋?龙岗区校级期中）下列关于惯性的说法中，不正确的是（ ） A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
B．百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了 C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了 D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关
【例3.7】（2018秋?金安区校级月考）下列事例中，属于防止惯性不利影响的是（ ） A．用自行车后架带较大的重物时需要用绳子捆扎好 B．在行驶的公共汽车上站立的乘客须用手握住把手
C．坐在飞机上的乘客在飞机升空和着陆时需系好安全带
D．松动的斧头，柄朝下在地上磕几下，便可使斧头与斧柄钉牢
4．惯性系
在火车车厢内有一个水平的光滑桌面，桌上有一个小球。如果火车停在水平的铁轨上，小球能够静止在桌面上，能够保持它的静止状态不变。这是符合牛顿第一定律的。如果火车突然向前开动，以加速运动的车厢为参考系，牛顿第一定律并不成立。
高一物理必修一第11讲 牛顿第一定律(拔高版) 学生版讲义
