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1、5.1 牛顿定律 自主阅读自我检测 一、重新习惯地球上的生活 航天员回到地球上所谈的感受中蕴含着一个深刻的物理道理,那 就是运动和力的关系。 自主阅读自我检测 二、伽利略的实验和牛顿的总结 1.伽利略的实验 实验设计思想运动的小车能够停下来是由于它受到摩擦力和 空气阻力作用的结果,伽利略基于摩擦阻力使小车的速度改变这一 可靠事实,设计了一个无摩擦阻力的理想实验 具体做法与推理让一小球沿一个斜面由静止滚下,小球紧接着 滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将滚到原来的高度;如果减小 第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更 长的路程。继续减小第二个斜面的倾角,使它最终成为水平面,小
2、 球就沿着水平面以恒定速度永远地运动下去 从实验总结得结论力不是维持运动的原因,力是使物体加速或 减速的原因 自主阅读自我检测 2.牛顿第一定律 (1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到外力 迫使它改变运动状态为止。 (2)牛顿第一定律的意义: 指出了物体不受外力(或合力为零)时的运动状态:匀速直线运动 或静止状态。 揭示了力与运动的关系: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。 3.伽利略斜面实验虽具有实验的特点但归根结底不是真实的实验, 是一种理想实验,那么由此得到的结论可靠吗?为什么? 提示:可靠。伽利略的斜面实验是建立在可靠的事实基础上的,以 事实为依
3、据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素,从而深刻地 揭示了自然规律。 自主阅读自我检测 三、惯性有大小吗 1.惯性:物体具有的总保持静止状态或匀速直线运动状态的性质 称为惯性。 2.惯性是物体的固有属性,与物体的受力状况及运动情况无关。 3.质量是物体惯性大小的唯一量度。质量越大,物体的惯性越大, 物体的运动状态越难改变。 4.如图所示,当用铅笔猛击纸条时,纸条离开桌面,而钢笔帽依然 竖立在桌上未倒。为什么? 提示:纸条对钢笔帽的摩擦力作用时间很短,钢笔帽因惯性而保 持原有的静止状态。 自主阅读自我检测 1.正误辨析 (1)牛顿第一定律是实验定律。 ( ) (2)运动的物体惯性大,静止的
4、物体惯性小。 ( ) (3)物体的惯性越大,运动状态越难改变。 ( ) (4)质量相同的物体,速度大的惯性一定大。 ( ) (5)不受外力作用时,物体的运动状态保持不变。 ( ) 答案:(1) (2) (3) (4) (5) 自主阅读自我检测 2.(多选)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 解析:物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质叫做惯性 ,由于惯性的存在,物体才保持原来的运动状态,A正确;力是改变物 体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,B错误,C
5、正确;惯性 是物体的固有属性,力不能改变物体的惯性大小,D错误。 答案:AC 自主阅读自我检测 3.(多选)运动着的物体,若所受的一切力突然同时消失,那么它将( ) A.立即停止 B.做匀速直线运动 C.惯性改变D.惯性不变 解析:因为物体在运动,当物体所受的一切外力都消失时,物体将保 持原来的速度做匀速直线运动,故A错误,B正确;惯性只与质量有关, 质量不变,惯性不变,与受力情况无关,故C错误,D正确。 答案:BD 知识点一知识点二 对牛顿第一定律的理解 问题导引 将一本书平放在桌子上,用力猛推它一下,看看当推力停止作用时 ,书是否也立刻停止运动了? 在书的下面垫几支圆柱形的铅笔,再用力推动
6、书本(如图),看看当 推力停止作用时,情况与没垫铅笔时有什么不同?为什么? 要点提示:不是;垫铅笔时书滑行时间和距离更长;因为初速度相 同,阻力变小。 知识点一知识点二 知识归纳 1.牛顿第一定律的意义 (1)明确了惯性的概念:定律的前半句话“一切物体总保持匀速直 线运动状态或静止状态”,揭示了物体所具有的一个重要的属性 惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第 一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性,因此牛顿第一定律 又叫惯性定律。 (2)确定了力与运动的关系:定律的后半句话“直到外力迫使它改 变运动状态为止”,定性地揭示了力和运动的关系,即力是改变物体 运动状态的原因,而
7、不是维持物体运动的原因。 (3)牛顿第一定律指出不受外力作用时物体的运动规律,它描述的 只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体是不存在的。当 物体所受合力为零时,其效果跟不受外力的作用相同。但是,我们 不能把“合力为零”理解为“不受外力作用”。 知识点一知识点二 2.运动状态变化的三种情况 (1)速度的方向不变,只有大小改变。 (2)速度的大小不变,只有方向改变。 (3)速度的大小和方向同时发生改变。 知识点一知识点二 典例剖析 【例1】 (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
8、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 D.飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作 用迫使他改变了原来的运动状态 知识点一知识点二 解析:牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态,物体 不受外力作用时总保持匀速直线运动状态或静止状态,A、B正确; 牛顿第一定律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。 答案:ABD 规律方法(1)力是改变物体运动状态
9、的原因是指合外力不为零时, 物体运动状态发生改变。但力与速度的大小、方向之间没有必然 的关系。 (2)物体不受力或物体所受合外力为零时,物体运动状态不发生改 变。 知识点一知识点二 变式训练1做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力 突然消失,物体的运动情况将是( ) A.悬浮在空中不动 B.速度逐渐减小 C.保持一定速度向下做匀速直线运动 D.无法判断 解析:物体自由下落时,仅受重力作用,重力消失以后,物体将不受 力,根据牛顿第一定律的描述,物体将以重力消失瞬间的速度做匀 速直线运动,故选项C正确。 答案:C 知识点一知识点二 对惯性的理解 问题导引 坐在公共汽车里的人,当车突然启动时
10、,有什么感觉?当运动的汽 车突然停止时,又有什么感觉?解释上述现象。 要点提示:当汽车突然启动时,人身体后倾;当汽车突然停止时,人 身体前倾。这是因为人具有惯性,原来人和车一起保持静止状态, 当车突然启动时,人的身体下部随车运动了,但上部由于惯性保持 原来的静止状态,所以不会向后倾;人和车一起运动,当车突然停止 时,人的身体下部随车停止了,但上部由于惯性保持原来的运动状 态,故人向前倾。 知识点一知识点二 知识归纳 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
11、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。 知识点一知识点二 3.惯性的表现 (1)物体不受力时,惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静 止状态,有“惰性”的意思。 (2)物体受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度,质量越大, 惯性越大,运动状态越难以改变。 4.惯性与惯性定律 (1)惯性不是惯性定律,惯性没有条件限制,是物体的一种固有属 性。 (2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律 。 知识点一知识点二 典例剖析 【例2】 关于物体的惯性,下述说法正确
12、的是( ) A.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体速度越大,惯 性也越大 B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大 C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小 D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性 解析:惯性大小只与物体质量有关,与物体的速度无关,故A错误; 质量是物体惯性大小的唯一量度,火车速度变化慢,表明它的惯性 大,是因为它的质量大,与是否静止无关,故B错误;乒乓球能被快速 抽杀,表明它的运动状态容易发生改变,是因为它的惯性小,故C正确 ;一切物体在任何情况下都有惯性,故D错误。 答案:C 知识点一知识点二 典例剖析 【例2】 关于物体的惯性,下述说法正确的是( )
13、 A.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体速度越大,惯 性也越大 B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大 C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小 D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性 解析:惯性大小只与物体质量有关,与物体的速度无关,故A错误; 质量是物体惯性大小的唯一量度,火车速度变化慢,表明它的惯性 大,是因为它的质量大,与是否静止无关,故B错误;乒乓球能被快速 抽杀,表明它的运动状态容易发生改变,是因为它的惯性小,故C正确 ;一切物体在任何情况下都有惯性,故D错误。 答案:C 知识点一知识点二 规律方法惯性是物体的固有属性,其大小与质量有关,与是否运 动或是否受
14、力无关。 知识点一知识点二 变式训练2下列关于惯性的说法正确的是( ) A.静止的物体有惯性,外力使它运动起来以后,惯性就被克服了 B.运动的物体有惯性,外力使它停止以后惯性就被克服了 C.物体运动状态改变时才有惯性 D.惯性是物体的固有属性,不随运动状态变化而变化 解析:惯性是物体的固有属性,不随运动状态变化而变化,故D正 确,C错误;有外力作用时,物体运动状态发生改变,但运动状态改变 不等于惯性的改变,“克服惯性”“惯性消失”说法是错误的,故A、B 错。 答案:D 1234 1.(多选)关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是( ) A.只要接触面摩擦相当小,物体在水平面上就能匀速运动下去
15、B.这个实验实际上是永远无法做到的 C.利用气垫导轨,就能使实验成功 D.虽然是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上 解析:只要接触面摩擦存在,物体就受到摩擦力的作用,物体在水平 面上就不能匀速运动下去,故A错误。没有摩擦是不可能的,这个实 验实际上是永远无法做到的,故B正确。若使用气垫导轨进行理想 实验,可以提高实验精度,但是仍然存在摩擦力,故C错误。虽然是想 象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上,故D正确。 答案:BD 1234 2.某人用力推一下原来静止在水平面上的小车,小车便开始运动,以 后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动,可见( ) A.力是维持物体速度不变的原因
16、B.力是维持物体运动的原因 C.力是改变物体惯性的原因 D.力是改变物体运动状态的原因 解析:力是改变物体运动状态的原因,小车原来静止,在力的作用下 小车开始运动,是力使其运动状态发生了改变。用较小的力就能使 小车做匀速直线运动是推力与摩擦力的合力为零的缘故。 答案:D 1234 3.下列关于惯性的说法正确的是( ) A.同一物体运动速度大时比速度小时难以停下来,所以物体运动速 度大时具有较大的惯性 B.同一物体受的力越大,停下来就越困难,所以物体受的推力越大, 则惯性越大 C.不同物体比较,体积越大,惯性越大 D.不同物体比较,质量越大,惯性越大 解析:惯性是物体的固有属性,它的大小只由质量大小决定,与其他 因素无关,质量越大,惯性越大,A、B、C错误,D正确。 答案:D
