第二章　運動和力

第一節　牛頓第一定律

課標導航

1. 理解慣性的含義，并能對生活中慣性現象的實例進行解釋。

2. 了解牛頓第一定律的推導過程，并知道牛頓第一定律的內容。

知識精講

1. 慣性及慣性現象。

（1）慣性：一切物體都有保持原來運動狀態不變的性質，這種性質叫做慣性。

注：① 原來靜止的物體有保持靜止的性質，如圖2-1-1（1）所示。

② 原來運動的物體有保持這個速度一直運動的性質，如圖2-1-1（2）所示。

③ 生活中我們要分清楚是在利用慣性還是在防止慣性帶來的危害。例如將錘柄在木墩上敲幾下，錘頭就將錘柄緊緊地卡住（如圖2-1-1（3）所示），這是利用了慣性；而安全帶（如圖2-1-1（4）所示）的作用是防止慣性帶來的危害。

圖2-1-1

2. 牛頓第一運動定律。

（1）亞里士多德——伽利略——笛卡兒——牛頓等物理學家（如圖2-1-2所示）對運動和力關系的觀點：

圖2-1-2

① 亞里士多德對運動和力關系的觀點：物體的運動需要力來維持。

② 伽利略的研究結論：運動的物體如果不受外力將永遠運動。

③ 笛卡爾進行的研究：運動的物體如果不受外力將做勻速直線運動。

④ 牛頓的偉大貢獻：通過概括和總結，揭示運動的物體和靜止的物體具有相同的性質——保持原來的運動狀態不變的性質，即一切物體在任何情況下都有慣性。

（2）牛頓第一運動定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。這個規律叫做牛頓第一定律（Newton's first law），也稱為慣性定律（Law of inertia）。

注：① 牛頓第一運動定律揭示了一切物體有慣性。

② 牛頓第一運動定律揭示了力是改變物體運動狀態的原因而不是維持物體運動狀態的原因。

③ 牛頓第一運動定律是在大量事實經驗的基礎上，通過進一步概括、推理總結出的一條規律。它不可能用實驗來直接驗證。

方法提煉

1. 對慣性概念的進一步理解。

（1）慣性是保持物體原有運動狀態的原因。

（2）慣性是物體的一種屬性，物體的質量是慣性大小的唯一量度，慣性的大小與物體的速度大小、受力與否、物體狀態等都無關。記憶口訣：物體有慣性，慣性是屬性，大小質量定，無論動與靜。

2. 應用慣性知識解釋現象的方法

（1）交代研究對象原來處于什么狀態。

（2）由于什么原因研究對象的運動狀態突然發生了變化（實質是受到了力的作用，改變了其運動狀態）。

（3）研究對象由于慣性要保持原狀態，所以會出現題中的現象。

3. 慣性與慣性定律的區別

慣性是自然界中的物體所具有的一種性質，這種性質表現為物體總要保持原來的運動狀態，即靜止狀態或勻速直線運動狀態；

慣性定律是一條客觀規律，是指由于物體具有慣性，在不受外力（或等效于不受外力）的情況下所遵循的規律。

典例精析

例題1. 請根據所學知識解釋汽車剎車時出現如圖2-1-3所示的現象的原因。

圖2-1-3

【思路分析】　此題考查分離式慣性現象，詳細思路為：________和________原狀態是________，________由于________改變________，________由于慣性要保持________，所以________。

【答案】　汽車和人原來一起處于向前運動的狀態，由于汽車緊急剎車，改變了汽車的運動狀態，使汽車由運動變為靜止，而人由于慣性要保持原來的運動狀態繼續向前運動，所以出現人們向前傾倒的現象。

例題2. 小勇利用如圖2-1-4所示的實驗裝置探究“阻力對物體運動的影響”。

圖2-1-4

小勇先后在水平桌面鋪上粗糙程度不同的物體（毛巾、棉布、木板），做了三次實驗，然后將實驗數據填入表2-1-1中：

表2-1-1

根據以上實驗填好以下內容：

每次都讓小車從同一個斜面的同一高度位置由靜止開始滑下，是為了使小車滑到斜面底端時具有相同的_____。

（2）觀察實驗現象發現：平面越光滑，說明小車受到阻力越_____，小車運動的距離越_____，此實驗結果能證明_____（選填序號）。

A. 物體的運動需要力來維持

B. 力可以改變物體的運動狀態

C. 物體的運動不需要力來維持

（3）在此實驗基礎上進行合理的推理，可以得到：運動物體不受外力時，它將__________

【思路分析】

（1）讓小車從同一個斜面的同一高度位置由靜止開始滑下，是為了使小車滑到斜面底端時具有相同的速度。

（2）由實驗現象發現：平面越光滑，說明小車受到阻力越小，小車運動的距離越遠，實驗結果證明物體的運動不需要力來維持，可以證明C。

（3）若運動物體不受外力時，它將做勻速直線運動。

【答案】　（1）速度　（2）小；遠；C　（3）做勻速直線運動

鞏固提高

1. 關于慣性，下列說法正確的是（　）。（多選）

A. 物體運動時具有慣性，靜止時沒有慣性

B. 物體在地球上有慣性，在太空中也具有慣性

C. 踢出去的足球還能在水平地面上繼續運動，是因為足球受到慣性

D. 在勻速行駛的車廂內，人豎直向上跳起，落下后仍在原處，這是因為人具有慣性

E. 將錘柄在石墩上撞擊幾下，松動的錘頭就緊套在錘柄上，這是利用了錘柄的慣性

F. 火車進站時，提前關閉發動機，是利用火車的慣性

G. 跳高運動員起跳前要助跑，是為了增大慣性

2. 地球不停地自西向東自轉，跳遠運動員想利用這個自然現象跳得更遠些，下列判斷中正確的是（　）。

A. 由西向東跳有利

B. 由東向西跳有利

C. 由南向北跳有利

D. 無論向何方跳，效果都相同

3. 下列說法正確的是（　）。

A. 運動越快的汽車越不容易停下來，是因為汽車運動得越快，慣性越大

B. 小球在做自由落體運動時，慣性不存在了

C. 把一個物體豎直向上拋出后，能繼續上升，是因為物體仍受到一個向上的推力

D. 物體的慣性僅與質量有關，質量大的慣性大，質量小的慣性小

4. 下列關于牛頓第一定律的說法中正確的是（　）。

A. 牛頓第一定律可以通過實驗直接證明

B. 牛頓第一定律只是提出了慣性的概念

C. 牛頓第一定律提出了當物體受到的合外力為零時，物體將處于靜止狀態

D. 牛頓第一定律既提出了物體不受外力作用時的運動規律，又提出了力是改變物體運動狀態的原因

5. 圖2-1-5所示現象中，屬于利用慣性現象的是（　）。

圖2-1-5

6. 某同學在科技館參觀時發現，在水平光滑軌道上有一小車，車內有一豎直放置被鎖定的壓縮彈簧，彈簧上放置一個小鋼球（示意圖如圖2-1-6所示）。給小車一推力后，小車在光滑軌道上勻速直線運動，當運動到軌道上的P點時，鎖定的彈簧被釋放，小鋼球相對于小車被豎直向上彈出，小車仍然保持原來的勻速直線運動。關于小鋼球的落點，下列說法中正確的是（不計小球受到的空氣阻力）（　）。