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?亭湖区校级学业考试）关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（ ） A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的 B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义 C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性 D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
【分析】牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，同时也说明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；牛顿第一定律是牛顿在前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出．
【解答】解：A、牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A正确；
B、虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，是牛顿第二定律的基础，也为科学的发展奠定了基础，故B错误；
C、D、牛顿第一定律表明物体具有保持原来速度不变的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关，故C错误，D也错误； 故选：A。
【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
【分析】牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括得出的规律，它告诉我们物体在不受力的作用时保持静止状态或物体做匀速直线运动状态。
【解答】解：A、牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A错误；
BD、牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持，力是改变运动状态的原因，故B正确，D错误；
C、牛顿第一定律指出物体在不受力或合力为零时运动与其受力无关，保持原来的运动状态；若合力不为0，则运动状态改变，运动与受力有关，故C错误； 故选：B。
【例2.3】（2016春?张家界期末）由牛顿第一定律可知（ ） A．力是维持物体运动的原因
B．物体只有在不受外力作用时才具有惯性
C．静止或匀速直线运动的物体，一定不受任何外力作用 D．物体做变速运动时，必定有外力作用
【分析】牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，同时也说明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；
一切物体都具有惯性，惯性是物体本身的一种基本属性，其大小只与质量有关，质量越大、惯性越大；惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢是没有任何关系的． 【解答】解：A、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；故A错误；
B、物体的惯性与物体是否受力以及物体的运动状态都无关，只与物体的质量有关。故B错误；
C、静止或匀速直线运动的物体，可能不受任何外力作用，有可能受到外力的作用，但外力的和等于0．故C错误；
D、力是改变物体运动状态的原因，物体做变速运动时，必定有外力作用。故D正确。 故选：D。
【例2.4】（2017秋?洛阳期末）关于牛顿第一定律，以下说法错误的是（ ） A．牛顿第一定律又叫惯性定律
B．牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论 C．牛顿第一定律说明一切物体都有惯性 D．牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态
【分析】牛顿第一定律是在实验的基础上通过推理概括得而出的规律，即物体在不受力的作用时，总保持静止状态或物体做匀速直线运动状态。
【解答】解：A、牛顿第一定律说明一切物体都具有保持速度不变的性质，故又叫惯性定律，故A正确；
B、牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的，故B错误；
C、牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性，故C正确； D、牛顿第一定律告诉我们，一切物体都有保持原来速度不变的性质，力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故D正确。 本题选错误的，故选：B
【例2.5】（2014秋?琼中县校级期末）关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（ ） A．牛顿第一定律是实验定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 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
【分析】牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括得出的规律；即物体在不受力的作用时，总保持静止状态或物体做匀速直线运动状态．
【解答】解：A、牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的；故该选项说法错误；
B、由牛顿第一定律可知，当物体不受力或受平衡力时，物体将处于静止状态或匀速直线运动状态，因此力是改变物体运动状态的原因；故该选项说法正确；
C、惯性是由惯性定律（牛顿第一运动定律）所推导出来的物体本身所具有的一种性质，它
们的含义并不是完全相同的，故该选项错误；
D、由牛顿第一定律可得，力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因；故该选项说法正确。 故选：BD。
【例2.6】（2015春?胶州市期末）关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是（ ） A．物体受到恒定的外力作用时，它的运动转态不一定发生改变 B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变
C．物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态或者匀速直线运动状态 D．物体的运动方向与它所受的合力的方向一定相同
【分析】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。物体受到的合力为零时，它不一定处于静止状态。物体的运动方向不一定与它所受的合力的方向相同。物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态一定发生变化。
【解答】解：AB、物体受到不为零的合力作用时，加速度不为零，其运动状态一定发生变化。故A错误，B正确；
C、物体受到的合力为零时，它不一定处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态。故C正确；
D、物体的运动方向不一定与它所受的合力的方向相同，比如平抛运动、匀速圆周运动物体的运动方向与合力方向都不同。故D错误。 故选：BC。
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。
高一物理必修一第11讲 牛顿第一定律(中档版) 教师版讲义
