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】（2024?徐州学业考试）关于牛顿第一定律，下列说法中错误的是（ ） A．牛顿第一定律又叫惯性定律 B．牛顿第一定律说明一切物体都有惯性
C．牛顿第一定律是通过大量实验总结出来的实验结论 D．牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态
【例2.2】（2024?上海学业考试）下列说法正确的是（ ） A．静止或做匀速直线运动的物体，一定不受外力作用 B．当物体的速度等于零时，物体一定不受外力作用
C．当物体的速度发生变化时，物体一定受到了外力作用 D．当物体受到的合外力为零时，物体一定做匀速直线运动
【例2.3】（2016?陕西学业考试）关于力和运动的关系，下列说法中正确的是（ ） A．力是物体运动的原因
B．力是维持物体运动的原因
C．力是改变物体运动状态的原因 D．力是物体获得速度的原因
【例2.4】（2015?徐州学业考试）关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿第一定律说明力是维持物体运动的原因
B．惯性就是物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 C．由牛顿第一定律可知：物体所受的合力为零时，一定处于静止状态 D．牛顿第一定律可以通过实验来验证
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】（2024?云南学业考试）在学校安全教育中，要求学生骑自行车不带人、不超速。则下列说法正确的是（ ）
A．带人后总质量变大，惯性变大 B．带人后总质量变大，惯性变小 C．超速时惯性变大 D．超速时惯性变小
【例3.2】（2016?铜仁市校级模拟）如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球。乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是（以小车为参考系）（ ）
A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右。乒乓球向左 C．铁球和乒乓球都向左
D．铁球和乒乓球都向右
【例3.3】（2017?海陵区校级学业考试）某时刻，质量为2kg的物体甲受到的合力是6N，速度是10m/s；质量为3kg的物体乙受到的合力是5N，速度是10m/s，则（ ） A．甲比乙的惯性小 B．甲比乙的惯性大
C．甲和乙的惯性一大 D．无法判定哪个物体惯性大
【例3.4】（2016?山东学业考试）下面关于物体惯性大小的说法中，正确的是（ ） A．运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以运动速度大的物体惯性大 B．物体受的力越大，要它停下来就越困难，所以物体受的力越大，则惯性越大 C．行驶中的车辆突然刹车，乘客前倾，这是由于惯性所引起的
D．材料不同的两个物体放在地面上，用一个相同的水平力分别推它们，则难以推动的物体的惯性较大
【例3.5】（2024?济南学业考试）甲、乙两位同学坐在匀速运动的列车上，列车的运动方向与乙同学的朝向相同．在他们之间的水平桌面上放一只鸡蛋．当列车紧急刹车时，他们观察到的现象是（ ）
A．鸡蛋向甲运动 B．鸡蛋向乙运动 C．鸡蛋静止不动 D．鸡蛋在原位置转动
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。
在有些参考系中，不受力的物体会保持静止或匀速直线运动状态，这样的参考系叫做惯性参考系，简称惯性系。以加速运动的火车为参考系，牛顿第一定律并不成立，这样的参考系叫做非惯性系。
5．物体运动状态的改变
速度是描述物体运动状态的物理量，如果物体速度的大小或方向改变了，我们就说它的运动状态改变了。
高一物理必修一第11讲 牛顿第一定律(简单版) 学生版讲义
