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?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
【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、牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性，故B正确； C、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C错误；
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：C。
【例2.2】（2018?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
【分析】力是物体运动状态改变的原因，若物体受平衡力作用，物体的运动状态一定不变，物体受非平衡力作用时其运动状态一定改变．
【解答】解：AD、静止或做匀速直线运动的物体，处于平衡状态，可以不受外力的作用或所受合力为零，故AD错误；
B、当物体的速度等于零时，它不一定处于平衡状态，例如竖直上抛运动到最高点，故B错误；
C、当物体的速度变化，即运动状态发生变化时，它一定受到外力作用，故C正确； 故选：C。
【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
【分析】本题考查了力和运动的关系，正确理解牛顿第一定律即可解答本题．
【解答】解：力和运动无关，力不是产生运动的原因，力是运动状态变化的原因是产生加速度的原因，故ABD错误，C正确。 故选：C。
【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
【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、牛顿第一定律说明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，故A错误；
B、物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性，与质量有关，故B正确；
C、由牛顿第一定律可知：物体所受的合力为零时，处于静止状态或者匀速直线运动状态，故C错误；
D、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，故D错误； 故选：B。
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?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
【分析】惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。
【解答】解：AB、惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，可知带人后总质量变大，惯性变大。故A正确，B错误；
CD、惯性大小只与物体的质量有关，与物体是否运动、运动的快慢无关，故CD错误； 故选：A。
【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
【分析】当容器随小车突然向右运动时，铁球由于惯性要保持原来状态，故相对小车向左运动；当容器随小车突然向右运动时，容器中的水也有惯性，故也有相对小车向左运动的趋势，水的密度大于整个乒乓球的密度，故把乒乓球挤向右，故乒乓球故相对小车向右运动。 【解答】解：因为小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动趋势，但由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，
高一物理必修一第11讲 牛顿第一定律(简单版) 教师版讲义
