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7.3 牛頓第一定律 慣性
第七章 運動和力
知識點
牛頓第一定律
知1－講
1
1. 運動是否需要力來維持
(1)古希臘思想家、哲學家亞里士多德的觀點：要使一個靜止的物體運動起來，就必須對它用力，如果這個力被撤掉，物體就會停止運動。
(2)意大利科學家伽利略的觀點：物體的運動不需要力來維持，運動的物體會停下來，是因為它受到了阻力。
知1－講
關聯思考亞里士多德的觀點為什么是錯誤的？
關聯結果
亞里士多德在分析生活中的現象時，只考慮物體受到的推力，而忽視了阻力，其實物體停下的原因不是“沒有力的作用”，而是受到了阻力的作用。
知1－講
2. 實驗探究 探究運動和力的關系
探究目的 物體的運動是否需要力來維持？
設計實驗 運用控制變量法，讓同一小車從斜面同一高度由靜止滑下，并沿著粗糙程度不同的水平表面運動，觀察小車在不同表面上運動的距離。
實驗器材 斜面、小車、水平木板、毛巾、紙板、玻璃板
知1－講
進行 實驗 (1)如圖甲所示，讓小車從斜面上一定
高度由靜止滑下，觀察小車在毛巾表
面上運動的距離。
(2)保持小車滑下的高度與斜面坡度不
變，換紙板表面(如圖乙所示) 玻璃板
表面(如圖丙所示)、分別觀察小車在
這兩種表面上運動的距離。
(3)分析三次實驗的條件及實驗的結果，歸納小車在所受摩擦力逐漸減小時，運動狀態的變化規律。
保證小車到達三種水平面上時初速度相同。
改變阻力大小
知1－講
實驗 結果
接觸面 小車受到摩擦力的大小 小車運動的距離 速度變化
毛巾表面 大 短 快
紙板表面 較小 較長 較慢
玻璃板表面 最小 最長 最慢
知1－講
實驗 結論 同一小車到達水平面上初速度相同時，水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，小車速度減小得越慢，小車運動的距離就越遠。
歸納 總結 對以上實驗進一步推理得出：如果水平面絕對光滑，對小車完全沒有摩擦，小車將以恒定不變的速度永遠地運動下去，由本實驗可以得出：亞里士多德的觀點是錯誤的。
知1－講
上面進行的科學探究思路與伽利略的研究相似。后來，英國科學家牛頓總結了前人的研究成果，進一步推理、概括出牛頓第一定律。
知1－講
3. 牛頓第一定律
(1)內容 一切物體總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
(2)理解
①“一切”是說定律對所有的物體都適用。
②“總”指的是總這樣，沒有例外。
知1－講
③“或”即兩種狀態取其一，不能同時存在。定律表明，如果物體不受力的作用，原來靜止的物體將永遠保持靜止狀態，原來運動的物體將永遠保持勻速直線運動狀態。
④“直到有外力迫使它改變”是指定律成立的條件，包含兩層意思：a. 不受力將不會改變運動狀態；b. 受外力才被迫改變運動狀態。即改變運動狀態不是自身原因，而是外因所致。力是改變物體運動狀態的原因。
知1－講
(3)說明 牛頓第一定律不是實驗定律，而是在大量經驗事實的基礎上，通過進一步推理而概括出來的。
知1－講
實驗技巧
1.控制變量法的運用：要探究阻力對物體運動的影響，就要控制小車在水平面上開始運動時的速度相同，改變小車受到的阻力，進行實驗。
2.轉換法的運用：通過小車運動距離的遠近來判斷阻力對運動的影響。
知1－講
3.理想實驗法：
(1)一些物理現象，由于受實驗條件限制，無法直接驗證，需要先進行實驗，再進行合理推理，才能得出結論，這種方法稱為理想實驗法，又叫實驗推理法。
(2)探究阻力對運動的影響的實驗運用了理想實驗法；探究真空不能傳聲的實驗也運用了理想實驗法。
知1－練
例 1
為了探究運動和力的關系，某學習小組進行了如下實驗：在水平放置的木板上鋪上粗糙程度不同的毛巾、棉布，讓同一輛小車在同一斜面的同一高度由靜止滑下，小車靜止時所處位置如圖1 甲所示。
知1－練
解題秘方：實驗過程中注意控制變量法和轉換法的運用。
知1－練
(1)實驗時，讓同一輛小車從同一斜面的同一高度由
靜止下滑，其目的是______________________________；下滑后，小車在不同物體表面運動的距離不同，是因為受到的______不同。
控制小車下滑到水平面的速度相同
解析：實驗時，讓同一輛小車從同一斜面的同一高度由靜止下滑，其目的是控制小車下滑到水平面的速度相同；下滑后，小車在不同物體表面運動的距離不同，是因為受到的阻力不同。
阻力
知1－練
(2)如圖乙是小車在三種不同表面水平運動時的v-t 圖像，其中屬于在木板上運動圖線的是_______。
解析：木板表面最光滑，小車在木板表面上運動時受到的阻力最小，通過的距離最長，速度減小得最慢，如圖乙是小車在三種不同表面水平運動時的v-t 圖像，其中屬于在木板上運動圖線的是a。
a
知1－練
(3)圖丙中的小球從斜面頂端運動到O 點時，若此時
小球受到的外力全部消失，通過上面的
實驗探究可推出小球的運動軌跡將會
是________。
A.a B.b C.c D.d
解析：圖丙中的小球從斜面頂端運動到O 點時，若此時小球受到的外力全部消失，根據牛頓第一定律，小球將沿原來運動方向做勻速直線運動，故選C。
C
知1－練
(4)實驗結果能表明_______(填字母)。
A. 運動需要力來維持
B. 力可以改變物體的運動狀態
解析：實驗結果能表明力可以改變物體的運動狀態，故選B。
B
知1－練
1. 小華為探究“運動與力的關系”，設計了如圖所示的斜面實驗。讓同一小車滑到接觸面分別為毛巾、棉布和木板的水平面上， 觀察小車在水平面上滑行的距離。
知1－練
(1) 實驗時應讓小車從同一斜面的__________由靜止下滑；使小車滑到水平面時的______相同。
(2)比較甲、乙、丙三次實驗， 發現阻力越小， 小車滑行的距離就越遠， 說明小車運動的速度改變得越______ (填“快”或“慢”)。
同一高度
速度
慢
知1－練
(3)牛頓在伽利略等人的研究成果上概括出了牛頓第一定律。該定律______。(填序號)
A. 能用實驗直接驗證
B. 不能用實驗直接驗證， 所以不能確定這個定律是否正確
C. 是在大量經驗事實的基礎上，通過進一步推理概括得出的
C
知2－講
知識點
慣性
2
1. 慣性現象
知2－講
事例
實驗 現象 用尺子將下面的棋子打飛出去，上面的棋子仍然落在原處 扔出去的標槍離開手后仍然繼續向前飛
解釋 上面的棋子有保持原來靜止狀態不變的性質 扔出去的標槍有保持原來運動狀態不變的性質
結論 原來靜止靜止 原來運動勻速直線運動
知2－講
總結歸納：
(1)慣性：物體保持靜止或勻速直線運動狀態的性質。
(2)慣性是物體的固有屬性。
一切物體在任何狀態下都具有慣性。
知2－講
2. 慣性大小和質量的關系
實驗 操作 實驗1：用力輕推懸掛的空桶，觀察空桶被推高的高度
實驗2： 在空桶中裝入沙子，用相同的力再推桶，觀察桶被推高的高度
實驗 現象
知2－講
分析 空桶被推的高度較高，說明相同的力使空桶的運動狀態改變較大
結論 質量越小，運動狀態越容易改變
知2－講
總結歸納：
(1)慣性大小反映物體運動狀態改變的難易程度。
(2)慣性的大小與物體的質量有關，質量越大慣性越大。
知2－講
3. 牛頓第一定律又叫慣性定律。
注意區別慣性和慣性定律。慣性定律即牛頓第一定律，是一條物理規律，它成立的條件是“物體沒有受到外力作用”；而慣性是物體的一種屬性，沒有條件限制，物體無論受力與否都有慣性。
知2－講
深入理解
理解慣性
(1)慣性的普遍性：一切物體都具有慣性。無論是固體、液體還是氣體，無論質量大小，無論靜止還是運動，都具有慣性。
(2)慣性不是力，不能說“物體受到慣力”“慣性力”等。
知2－講
易錯提醒
不要誤認為慣性的大小與速度有關。假如慣性大小與速度有關，物體的速度越大，慣性越大，速度越小，慣性越小，進一步推理得：當物體的速度為零時，物體就不具有慣性，但一切物體都具有慣性，由此可見，慣性大小與速度有關的觀點是錯誤的。
知2－練
[期中·福州]慣性是物體的一種普遍屬性，質量是慣性
大小唯一量度。下列例子中慣性最大的是( )
A. 跑動的少年 B. 靜止的動車
C. 飛奔的駿馬 D. 飛翔的海鷗
例 2
知2－練
解題秘方：慣性是物體的一種普遍屬性，一切物體
都具有慣性，慣性的大小只與物體的質量有關，質量大的物體慣性就大，質量小的物體慣性就小。
答案：B
解析：跑動的少年、靜止的動車、飛奔的駿馬、飛翔的海鷗，動車的質量最大，質量大的物體慣性就大，故B 符合題意。
知2－練
2. [跨學科學科綜合模擬·南昌]《論衡·狀留篇》記載“是故車行于陸 任重，其進取疾速，難矣”，意思是質量越大的物體，慣性越_____，運動狀態越_____( 填“難”或“易”)改變。
大
難
知3－講
知識點
生活中的慣性現象
3
實驗現象 運動的小車遇到障礙物時上方的木塊為什么向前倒
小車突然啟動時木塊為什么向后倒
知3－講
解釋 (1)木塊處于運動狀態 (2) 小車突然停下時，木塊下部隨車一起停止運動 (3) 木塊上部由于慣性保持原來的運動狀態 (4)木塊向前倒 (1)木塊處于靜止狀態
(2) 突然拉動小車時, 木塊下部受到摩擦阻力隨車一起運動
(3) 木塊上部由于慣性保持原來的靜止狀態
(4)木塊向后倒
知2－講
2.利用慣性工作
工人用鐵鍬將煤送到鍋爐口，煤自動進入鍋爐 斧頭松了，將斧柄在樹墩上撞擊幾下，斧頭就套在斧柄上了 用拍子輕拍棉被，灰塵就掉落下來 農民用水瓢將水灑到禾苗前方，水繼續向前運動
知2－講
3.防止慣性帶來的危害
安全氣囊 靠枕 安全帶 限速
知3－講
知識鏈接
物體具有保持原來運動狀態不變的性質叫做慣性，慣性是物體本身具有的一種屬性，物體在任何情況下都具有慣性，但只有運動狀態發生變化才表現出來。
一切物體都有保持原來運動狀態不變的性質。生活中有時要利用慣性，有時也要防止慣性帶來傷害。
知3－練
[新趨勢 真實情境]如圖2 所示，錘頭松了，用手柄的下端撞擊木凳，錘頭就被套緊了。關于此現象的解釋：
①當手柄撞擊木凳時，手柄因受力而停止運動；
②使手柄和錘頭向下運動；
③錘頭由于慣性繼續保持原來的運動狀態；
④錘頭就緊套在手柄上了。
最合理的排列順序以及體現錘頭套緊
過程的關鍵步驟分別是( )
A. ②①③④；② B. ②①③④；③
C. ②③①④；② D. ②③①④；③
例 3
知3－練
解題秘方：在分析慣性現象時，應先確定物體原來的運動狀態，而后由于某種原因，其某一部分的運動狀態發生了哪些改變，而另一部分由于慣性，會仍然保持原來的運動狀態。
知3－練
答案：B
解析：錘頭松了，用手柄撞擊木凳，手柄由于受到木凳對
它的力，改變了原來的運動狀態，靜止下來；錘頭由于具有慣性，保持原來向下的運動狀態繼續向下運動；這樣磕了幾下之后，錘頭就被套牢了，故正確的順序應為：② ① ③ ④。體現錘頭套緊過程的關鍵步驟是③。
知3－練
3.[中考·牡丹江] 下列運動場景中屬于利用慣性的是( )
A. 舉重運動員用力將杠鈴舉起
B. 田徑運動員起跑時用力向后蹬地
C. 標槍運動員投擲前向前助跑
D. 百米運動員到達終點后不能立刻停下來
C
牛頓第一定律 慣性
牛頓第一定律
揭示
阻力
一切物體都具有慣性
揭示
影響
運動
內容

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