牛顿第一定律 二力平衡

牛顿第一定律【知识点归纳】一、牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，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运动状态。

二、惯性：原来一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向不变的性质。

我们把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性，同时牛顿第一运动定律也叫做惯性定律。

注意：①一切物体都具有惯性，一切物体是指无论是固体、液体、还是气体；无论物体质量大或小；无论是静止还是运动；无论受不受力都具有惯性。

②惯性大小是由物体质量决定的，质量越大，惯性越大，而与运动状态无关。

惯性是自然界中一切物体的固有属性。

③惯性是物体的一种属性，它不是力。

力是物体对物体的作用，发生力的作用时，必然要涉及到两个相互作用的物体，单独一个物体不会出现力的作用。

惯性是每个物体都有的，不需要两个物体的相互作用，惯性只有大小没有方向。

【案例分析】1．关于力和运动，下列说法中正确的是（）A．物体不受力时，就一定静止 B．物体只要运动，就一定受到力的作用C．力是维持物体运动的原因 D．物体速度改变时，一定受到力的作用2．正在运动着的物体，若受到的一切力都同时消失，那么它将（）A．立即停止 B．改变运动方向 C．先慢下来，然后停顿D．做匀速直线运动3.在“国庆黄金周”，小华全家乘火车到上海游玩。

因旅途劳顿，在火车上，小华经常要喝水。

他把茶杯放在列车内的一个水平桌面上，突然，他发现杯内的水面发生了如图所示的变化，则列车的运动状态可能发生的变化（）①列车突然向右启动②列车突然向左启动③列车向右运动时突然减速刹车④列车向左运动时突然减速刹车A.①或②B. ①或③C. ②或③D.②或④4．我国火箭技术近20年有了很大的发展，已进入了世界先进行列。

“长征二号F”捆绑式火箭将“神舟三号”送入太空，并进行了一系列的科学实验，对江西“泰和乌鸡蛋”的研究是这次太空实验项目之一。

“神舟三号”在太空中运行时，处于失重状态的“泰和乌鸡蛋”的质量（填“变”或“不变”），惯性（填“没有”或“仍具有”）。

第9讲牛顿第一定律二力平衡牛顿第一定律及惯性1．阻力对物体运动的影响(1)实验结论：在相同条件下，平面越光滑，小车所受的阻力越__小__，速度变化越__慢__，前进得越__远__．(2)伽利略推论：在理想情况下，如果表面绝对光滑，物体将__以恒定不变的速度永远运动下去__．2．牛顿第一定律(1)内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持__静止__状态或__匀速直线运动__状态．(2)理解：①该结论是由实验推理概括出来的；②“总保持静止状态或匀速直线运动状态”是指物体不受外力时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动；③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．3．惯性(1)定义：一切物体都有__保持原来运动状态不变__的性质，我们把这种性质称为惯性．(2)影响因素：惯性的大小与物体的__质量__有关，与物体的运动状态和速度大小无关．物体的__质量__越大，其运动状态越难以改变，我们就说它的惯性越大．(3)理解：①任何物体，无论是运动还是静止，都具有惯性．②惯性不是力，不能把惯性说成是“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯性”，一般只能说“具有惯性”．(4)利用：如拍打尘土、体育比赛中的各种投掷项目、助跑等．(5)危害：如刹车倾倒、走路滑倒和绊倒等．【图片解读】图11．如图1，降落伞匀速下降时，相对于地面是__运动__的；在降落伞匀速下降时，人和伞受到的重力和伞受到的阻力是一对__平衡力__；人和伞在匀速下降过程中，动能__不变__，重力势能__减小__，机械能__减小__．2．如图2，锤子的锤头松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧紧套在锤柄上．撞击时，锤柄停止运动，锤头由于__惯性__会继续向下运动，从而牢牢套在锤柄上．用力撞击锤柄使之突然静止，说明__力是改变物体运动状态的原因__．图2图33．如图3，弹簧片把小球与支座间的木片打出去，小球却落在支座上，没有飞出去，原因是小球具有__惯性__．二力平衡1．平衡状态：指物体保持__静止__或__匀速直线运动__状态．2．二力平衡(1)定义：物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡．(2)条件：①同物：两个力作用在同一个物体上；②等大：两个力大小相等；③反向：两个力的方向相反；④共线：两个力在同一条直线上．(3)注意：二力平衡要求四个条件同时具备、缺一不可．【提示】 (1)判断两个力是否平衡既可利用二力平衡的条件来判断，也可以根据物体是否处于平衡状态来判断． (2)平衡力和相互作用力的区别一对平衡力 一对相互作用力 不同点作用在同一个物体上 分别作用在两个物体上不一定为同性质的力一定为同性质的力其中一个力消失，另一个力不受影响同时产生，同时消失相同点大小相等、方向相反、在同一条直线上【图片解读】1．如图所示，跳水运动员站在跳板上静止时，她受到的__重__力和__支持__力是一对平衡力，运动员将跳板压弯，说明力可以改变物体的__形状__，压弯的跳板将运动员弹开，这一过程是把弹性势能转化为__动能__．重难点 惯性的理解及应用(2019·凉山)在凉山州举行的中小学运动会中，来自各校的运动员们奋力拼搏，取得了优异的成绩．比赛中涉及的一些物理现象，下列说法正确的是(D)A ．乒乓球比赛时，球在空中飞行，所有力全部消失，球一定落向地面B ．百米比赛时，运动员冲线后不能立即停下，是因为运动员受到惯性力的作用C ．跳远比赛时，运动员需要助跑，是为了增大惯性，跳得更远D ．足球比赛时，抱在守门员手中的足球也具有惯性【变式训练1】 (2018·新疆)下列交通提示用语和惯性无关的是(D)A ．车辆转弯，请坐稳扶好B ．雨天路滑，请减速慢行C ．注意安全，请保持车距D ．遵守交规，请靠右行驶【变式训练2】 重为20 N 的篮球，当竖直向上抛出到达最高点时，速度为__0__m/s ；当重力消失后，篮球将__静止__．如图所示，当斜向上抛出到达最高点时，重力为__20__N ；当重力消失后，篮球将__水平向右做匀速直线运动__．实验突破1探究阻力对物体运动的影响【命题点】1．实验装置图2．实验方法(1)转换法(通过小车在①__水平面上运动的距离__来判断阻力的大小)(2)控制变量法(让小车从斜面同一高度由静止自由下滑，控制小车到达水平面的②__初速度__相同；通过改变水平面的粗糙程度改变阻力的大小)(3)实验推理法(由实验推理出，若物体不受阻力时，物体的速度将不会减小，即永远做③__匀速直线__运动)3．交流反思(1)小车运动到斜面底端后继续运动的原因(小车具有④__惯性__)(2)小车最终在水平面停下来的原因(小车受到阻力的作用)(3)在运动过程中的能量转化实验结论：一切物体在没有受到力的作用时，总保持⑤__静止__或⑥__匀速直线运动__状态．(2019·乐山)小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验．让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离．图1(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的__同一高度__滑下，这种研究问题的方法是__控制变量__(填“微小量放大”“模型”或“控制变量”)法．(2)比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越__远__(填“远”或“近”)，说明小车运动的速度改变得越__慢__(填“快”或“慢”)．(3)伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上__匀速直线运动__．说明运动的物体__不需要__(填“需要”或“不需要”)力来维持．(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律．该定律__C__． A ．能用实验直接验证B ．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确C ．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的(5)小车到达水平面后会继续向前运动，请在图2中画出小车在木板上运动时受力的示意图．解：图2(6)运动的小车在木板上最终停下来，是因为小车在水平方向上受__非平衡力__(填“平衡力”“非平衡力”或“不受力”)．(7)小明同学通过上面的探究学习了解到的知识，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到最高点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是__D__．(图中的黑点表示小明同学)A.做匀速圆周运动B.做匀速直线运动C.继续来回摆动D.保持静止状态实验突破2 探究二力平衡的条件 【命题点】 1．实验装置图2．实验器材(1)实验中选择小车和光滑桌面的原因(减小①__摩擦力__对实验带来的影响) (2)定滑轮的作用(改变②__力__的方向) 3．实验方法：控制变量法(1)研究平衡的两个力是否在同一直线(保持小车两端所受拉力大小相等，将物体扭转一定的角度，观察小车是否处于平衡状态)(2)研究平衡的两个力是否大小相同(保持两个力在同一直线上，但两边钩码的数目不同，观察小车是否处于平衡状态)(3)研究平衡的两个力是否作用在同一个物体上(保持两个力大小相等，且作用在同一直线上，让两个力同时作用在不同的物体上，观察物体是否处于平衡状态)4．交流反思(1)实验中选择静止作为研究状态的原因(匀速直线运动状态不好控制，不便于操作)(2)让两个力作用在不同物体上的方法(使用两辆小车或用剪刀剪断卡片)(3)进行多次实验的目的(得出普遍规律)实验结论：二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，大小③__相等__、方向④__相反__，且作用在⑤__同一条__直线上在“探究二力平衡的条件”活动中：(1)如果物体只受到两个力的作用，且处于__静止或匀速直线运动__状态，说明这两个力是相互平衡的．由此，小明提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件？(2)小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的__拉力__和__重力__的大小来进行比较．研究发现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出__拉力__的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去．(3)为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的先后顺序：__B、A、C__(用字母表示)，这样的改进是为了减小__摩擦力__对实验的影响．(4)如图丙是最终确定的实验方案．此方案中，由于__卡片的重力远小于钩码的重力__，故卡片的重力可忽略不计．(5)小华将系于卡片(重力可忽略不计)两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向__相反__，并通过调整__钩码的数量__来改变拉力的大小．(6)当卡片平衡时，小华将卡片转过一个角度，松手后卡片__不能__(填“能”或“不能”)平衡．设计此实验步骤的目的是为了探究__不在同一直线上的两个力能否平衡__．(7)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图丙所示情况下，小华下一步的操作是：__把卡片剪成两半__．(8)如果将两边的钩码挂在卡片其中一端的同一挂钩上，可以发现小车不会静止，这表明二力平衡必须满足__方向相反__这一条件.1．(2018·益阳)下列情景中，处于平衡状态的是(D)A．绕地球匀速运行的卫星B．加速追赶猎物的猎豹C．下落的苹果D．匀速下降的跳伞运动员2．(2018·吉林)汽车在平直公路上匀速行驶时，下列属于平衡力的是(A)A．汽车受到的牵引力和阻力B．汽车受到的支持力和地面受到的压力C．汽车受到的牵引力和重力D．汽车受到的牵引力和地面受到的压力3．(2019·襄阳)木块在压力F的作用下静止在如图所示位置，则下列各组力属于平衡力的是(B)A．木块所受的压力和木块对墙壁的压力B．木块所受的重力和木块所受的摩擦力C．木块所受的支持力和木块所受的摩擦力D．木块对墙壁的压力和墙壁对木块的支持力4．同学们到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验，如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当小火车将要从“∩”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一个小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，不计空气阻力，小球将落在原来孔的__原地__．(填“前方”“原地”或“后方”)5．2019年3月10日，采用氢燃料电混合动力技术的中国商飞新能源验证机——“灵雀H”在郑州试飞成功．若在试飞过程中采用氢燃料供能，则“灵雀H”上升过程中的惯性将__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)．6．(2019·德阳)如图，雨燕沿虚线方向匀速自由飞翔，在图中画出雨燕所受重力和空气对它的作用力的示意图．解：第9讲牛顿第一定律二力平衡1．(2019·福建)为了防止惯性带来的危害，要求人们(A)A．乘车时系好安全带B．候车时站在安全线外C．市区行车禁鸣喇叭D．夜间行车车内不开灯2．(2018·衡阳)如图所示，若小球向右摆动到最低点时绳子断裂，假设所有力同时消失，此后，小球的运动情况是(D)A．匀速直线下落B．匀速直线上升C．匀速直线斜向上运动D．沿水平方向向右做匀速直线运动3．(2019·齐齐哈尔)如图所示，小辉推着小车在平直道路上匀速前进，下列说法正确的是(D)A．小车对地面的压力和地面对小车的支持力是一对平衡力B．小辉受到的重力与地面对他的支持力是一对相互作用力C．小车受到的重力与小车对地面的压力是一对相互作用力D．小车受到水平方向的推力与小车受到的阻力是一对平衡力4．(2019·连云港)下列关于运动和力的说法正确的是(D)A．物体不受力时，一定保持静止状态B．牛顿第一定律是通过实验直接总结出来的C．运动的物体具有惯性，静止的物体没有惯性D．静止在地面上的“歼－20”战机，受平衡力的作用5．(2019·广东)头球(运动员用头碰撞飞行中的足球)是足球比赛中常用的技术，下列说法正确的是(A)A．头球过程中，头对足球的力改变了足球的运动状态B．足球被顶飞，是因为头对足球的力大于足球对头的力C．头对足球的作用力消失时，足球的惯性也消失D．足球在空中飞行时，以运动员为参照物，足球是静止的6．(2019·江西)电灯通过电线挂在天花板上处于静止状态，灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对__相互作用__力，电线对灯的拉力和灯所受的重力是一对__平衡__力．7．(2019·贵港)用手把小球压在弹簧上，弹簧被压缩到A点，松手后小球向上运动，如图所示．请在图中画出小球离开弹簧后所受到的力的示意图(O为小球的重心，空气对小球的作用力忽略不计)．解：8．(2019·德阳)小王同学用表面粗糙程度不同的毛巾、木板、玻璃等器材探究“阻力对物体运动的影响”，实验过程及现象如图所示：(1)小王在实验中设置了三种粗糙程度不同的表面，让小车从斜面上同一位置滑下，小王发现小车在毛巾表面滑行的距离最近，在木板表面滑行的距离较远，在玻璃表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小越慢．推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，小车将做__匀速直线运动__．(2)牛顿第一定律告诉我们物体的运动__不需要__(填“需要”或“不需要”)力来维持，一切物体都有保持原来运动状态不变的性质．9．(2019·铜仁)小明在探究“二力平衡”条件的实验中，设计了如图所示的两种实验方案．(1)通过实验比较，小明发现采用方案乙，实验效果更好，原因是__滚动摩擦力小于滑动摩擦力，减小摩擦力对实验的影响__．(2)该实验装置中，木板两端的定滑轮的作用是__改变力的方向__．(3)保持两盘中砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度，放手后观察到小车转动，最后恢复到静止状态．这个实验现象说明：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且__作用在同一条直线上__，这两个力才能彼此平衡．10．(2019·益阳)将雨伞在雨中快速旋转(从上往下看沿逆时针方向)，伞骨末端的雨滴被甩出．如图中能正确表示雨滴P被甩出瞬间运动方向的是(C)错误!错误!错误!错误!11．(2018·安徽)我们知道，一对作用力与反作用力总是大小相等，方向相反．如图所示，重25 N的长方体物块甲放在水平桌面上，另一重10 N的长方体物块乙放在物块甲上．则下列说法正确的是(D)A．物块乙所受的合力为10 NB．物块乙对物块甲的压力为15 NC．桌面受到物块甲的压力为15 ND．桌面对物块甲的支持力为35 N12．在水平地面上行驶的汽车车厢里挂着一个小球，当出现了如图所示的情景时，绳子对球的拉力和球受到的重力__不是__(填“是”“不是”或“可能是”)一对平衡力．汽车在做__加速__(填“加速”“匀速”或“减速”)运动．13．如图所示，在一起交通事故中，车头受到所载水泥管的冲击，严重挤压变形，这起事故是由于汽车突然__减速__(填“加速”或“减速”)时，水泥管由于惯性保持原来运动状态所致，水泥管的惯性如此之大是因为它的__质量__(填“质量”或“速度”)大．14．(2018·河南)如图所示，上表面水平且光滑的小车上有A、B两个物体，两物体与小车以相同的速度一起向右匀速运动．B在A的正前方，B的质量小于A的质量．假设小车的上表面足够长，不计空气阻力，小车遇到障碍物突然停止后，A、B两物体__不会__(填“会”或“不会”)相撞，原因是：__A、B都具有惯性，且A、B速度相同，在受平衡力作用时保持原来运动状态不变__．15．(2018·恩施)如图，用绳子竖直悬挂一个小球，将一斜面物块慢慢靠近小球，并刚好与之接触(绳子仍然竖直，且小球静止)．请作出小球此时所受力的示意图．解：16．(2019·衡阳)如图所示，小球被固定在静止的金属框架上，画出小球所受作用力的示意图．解：17．(RJ教材8下P19T2变式)(2019·无锡)如图所示，用尺快速打击最下面的棋子，棋子飞出，说明力可以改变物体的__运动状态__，上面的棋子由于具有__惯性__会落在原处．18．(RJ教材8下P18“想想议议”变式)一天，在某段市区道路上发生了一起两小车追尾相撞事故，交警询问时，前车司机说：“我的车速很慢．后车突然加速撞了我的车尾，当时我女儿坐在后排，撞车导致她的头撞到了前排座椅背上．”后车司机说：“前车司机在行驶过程中突然刹车，我来不及刹车就追尾撞上了．”请你用学过的物理知识问答：哪个司机在说谎？你判断的理由是什么？请你写出一条交通安全警示语．答：前车司机在说谎．因为假如是后车突然加速导致追尾时，前车车身突然加速，而前车中的人由于惯性会向后倒，所以前车中乘客的头不会撞在前面的座椅背上，所以是前车司机在说谎．警示语“保持车距”(合理即可)．。

本讲教育信息】一. 教学内容：第十二章牛一律和二力平衡（一）课程标准要求1. 知识与技能（1）知道牛顿第一定律内容（2）知道惯性概念（3）知道牛顿第一定律和惯性区别2. 过程与方法（1）通过活动体验任何物体都有惯性（2）探究摩擦力对物体运动的影响3. 情感态度与价值观通过活动与阅读感受科学就在身边（二）重点难点突破重点1：牛顿第一运动定律物体在不受力的情况下总保持状态或直线运动状态。

指的是原来静止的物体不受力的作用要保持原来的静止状态，原来是运动的物体不受力的作用要保持原来的匀速直线运动状态。

所以力不是物体运动的原因。

注意：牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出来的。

[例1] 如图1中A、B两物体在光滑的水平面上随小车一起向前运动，当小车突然停止，而A、B物体在没离开平面前的运动情况是（）A. 一直运动下去，不能碰在一起B. 一直运动下去且碰在一起C. 随小车一起停止D. 都做减速运动图1分析：运动的物体在不受力的作用时将保持匀速直线运动状态。

因为A、B两物体原来在光滑的水平面上运动。

当小车停止，运动方向上也不受力的作用时，A、B两物体将保持原来的匀速运动状态。

答案：A重点2：惯性惯性是要保持原来的性质：其大小只与的大小有关而与外界因素（是否运动、运动快慢）无关；因为一切物体都有质量，所以惯性是一切物体都有的性质。

比较：牛顿第一定律与惯性有着本质的区别，惯性是一切物体都有的性质，而牛顿第一定律讲的是物体不受力时物体的运动状态。

[例2] 有关惯性的说法，下面正确的是（）A. 运动的物体有惯性，而静止的物体没有惯性B. 运动的物体比静止的物体惯性大C. 一切物体都有惯性D. 物体只有受力时才有惯性分析：惯性是一切物体都有的性质，其大小只与质量有关。

答案：C难点：关于惯性现象的解题惯性现象是自然界和日常生活中普遍存在的现象。

我们在分析惯性现象时，可按以下步骤进行：①审清题意，明确研究对象是哪一个物体；②认清研究对象的运动状态，即研究对象原来是运动的还是静止的；③分析研究对象在运动过程中，是否受到能够改变它原来运动状态的力的作用。

牛顿的第一定律，也称为惯性定律，表述为："物体在没有受到外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。

" 这意味着物体如果没有受到外力的作用，将保持其原有的状态，无论是静止还是匀速直线运动。

二力平衡是指一个物体受到两个大小相等、方向相反的力的作用时，物体将保持静止或匀速直线运动状态。

这意味着这两个力在相互抵消的作用下，物体不会发生加速度。

区别：
牛顿第一定律是关于物体在没有外力作用时的运动状态的规律。

如果物体没有受到外力，它将保持静止或匀速直线运动。

二力平衡是涉及两个大小相等、方向相反的力对物体的作用。

在这种情况下，物体将保持静止或匀速直线运动。

牛顿第一定律是关于外力对物体运动状态的影响，而二力平衡是关于两个相互作用力对物体的影响。

牛顿三大定律公式：
1，牛顿第一定律(惯性定律）：
物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

2，牛顿第二定律公式：
F合=ma或a=F合/m
a由合外力决定，与合外力方向一致。

3，牛顿第三定律公式：
F= -F;
负号表示方向相反，F、-F为一对作用力与反作用力，各自作用在对方。

4，共点力的受力平衡公式：
F合=0
二力平衡则满足公式F1=-F2
请注意，二力平衡与作用力与反作用力是不一样的。

二力平衡的研究对象，是同一个物体；而作用力与反作用力，研究对象是两个不同的物体。

5，超重与失重的公式：
超重满足：N>G
失重满足：N<G
N为支持力，G为物体所受重力，不管失重还是超重，物体所受重力是不变的。

牛顿三大定律的内容：
1、牛顿第一定律：一切物体总是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。

（定性的描述了力与运动的关系，物体的运动不需要力维持，但改变物体的运动一定需要力，牛顿第一定律也叫惯性定律）
2、牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它所受的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

（定量的计算力与运动的关系，F=ma）
3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。

（说明了力的作用是相互的）。