第1节 牛顿第一定律

第1节牛顿第一定律

学习目标核心素养形成脉络

1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实

验是科学研究的重要方法．(难点)

2.理解牛顿第一定律的内容及意义．(重点)

3.明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象．(难点)

一、理想实验的魅力

1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止．即力是维持物体运动的原因．

2．伽利略的观点

(1)理想实验：让小球沿第一个斜面从静止状态开始向下运动，然后冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球上升的高度与释放时的高度相同．减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大．

科学推论：当将第二个斜面放平时，小球将会永远运动下去．

(2)结论：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．

3．笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向．

二、牛顿物理学的基石——惯性定律

牛顿第一定律：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．牛顿第一定律又叫惯性定律．

三、惯性与质量

1．惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．

2．惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度．

判一判(1)伽利略理想斜面实验是不科学的假想实验．()

(2)理想实验所得到的结论是不可靠的．()

(3)伽利略的“理想实验＋科学推论”的方法是一种科学方法．()

(4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性．()

(5)物体运动速度越大，惯性越大．()

(6)力无法改变物体的惯性．()

提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√

做一做

如图所示(俯视图)，以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球．若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动．则由此可判断列车() A．减速行驶，向南转弯

B．减速行驶，向北转弯

C．加速行驶，向南转弯

D．加速行驶，向北转弯

提示：A

想一想冰壶是冬奥会的正式比赛项目．如果冰壶在冰面上运动时不受阻力作用，它将如何运动？

提示：根据牛顿第一定律，冰壶的运动状态将不发生变化，即它将保持匀速直线运动状态不变．

对牛顿第一定律的理解

1．伽利略理想实验的方法和意义

(1)“科学推理”的方法

实验事实：两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．

推理1：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．

推理2：减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度．

推理3：继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面永远运动下去．实验结论：力不是维持物体运动的原因．

(2)意义：伽利略在理想实验中所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端，使人类对自然的认识由经验型转变为科学理论型．伽利略对科学的贡献就在于推翻直觉的观点而用新的观点代替它．

2．物体运动状态的变化

当物体的速度发生变化时，这个物体的运动状态即发生了变化．物体的运动状态变化有以下三种情况：

(1)速度的方向不变，只有大小改变．

(2)速度的大小不变，只有方向改变．

(3)速度的大小和方向都发生改变．

3．对牛顿第一定律的理解

命题视角1对伽利略理想实验的理解

理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图所示，实验步骤如下，其中有一个是实验事实，其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成一水平面，小球要沿水平面永远运动下去．

请将上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列：___________________________

(只要填写序号即可)．

在上述的步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是()

A．①是事实，②③④是推论

B．②是事实，①③④是推论

C．③是事实，①②④是推论

D．④是事实，①②③是推论

[思路点拨] 理解理想实验，应注意以下几点：

(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验．

(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验．

(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的．

[解析]体会伽利略的理想实验，可知排列顺序为②③①④，分类正确的是选项B.

[答案]②③①④ B

命题视角2对牛顿第一定律的理解

(多选)(2020·郑州高一检测)关于牛顿第一定律的理解正确的是()

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动

D．飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态[思路点拨] 解答本题需把握以下两点：

(1)力不是维持物体运动的原因．

(2)力是改变物体运动状态的原因．

[解析]牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于受到摩擦阻力的作用而改变了运动状态，飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了原来的运动状态，C错误，D正确．

[答案]ABD

力和运动的关系

(1)力的作用效果是使物体发生形变或速度发生改变，而速度的改变就意味着物体的运动状态发生了改变，因此，力的作用效果是改变了物体的运动状态，也可以说“力是使物体运动状态改变的原因”．

(2)力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．反之亦然．