1 牛顿第一定律

1 牛顿第一定律【例题解析】例1关于伽利略的理想实验，下列说法中正确的是（）A. 这个实验实际上是永远无法实现的B. 只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去C. 利用气垫导轨，就能使实验成功D. 虽然是想象中的实验，但是它是建立在可靠的事实基础上的解析: 伽利略的理想实验是建立在可靠的事实基础上的，进行科学的、合理的推理而得出的结论，但是摩擦力永远无法消除，平板或导轨也不可能做得无限长，因而无法用实验直接验证。

正确选项为A、D。

点评: 伽利略的理想实验是建立在可靠的实验事实基础之上，经过抽象思维、科学推理而深刻地揭示了自然规律。

虽然无法用实验验证，但是理想实验仍是科学研究中的一种重要方法。

例2 关于力和运动的关系，下列说法中正确的是（）A. 物体的速度不断增大，表明物体必受外力作用B. 物体朝什么方向运动，则在这个方向上必受力的作用C. 物体的速度的大小不变，则其所受的合外力必为0D. 物体处于静止状态，则该物体必不受外力作用解析: 力是改变物体运动状态的原因。

物体的速度不断增大，表明物体的运动状态在发生变化，这是外力作用的结果。

物体朝某个方向做匀速运动时，在这个方向上可能不受外力的作用。

速度是矢量，既有大小又有方向。

若速度的大小不变，但方向改变，速度也就发生了变化，这也是外力作用的结果。

物体处于静止状态，可能是物体不受外力作用，也可能是物体所受外力的合力为0，不能说一定不受外力的作用。

正确选项为A。

点评: 注意物体的运动状态包括运动的快慢和运动的方向两个方面，不管哪一个方面发生了变化，物体的运动状态就发生了改变，都是外力作用的结果。

切不可认为“只要运动的快慢不变，运动状态就不变”。

再有，牛顿第一定律所描述的物体不受外力作用的情况是一种理想化的情况，当不考虑物体的形变和转动时，实际中的“物体所受外力的合力为0”效果上相当于“物体不受外力的作用”。

例3 火车在长直轨道上匀速行驶门窗紧闭的车厢内有一人竖直向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为（）A. 人跳起后，厢内空气给他向前的力，使他随同火车一起向前运动B. 人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随火车一起向前运动C. 人跳起后，车继续向前运动，所以人落地必定偏向后面一些，只是由于时间很短，偏后的距离不明显而已D. 人从起跳到落地，由于惯性，在水平方向上人和车始终具有相同的速度解析: 在匀速行驶、门窗紧闭的车厢内，有一人竖直向上跳起，由于人跳起后在水平方向不受外力的作用，人原来与火车具有相同的水平速度，故人的惯性使人在水平方向上保持这样的速度，而火车做匀速运动速度也不变，因此当人落地时，仍在原处。

正确选项为D。

点评: 由于惯性，物体将保持原来的速度，而不是失去原来的速度，直到有外力迫使它改变这个速度。

请继续思考：若火车是加速行驶的，则人竖直向上跳起后还能落回原处吗？（答案：不能，而是落到原处偏后一点的位置）例4 如图4—1—1所示，一个劈形物体M ，各面均光滑，放在固定的光滑斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球m 。

劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（ ）A. 沿斜面向下的直线B. 竖直向下的直线C. 无规则曲线D. 抛物线解析 小球是光滑的，在水平方向没有力的作用，所以在水平方向的运动状态不可能发生变化，仍保持静止。

因此，小球只能沿竖直向下的直线运动。

正确选项为B 。

点评 根据牛顿第一定律，力是改变运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。

小球在水平方向没有力的作用，在水平方向不可能有加速度，就不可能有位移。

要学会用物体的受力分析来确定物体运动状态的变化。

【基础训练】1. 下列说法中正确的是（ ）A. 某人用手推静止的车却没有推动，是因为这辆车惯性太大的缘故B. 运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大C. 把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力D. 放在光滑水平面上的两个物体，受到相同大小的水平推力，加速度大的物体惯性小2. 根据牛顿第一定律，以下选项中正确的是（ ）A. 人只有在静止的车箱内，竖直向上高高跳起后，才会落在车箱内原来的位置B. 人在沿直线匀速前进的车箱内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C. 人在沿直线加速前进的车箱内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方D. 人在沿直线减速前进的车箱内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方3. 下列说法中正确的是（ ）A. 原来静止的物体，只有在受到力的作用后才会运动起来，所以力是物体运动的原因B. 不用力踏自行车，自行车就会渐渐停下，说明物体不受力的作用，惯性就逐渐消失C. 运动着的小车速度逐渐减小时，一定受到力的作用D. 力是使物体的速度改变的原因4．火车在长直水平轨道上匀速行驶，坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛，当钥匙（相对车）落下来时（ ）A ．落在手的后方B ．落在在手的前方C ．落在手中D ．无法确定5．根据牛顿第一定律，我们可以得到如下的推论 （ ）A ．静止的物体一定不受其它外力作用B ．惯性就是质量，惯性是一种保持匀速运动或静止状态的特性C ．物体的运动状态发生了改变，必定受到外力的作用D ．力停止作用后，物体就慢慢停下来6．关于物体的惯性，下列说法中正确的是（ ）A ．只有处于静止或匀速运动状态的物体才具有惯性 mM θ 图4—1—1B ．只有运动的物体才能表现出它的惯性C ．物体做变速运动时，其惯性不断变化D ．以上结论不正确7．伽利略的理想实验证明了（ ）A ．要物体运动必须有力作用，没有力作用物体将静止B ．要物体静止必须有力作用，没有力作用物体就运动C ．物体不受外力作用时，一定处于静止状态D ．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动或静止状态8．古希腊学者亚里士多德根据“用力推车，车子才前进；停止用力，车子就要停下来”这类生活经验直观地得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止下来，即力是维持物体运动的原因。

试分析他的观点是错误的【能力提高】1．关于惯性，下述哪些说法是正确的（ ）A ．惯性除了跟物体质量有关外，还跟物体速度有关B ．物体只有在不受外力作用的情况下才能表现出惯性C ．乒乓球可快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故D ．战斗机投人战斗时，必须丢掉副油箱，减小惯性以保证其运动的灵活性2．如图4—1—2所示，在一辆上表面光滑的小车上，放有质量分别为m 1、m 2的两个小球，随车一起匀速运动。

当车突然停止运动后，如不计阻力，设车无限长，则两个小球（ ） A. 一定会相碰 B. 一定不会相碰C. 若m 1＞m 2，则一定会相碰D. 若m 1＜m 2，则一定会相碰。

3．下列现象中能直接由牛顿第一定律解释的是A ．竖直上升的气球上掉下的物体，仍能继续上升一定高度后才竖直下落B ．水平匀速飞行的飞机上释放的物体，从飞机上看是做自由落体运动C ．水平公路上运动的卡车，速度逐渐减小直至停止D ．用力将完好的鸡蛋敲碎4．一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M 与N ，它们只能在如图所示平面内摆动．某一瞬时出现如图4—1—3所示的情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是 [ ]A ．车厢作匀速直线运动，M 摆动，N 静止B ．车厢作匀速直线运动，M 摆动，N 也摆动C ．车厢作匀速直线运动，M 静止，N 摆动图4—1—2D ．车厢作匀加速直线运动，M 静止，N 也静止5．下列事例中，利用了物体的惯性的是 ( )A ．跳远运动员在起跳前的助跑运动B ．跳伞运动员在落地前打开降落伞C ．自行车轮胎有凹凸不平的花纹D ．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转6．下列物体的运动状态保持不变的是（ ）A.匀速行驶的列车B.地球同步卫星C.自由下落的小球D.在水面上浮动的木块7．关于惯性的大小，下列叙述正确的是 ( )A ．两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大B ．物体不受外力作用时,物体有惯性,当物体受外力作用时,惯性便消失C ．在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小D ．一切物体都有惯性,物体的质量越大,它的惯性就越大8．车厢沿直线运动，在车厢的顶板上用细线挂着一个小球，如图4—1—4所示。

在下列情况下，可对车厢的运动情况得出怎样的判断：(1) 细线竖直悬挂；(2) 细线向图中左方偏斜；(3) 细线向图中右方偏斜。

9．①亚里士多德观点：二千多年前古希腊学者亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，停止用力，物体就马上静止下来．②伽利略观点：三百多年前，意大利学者伽利略认为，运动物体在不受外力作用时，保持恒定不变的速度永远运动下去． 为了证明自己的观点是正确的，伽利略设计了一个理想实验，这一理想实验是建立在 基础上的.他把经验事实与抽象思维结合在一起推测：如果斜面是光滑的，当倾角减小为零时，小球将以 运动.其中有一个经验事实，其余是推论．如图4—1—5所示的斜面： ①减小另一个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍能达到原来的高度.②两个对接斜面，让静止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，最后使它成为水平面，小球要沿水平做持续的匀速运动.将上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列 ．并指出 是经验事实， 是推论(只写序号即可).让我们再看看图4—1—6中的实验，思考并回答下列问题：我们发现，小车随着表面材料的改变而一次比一次停得远，那么如果表面绝对光滑，那么我们综合伽利略的理想实验通过合理外推可以得出：物体的运动无需 的结论. 的观点是正确的.两个实验所采用的科学实验方法是： .10．如图4—1—7所示，高为h 的车厢在平直轨道上匀减速行驶，加速度大小为a ，车厢顶部A 点处有油滴滴落在车厢地板上，车厢地板的O 点位于A 点的正下方，则油滴落图4—1— 4地点必在O 点的哪方？离O 点的距离为多少？【开阔视野】话说汽车安全带及安全气囊最近，随着国内各大轿车厂家纷纷组织撞车试验，汽车的安全性又一次成为消费者关注的热门话题，ABS 、气囊、安全舱结构等装置成为人们津津乐道的词语，似乎只有配上这些装置的汽车才上档次。

其实在发生交通事故时，对人们安全起最主要保障作用的却是我们最常见的装置——安全带。

最初的汽车安全带是瑞典人发明的，自上世纪40年代别克轿车将安全带作为标准配置后，美国将安装和使用安全带确定为强制性的联邦法规，由此开始了安全带的大规模普及。

当时的安全带仅仅是简单的两点式腰部约束，其约束的松紧程度完全由驾驶者自己调节。