第20講牛頓第一定律（原卷版）

第20講牛頓第肯定律一、“伽利略斜面小車(chē)試驗(yàn)〞在這個(gè)試驗(yàn)中,讓每次讓小車(chē)從斜面的同一高度滑下,目的是讓小車(chē)在進(jìn)入水平外表時(shí)具有相同的速度,這樣才能比擬小車(chē)在不同外表運(yùn)動(dòng)的狀況.如以下圖所示,是小車(chē)從斜面上滑下后,在平面上最終停下的位置.試驗(yàn)說(shuō)明：平面越光滑,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn),這說(shuō)明小車(chē)受到的阻力越小,速度減小的越慢.假如小車(chē)不受阻力,小車(chē)將始終運(yùn)動(dòng)下去。牛頓第肯定律1.內(nèi)容：一切物體在沒(méi)有受到外力作用時(shí),總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.牛頓第肯定律是在大量閱歷事實(shí)的根底上,運(yùn)用科學(xué)的推理的方法而概括出來(lái)的規(guī)律,是一個(gè)特別重要的規(guī)律,是整個(gè)力學(xué)的根底和動(dòng)身點(diǎn).所以它不能用試驗(yàn)驗(yàn)證,由于任何物體都受到其它物體的作用,但是它能經(jīng)受住實(shí)踐的檢驗(yàn)。三、慣性定義：一切物體都有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫作慣性?！纠?】如下圖的是探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)影響的試驗(yàn)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．試驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)的小車(chē)會(huì)停下來(lái)，說(shuō)明力不是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而是維持物體的運(yùn)動(dòng)的緣由B．試驗(yàn)說(shuō)明，小車(chē)在毛巾上阻力最大，速度減小得最慢，滑行距離最短C．如圖③，假設(shè)不計(jì)空氣阻力，小車(chē)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，假設(shè)重力突然消逝，小車(chē)將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．假設(shè)水平面光滑，小車(chē)將保持肯定速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，即可驗(yàn)證牛頓第肯定律【例2】卡塔爾世界杯第一場(chǎng)競(jìng)賽于2022年11月21日零點(diǎn)開(kāi)頭，如下圖為競(jìng)賽時(shí)的情景，以下關(guān)于足球運(yùn)動(dòng)中涉及的物理學(xué)問(wèn)，正確的選項(xiàng)是〔〕A．足球踢出去后能連續(xù)在空中飛行，是由于足球受到了慣性的作用B．踢出去的足球在地上越滾越慢，說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持C．守門(mén)員準(zhǔn)時(shí)截住射門(mén)的足球，說(shuō)明力可以轉(zhuǎn)變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D．斜向上運(yùn)動(dòng)的足球，假設(shè)足球在最高點(diǎn)處受到的全部力都消逝，足球?qū)㈧o止【例3】如下圖為中國(guó)奧運(yùn)女子冠鞏立姣投擲鉛球的精彩瞬間，關(guān)于鉛球的運(yùn)動(dòng)，描述錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A．鉛球在脫離手后連續(xù)上升過(guò)程中，受到方向向上的力B．鉛球在脫離手后速度變慢，是由于鉛球所受慣性變小了C．鉛球在脫離手后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能保持不變D．鉛球能被推出且離開(kāi)手后連續(xù)運(yùn)動(dòng)，是由于運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)鉛球做了功且鉛球具有慣性【初高中變化】牛頓第肯定律這節(jié)課中所涉及到三方面的學(xué)問(wèn)，高學(xué)校連接的特別多，學(xué)校物理中的“伽利略斜面小車(chē)試驗(yàn)〞與高中物理中的“伽利略抱負(fù)斜面試驗(yàn)〞在本質(zhì)和目的上是全都的，都想說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力去維持；對(duì)于牛頓第肯定律的內(nèi)容，高學(xué)校在內(nèi)容表述形式上是有所差異的，高中物理在內(nèi)容表述上說(shuō)“除非作用在它上面的力迫使它轉(zhuǎn)變這種狀態(tài)〞，更好的說(shuō)明白力的作用；對(duì)于慣性，學(xué)校物理中主要討論的是慣性的應(yīng)用和防止，高中物理中還進(jìn)一步闡述了影響慣性大小的因素。一、對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的熟悉1.亞里士多德：必需有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要靜止在某個(gè)地方。：(1)抱負(fù)試驗(yàn)：讓小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)，小球?qū)ⅰ皼_〞上另一斜面。假如沒(méi)有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來(lái)的高度；減小其次個(gè)斜面的傾角，小球仍將到達(dá)原來(lái)的高度，但它要運(yùn)動(dòng)得遠(yuǎn)些；由此推斷，假設(shè)將其次個(gè)斜面放平，小球?qū)⒂谰眠\(yùn)動(dòng)下去。如下圖。伽利略抱負(fù)試驗(yàn)的魅力不僅表達(dá)在試驗(yàn)本身，更表達(dá)在試驗(yàn)的獨(dú)特方法：在試驗(yàn)事實(shí)的根底上，進(jìn)行合理的假設(shè)、外推。(2)結(jié)論：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由。3.笛卡兒：假如運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將連續(xù)以同一速度沿同始終線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向?！纠?】伽利略制造的把試驗(yàn)、假設(shè)和規(guī)律推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力的促進(jìn)了人類(lèi)科學(xué)熟悉的開(kāi)展。利用如下圖的裝置做如下試驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度漸漸降低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。依據(jù)三次試驗(yàn)結(jié)果的比照，可以得到的最直接的結(jié)論是〔〕A．假設(shè)小球不受力，它將始終保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)B．假設(shè)斜面光滑，小球在右側(cè)斜面將上升到與O點(diǎn)等高的位置C．假設(shè)小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)變D．小球受到的力肯定時(shí)，質(zhì)量越大，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就越難轉(zhuǎn)變二、牛頓第肯定律1.牛頓第肯定律：一切物體總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它轉(zhuǎn)變這種狀態(tài)。2.意義：揭示了運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。3.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的三種狀況：(1)速度的方向不變，大小轉(zhuǎn)變。(2)速度的大小不變，方向轉(zhuǎn)變。(3)速度的大小和方向同時(shí)轉(zhuǎn)變。留意：物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻在變，關(guān)鍵看速度是否變化，而不是看加速度，實(shí)際上只要有加速度，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就轉(zhuǎn)變。4.特殊提示：(1)牛頓第肯定律描述的狀態(tài)是一種抱負(fù)狀態(tài)，它是在伽利略抱負(fù)試驗(yàn)的根底上加以科學(xué)推理和抽象得到的，不行能用試驗(yàn)直接驗(yàn)證，因此牛頓第肯定律不是試驗(yàn)定律。(2)牛頓第肯定律的適用范圍為慣性參考系?！纠?】以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．牛頓第肯定律是科學(xué)家憑空想象出來(lái)的，沒(méi)有試驗(yàn)依據(jù)B．牛頓第肯定律無(wú)法用試驗(yàn)直接驗(yàn)證，因此是不成立的C．抱負(fù)試驗(yàn)的思維方法與質(zhì)點(diǎn)概念的建立一樣，都是一種科學(xué)抽象的思維方法D．由牛頓第肯定律可知，靜止的物體肯定不受外力作用三、慣性與質(zhì)量1.慣性：物體保持原來(lái)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性。牛頓第肯定律也被叫作慣性定律。2.慣性與質(zhì)量：打算物體慣性大小的物理量是它的質(zhì)量，質(zhì)量大的物體慣性大。說(shuō)明慣性大小只由質(zhì)量大小打算，與運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)。3.慣性的“三性〞普遍性一切物體皆有慣性，慣性是物體的固有屬性相關(guān)性慣性?xún)H與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的受力或運(yùn)動(dòng)狀況等無(wú)關(guān)唯一性質(zhì)量是慣性大小的唯一量度4.慣性的詳細(xì)表現(xiàn)形式：(1)當(dāng)物體不受外力或所受合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。原來(lái)靜止的物體保持靜止，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體保持原來(lái)的速度連續(xù)運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)物體受外力作用時(shí)，慣性表現(xiàn)為轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度，物體的慣性越大，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難轉(zhuǎn)變?！纠?】如下圖，在勻速前進(jìn)的磁懸浮列車(chē)?yán)?，小明將一小球放在水平桌面上，且小球相?duì)桌面靜止。關(guān)于小球與列車(chē)的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．假設(shè)小球向前滾動(dòng)，那么磁懸浮列車(chē)在加速前進(jìn)B．假設(shè)小球向后滾動(dòng)，那么磁懸浮列車(chē)在加速前進(jìn)C．磁懸浮列車(chē)急剎車(chē)時(shí)，小球向前滾動(dòng)D．磁懸浮列車(chē)急剎車(chē)時(shí)，小球向后滾動(dòng)1．伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的討論，開(kāi)創(chuàng)了科學(xué)試驗(yàn)和規(guī)律推理相結(jié)合的科學(xué)討論方法。圖a、圖b分別表示這兩項(xiàng)討論中的試驗(yàn)和規(guī)律推理的過(guò)程，對(duì)這兩項(xiàng)討論，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．圖a通過(guò)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的討論，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運(yùn)動(dòng)的結(jié)論B．圖a中先在傾角較小的斜面上試驗(yàn)，可“沖淡〞重力，便于測(cè)量時(shí)間C．圖b中完全沒(méi)有摩擦阻力的斜面是實(shí)際存在的，試驗(yàn)?zāi)苤苯佑^(guān)看到小球到達(dá)等高D．圖b的試驗(yàn)為“抱負(fù)試驗(yàn)〞，通過(guò)規(guī)律推理得出物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持的結(jié)論2．以下關(guān)于牛頓第肯定律的理解正確的選項(xiàng)是〔〕A．牛頓第肯定律可以通過(guò)試驗(yàn)直接驗(yàn)證B．戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)前拋掉副油箱，是為了增斗機(jī)的慣性C．在水平地面上滑動(dòng)的木塊速度漸漸減小，所受的摩擦力也漸漸減小D．奔跑的運(yùn)發(fā)動(dòng)遇到障礙而被絆倒，這是由于他受到外力作用迫使他轉(zhuǎn)變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)3．以下關(guān)于力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和慣性的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．亞里士多德最早提出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由B．伽利略依據(jù)抱負(fù)試驗(yàn)得出推論，假如沒(méi)有摩擦，在水平面上的物體一旦具有某一速度，將保持這個(gè)速度連續(xù)運(yùn)動(dòng)下去C．高速大路上汽車(chē)限速，這是由于汽車(chē)速度越大慣性越大D．物體不受力的作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也能發(fā)生變化4．質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體甲與乙放在外表光滑且足夠長(zhǎng)的木板上，隨木板一起以水平向右的相同速度沿同始終線(xiàn)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)木板突然停止時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．假設(shè)m1>m2，甲將與乙發(fā)生碰撞B．假設(shè)m1<m2，甲將與乙發(fā)生碰撞C．保有當(dāng)m1=m2，甲與乙才不會(huì)碰撞D．無(wú)論甲與乙的質(zhì)量有關(guān)系如何，它們始終不會(huì)碰撞5．如下圖，一個(gè)劈形物體A〔各面均光滑〕放在固定的斜面上，上外表水平，在其上外表放一個(gè)光滑小球B。劈形物體由靜止開(kāi)頭釋放，那么小球在遇到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是〔〕A．沿斜面對(duì)下的直線(xiàn)B．豎直向下的直線(xiàn)C．無(wú)規(guī)那么的曲線(xiàn)D．垂直斜面的直線(xiàn)6．如下圖，將一玻璃瓶裝水后密閉，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小氣泡處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用力突然將瓶子向前推動(dòng)，使其在桌面上向前運(yùn)動(dòng)一段后停止，可看到氣泡相對(duì)瓶子的運(yùn)動(dòng)狀況是〔〕A．向前B．向后C．先向前，再向后D．先向后，再向前7．如下圖，鞋子上粘有泥巴，在地面上鞋跟朝下磕兩下，泥巴就掉了，這主要是利用了〔〕A．鞋的慣性B．泥巴的慣性C．地面的慣性D．泥巴的重力8．以下對(duì)慣性、慣性定律〔牛頓第肯定律〕的理解正確的選項(xiàng)是〔〕A．牛頓第肯定律說(shuō)明，物體只有在靜止或做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)才具有慣性B．汽車(chē)轉(zhuǎn)彎后運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了轉(zhuǎn)變，其慣性也將隨之轉(zhuǎn)變C．牛頓第肯定律是通過(guò)試驗(yàn)得到驗(yàn)證了的定律D．拳擊運(yùn)發(fā)動(dòng)通過(guò)擊打沙袋訓(xùn)練時(shí)，要使速度相同的沙袋在相同的時(shí)間內(nèi)停來(lái)，對(duì)大沙袋用力比小沙袋用力大，說(shuō)明質(zhì)量大的物體慣性大9．伽利略依據(jù)“對(duì)接斜面試驗(yàn)〞提出，“任何速度一旦施加給一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，只要除去加速或減速的外因，此速度就可保持不變，不過(guò)這是只能在水平面上發(fā)生的一種情形。〞其實(shí)，伽利略的表述中有明確的“原慣性〞的缺陷；他還把重量看作物體固有的力，把它排解在外力之列。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．“重量與質(zhì)量都是物體內(nèi)在的屬性〞的這一說(shuō)法是正確的B．伽利略依據(jù)如圖的試驗(yàn)