牛頓第一定律的理解和應用

1．慣性的兩種表現形式

(1)物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現出來。

(2)物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現為使物體保持原來的運動狀態不變(靜止或勻速直線運動)。

2．與牛頓第二定律的對比

牛頓第一定律是經過科學抽象、歸納推理總結出來的，而牛頓第二定律是一條實驗定律。

練習

1．下列說法正確的是(??)

A．在高速公路上高速行駛的轎車的慣性比靜止在貨運場的集裝箱貨車的慣性大

B．牛頓第一定律是根據理論推導出來的

C．在粗糙水平面上滾動的小球最后會停下來是因為小球具有慣性

D．物體的速度逐漸增大同時加速度逐漸減小是有可能的

解析?

慣性是物體的固有屬性，質量是其唯一量度，選項A錯誤；牛頓第一定律是牛頓在伽利略理想斜面實驗的基礎上，加上邏輯推理得出的規律，選項B錯誤；小球在粗糙水平面上受到摩擦力是小球停下來的原因，選項C錯誤；物體可以做加速度逐漸減小的加速運動，選項D正確。

答案　D

2．(多選)關于牛頓第一定律的理解正確的是(??)

A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規律

B．不受外力作用時，物體的運動狀態保持不變

C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊運動的結果

D．奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態

解析

牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態，即總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態不變，選項A、B正確；

牛頓第一定律還揭示了力和運動的關系，力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因，在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于摩擦阻力的作用而改變了木塊的運動狀態，奔跑的運動員，遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用而改變了運動狀態，選項C錯誤，D正確。

答案　ABD

3．(2017·上海單科)一碗水置于火車車廂內的水平桌面上。當火車向右做勻減速運動時，水面形狀接近于圖(??)

解析

當火車向右做勻減速運動時，碗內的水由于慣性，保持原來較大的速度向右運動，則只有圖A所示的情形符合要求，故選項A正確。

答案　A

牛頓第一定律的應用技巧

(1)應用牛頓第一定律分析實際問題時，要把生活感受和理論問題聯系起來深刻認識力和運動的關系，正確理解力不是維持物體運動狀態的原因，克服生活中一些錯誤的直觀印象，建立正確的思維習慣。

(2)如果物體的運動狀態發生改變，則物體必然受到不為零的合外力作用。因此，判斷物體的運動狀態是否改變，以及如何改變，應分析物體的受力情況。

【鞏固練習】

1．(多選)科學家關于物體運動的研究對樹立正確的自然觀具有重要作用。下列說法符合歷史事實的是(??)

A．亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體的運動狀態才會改變

B．伽利略通過“理想實驗”得出結論：一旦物體具有某一速度，如果它不受力，它將以這一速度永遠運動下去

C．笛卡兒指出：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向

D．牛頓認為，物體具有保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質

解析　亞里士多德認為力是維持物體運動狀態的原因，A項錯誤；伽利略通過“理想斜面實驗”得出力不是維持物體運動狀態的原因，B項正確；笛卡兒認為如果運動物體不受任何力的作用，不僅速度大小不變，而且運動方向也不會變，將沿原來的方向勻速運動下去，C項正確；牛頓認為一切物體皆有慣性，D項正確。

答案　BCD

2．在物理學發展史上，伽利略、牛頓等許多科學家為物理學的發展做出了巨大貢獻。以下選項中符合伽利略和牛頓的觀點的是(? )

A．兩匹馬拉車比一匹馬拉車跑得快，這說明物體受力越大則速度就越大

B．人在沿直線加速前進的車廂內豎直向上跳起后，將落在起跳點的后方

C．兩物體從同一高度做自由落體運動，較輕的物體下落較慢

D．一個運動的物體如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明靜止狀態才是物體不受力時的“自然狀態”

解析　根據牛頓第二定律，物體受的力越大加速度越大，而不是速度越大，故選項A錯誤；根據自由落體運動，兩物體下落快慢相同，故選項C錯誤；一個運動的物體如果不再受力了，根據牛頓第一定律，它將一直保持勻速運動狀態，故選項D錯誤。故綜上所述，只有選項B正確。

答案　B

3.下列關于慣性的說法中正確的是(? )

A．速度大的物體比速度小的物體難以停下來，所以速度大的物體慣性大

B．同一個物體在光滑水平面上時的慣性小，在粗糙水平面上時的慣性大

C．乒乓球可以快速抽殺，是因為乒乓球慣性小

D．在“嫦娥二號”衛星中的物體不存在慣性

解析

決定物體慣性大小的因素是質量，因此A、B的說法錯誤；

乒乓球的質量較小，可以快速抽殺，即運動狀態容易改變，亦即乒乓球慣性小，C正確；

在“嫦娥二號”衛星中的物體盡管處于失重狀態，但其質量不變，因此仍然具有慣性，D錯誤。

答案　C

4．下列說法中正確的是(??)

A．物體在不受外力作用時，保持原有運動狀態不變的性質叫慣性，故牛頓運動定律又叫慣性定律

B．牛頓第一定律不僅適用于宏觀低速物體，也可用于解決微觀物體的高速運動問題

C．牛頓第一定律是牛頓第二定律在物體的加速度a＝0條件下的特例

D．伽利略根據理想實驗推出，如果沒有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個速度，將保持這個速度繼續運動下去

解析

牛頓第一定律表明，物體在不受外力作用時，保持原有運動狀態不變的性質叫慣性，故牛頓第一定律又叫慣性定律，A錯誤；

牛頓運動定律都是在宏觀、低速的情況下得出的結論，在微觀、高速的情況下不成立，B錯誤；

牛頓第一定律說明了兩點含義，一是所有物體都有慣性，二是物體不受力時的運動狀態是靜止或勻速直線運動，牛頓第二定律并不能完全包容這兩點意義，C錯誤；

伽利略的理想實驗是牛頓第一定律的基礎，D正確。

答案　D

5.? 下列說法中正確的是(??)．

A．牛頓第一定律是通過理想實驗方法得出的，可用實驗給以驗證

B．物體運動狀態發生變化，則物體一定受到力的作用

C．慣性是一種力，慣性定律與慣性的實質是相同的

D．物體的運動不需要力來維持，但物體的運動速度、質量決定著慣性的大小

解析

牛頓第一定律是物體在理想條件下的運動規律，反映的是物體在不受外力的情況下所遵循的運動規律，而自然界中不受外力的物體是不存在的，故A錯；

慣性是物體保持原有運動狀態不變的性質，不是力，慣性定律(即牛頓第一定律)反映了物體在一定條件下的運動規律，C錯；

由牛頓第一定律可知，力是改變物體運動狀態的原因，故B對；

雖然物體的運動不需要力來維持，但質量是慣性大小的唯一量度，與其運動速度的大小無關，D錯．

答案? B