专题一 牛顿第一定律的理解和应用

第三章牛顿运动定律关于牛顿第一定律的理解1．牛顿第一定律不像其它定律那样是由实验直接总结出来的，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，总结前人的研究成果，加之丰富的想象而提出来的。2．牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的运动情况。物体不受外力是该定律的条件,物体保持匀速直线运动或静止状态是结果.3．牛顿第一定律是独立的一条规律，不能简单看成是牛顿第二定律的特例。4．牛顿第一定律的意义⑴指出力不是维持物体运动的原因；⑵指出一切物体都有惯性；⑶指出力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因；⑷提出了惯性参考系的概念。二、惯性及对惯性的理解惯性是一切物体的固有属性，与物体是否受到外力、物体是否运动均没有关系，质量才是惯性大小的唯一量度。误区之一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性误区之二：运动速度大的物体惯性大惯性有两种表现形式惯性的大小表现为物体运动状态改变的难易程度，在受到了相同阻力的情况下，速度（大小）不同质量相同的物体，在相同的时间内速度减小量是相同的，这就说明质量相同的物体，它们改变运动状态的难易程度——惯性是相同的，与它们的速度无关。误区之四：重力越小，惯性越小；物体处于失重状态时，惯性消失误区之五：惯性是一种特殊的力误区之三：“惯性”就是“惯性定律”而惯性是物体本身固有的一种属性，它跟物体受不受外力无关。惯性定律是物体在某个特定的环境（不受外力）下具有惯性的表现；地面附近的物体所受重力大小与其质量大小成正比，物体的重力越大惯性越大。如果把物体放在月球上，它所受的重力是地球上的1/6，但是质量不变。在地球上和月球上速度相同质量相同的物体，在受到了相同阻力的情况下，会同时停下来，这就说明两个质量相同的物体，不管在地球上，还是月球上，它们改变运动状态的难易程度——惯性是相同的，惯性是物体本身固有的一种属性，力是物体之间的相互作用。三、运动状态的改变即物体受到的合外力决定了物体的加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化量，而与物体当时的速度无关。运动状态改变含义：是指速度的改变．(速度改变包括速度的大小、方向有其中之一发生改变或两者都发生改变的情况)．00vvvt00tvvat力加速度速度指出力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因；力和运动的关系1.（2007海南物理1）16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元.在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是（）A、四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快；这说明，物体受的力越大，速度就越大B、一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来；这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C、两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快D、一个物体维持匀速直线运动，不需要力解析：亚里士多德的多数结论来自观察.当时并没有考虑到摩擦力的作用，所以许多结论都是错误的.根据我们现在所学的内容，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因.所以ABC都是他的观点，而D不是.D警示：在分析时，由于看前面的例子而易选择ABC中的一个.在分析时应该看后面的说明.2.（2006年广东卷1）下列对运动的认识不正确的是（）A．物体的自亚里士多德认为然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动B.伽利略认为力不是维持物体运动的原因C.牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅使其运动D.伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有每个速度，将保持这个速度继续运动下去A解析：亚里士多德认为没有力作用在物体上，物体就不会运动。伽利略认为力不是维持物体运动的原因，伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去。牛顿认为力是改变物体运动状态的原因，并不是使物体运动的原因。故答案为A。备考提示：本题涉及对运动的认识过程，考查对基本理论的认识程度，属于容易题。3.（2003上海理综卷50）理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，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的高度；④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列②③①④在上述的设想步骤中，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B正确理解惯性和平衡状态4.下面说法正确的是（）A．静止或做匀速直线运动的物体一定不受外力的作用B．物体的速度为零时一定处于平衡状态C．物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用D．物体的位移方向一定与所受合力方向一致解析：A．物体不受外力时一定处于静止或匀速运动状态，但处于这些状态时不一定不受外力作用，所以A错，B．物体是否处于平衡状态是看其受力是否为零，而不是看它的速度是否为零，如振动物体离平衡位置最远时速度为零，此时恢复力不为零，它就不处于平衡状态，所以B错，D．如平抛运动就不是这种情况，力与位移方向不一致，所以D错．C5.（2008广东卷1）伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有（）A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关解析：倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间的平方成正比，在斜面上的速度与时间成正比，故选项A错误，选项B正确。斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关，从顶端滚到底端所需时间与倾角有关，故选项C、D错误。Bsingaatv221atssgvsin22asv22sin2gst6.请用自己所学习的物理知识解释“船大调头难”这句俗语的道理．解析：“船大”，指船的质量大，“调头难”指改变速度方向难，“船大调头难”说明质量大的物体惯性大，要改变其运动状态需要的力大．根据牛顿第二定律，两个质量不同的物体受到同样的合外力作用，质量大的加速度小，在相同时间内速度变化小，运动状态难改变，说明物体保持原来运动状态的性质强，其惯性大。7.（2005广东卷1）一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（）A．车速越大，它的惯性越大B．质量越大，它的惯性越大C．车速越大，刹车后滑行的路程越长D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大BC解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，可知A、D两项错误．刹车时的加速度大小a=μg,滑行路程gvavs222020因为路面相同，即动摩擦因数μ相同，所以车速v0越大，滑行路程越长，C项正确．惯性是物体本身具有的特性，只与物体的质量有关，与物体运动的速度无关．本题中物体滑行的路程只与物体的初速度有关，与惯性大小无关．8．火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为（）A．人跳起后，车厢内的空气给人一个向前的力，这力使他向前运动B．人跳起时，车厢对人一个向前的摩擦力，这力使人向前运动C．人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而已D．人跳起后，在水平方向人和车水平速度始终相同D解析：由于人具有惯性，当人向上跳起时仍然保持火车运行的速度，此后人在水平方向不受外力，根据牛顿第一定律将保持匀速直线运动，人的水平分运动与火车的运动相同，所以人仍会落回原处。受力分析和运动分析是力学解题的基础和关键．解一：因为当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，瓶中的水由于惯性要保持原有的静止状态，相对瓶来说是向左运动，气泡也有惯性，但相比水来说质量很小，惯性小可忽略不计，所以气泡相对水向右移动。同理，当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内将向左运动。9．如图所示，水平放置的小瓶内装有水，其中有气泡，当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，小气泡在瓶内将向何方运动？当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内又将如何运动？解二：设想有一“水泡”，其体积、形状和“气泡”相同，当玻璃管向右加速运动时，这块水就和周围的水一起向右加速运动，相对于玻璃管不会有相对运动，这块水所受的外力由周围的水对它产生.设想将这个“水泡”换成“气泡”，周围水对气泡的作用力不变，气泡将在该力作用于做加速运动。因为气泡的质量小于水泡的质量，所以气泡的加速度大于水泡的加速度，即气泡相对于玻璃管向右运动。10．高为h的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶，加速度大小为a，车厢顶部A点处有油滴落到车厢地板上，车厢地板上的O点位于A点的正下方，则油滴落地点必在O点的左方还是右方？离O点的距离为多少？AO··vh解：设油滴离开车厢顶部时，车速为v0,油滴由于惯性此时也具有水平速度V0,对地做平抛运动，hgasss21221gth②20221attvs③tvs01①车厢做匀减速运动联立①②③式解出油滴落地点到O点的距离21ss所以油滴落在O点的右方思维发散1.油滴相对于地面的运动轨迹是什么？2.车厢若加速运动，油滴落点在何处？3．若在A点连续落下油滴，能落在同一点吗？解析：开始A、B随木板一起匀速运动，说明A、B所受的合外力为零。当木板停止运动后：若木块光滑，A、B大水平方向上不受外力的作用，仍以原来的速度做匀速运动，则相互间距离保持不变。若木板粗糙，由于A、B的材料相同，它们与木板的动摩擦因数相同，其加速度相同，即A、B以相同的初速度和加速度做匀减速运动，所以它们之间的距离仍保持不变。D11．由同种材料制成的物体A和B放在长木板上，随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，如图所示,已知mAmB，某时刻木板停止运动，下列说法正确的是（）A、若木块光滑，由于A的惯性较大,A、B间距离将增大B、若木板光滑，由于B的惯性较小,A、B间距离将减小C、若木板粗糙，A、B一定会相撞D、不论木板是否光滑,A、B间的相对距离保持不变AB12.公共汽车在平直的公路上行驶时，固定于路旁的照相机每隔两秒连续两次对其拍照，得到清晰照片，如图所示．分析照片得到如下结果：(1)在两张照片中，悬挂在公共汽车顶棚上的拉手均向后倾斜且程度相同；（2）对间隔2s所拍的照片进行比较，可知汽车在2s内前进了12m.根据这两张照片，分析正确的是（）A.在拍第一张照片时公共汽车正加速B.可求出汽车在t＝1s时的运动速度C.若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车一定停止前进D.若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车可能做匀速运动ABD