2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修一第四章 运动和力的关系 第1节

运动和力的关系

牛顿第一定律

牛顿第一定律

1. 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。

注意：运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：

（1）速度的方向不变，大小改变。

（2）速度的大小不变，方向改变。

（3）速度的大小和方向同时发生改变。

2. 对牛顿第一定律的理解

（1）“力”指物体受到的合力；可以把“不受外力”拓展延伸为“所受外力的合力为0”。

（2）定性说明了力和运动的关系：

①力是改变物体运动状态的原因，或者说力是产生加速度的原因，而不是维持物体运动状态的原因。

②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。

（3）揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。

物体的固有属性就是保持匀速直线运动状态或静止状态。

注意：

（1）牛顿第一定律不是实验定律，源于伽利略的理想实验。

（2）牛顿第一定律是普遍规律，适用于一切物体。

如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面呈水平，在水平面上放一个小球B，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

【答案】B

【解析】楔形物体A释放前，小球受到重力和支持力，两力平衡；楔形物体A释放后，由于楔形物体A是光滑的，则小球水平方向不受力，根据牛顿第一定律知，小球在水平方向的状态不改变，即仍保持静止状态。而竖直方向：楔形物体A对B的支持力将小于小球的重力，小球将沿竖直方向做加速运动，所以小球在碰到斜面前的运动是竖直向下的加速运动，其运动轨迹是竖直向下的直线，故B正确。

如图所示，小球A静止放在小车的光滑底板上（设小车底板足够长），当小车受到水平向右的力F作用时，小车从静止开始在水平面上做加速直线运动，则小球A相对于地的运动情况（　　）

A. 做匀速直线运动

B. 处于静止状态

C. 做与小车同方向速度越来越大的直线运动

D. 做与小车反方向速度越来越大的直线运动

【答案】B

【解析】对小球受力分析可知，车内的小球只受竖直方向的重力和支持力，这两个力是一对平衡力，小球所受合外力为零，所以无论车厢如何运动，小球相对于地面仍然处于静止状态，B正确。

如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（　　）

A. 可能落在A处

B. 可能落在B处

C. 可能落在C处

D. 以上都不可能

【答案】ABC

【解析】若火车在做匀速直线运动，小球水平方向不受力的作用，所以水平方向要保持原来的运动状态，即匀速直线运动状态，所以小球落下的位置在B点。

若火车做加速运动，则落在A点，若火车做减速运动，则落在C点，所以落在A、B、C点都有可能，故A、B、C正确，D错误。

1. 牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态——总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态

2. 揭示了力和运动的关系——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. 牛顿第一定律揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性.物体的固有属性就是保持匀速直线运动状态或静止状态。

惯性

惯性

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. 惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。

3. 物体惯性的大小由质量决定（质量是惯性大小的唯一量度），与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大小无关。

4. 惯性的表现

（1）在不受力的条件下，惯性表现为“保持”原来的运动状态，有“惰性”的意思。

（2）在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。

注意：惯性理解的三大误区

1. 误认为运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。

静止的物体总要保持静止（反抗从静到动），运动的物体总要保持运动（反抗从动到静），这就是物体具有惯性的体现。所以说，物体无论静止还是运动都具有惯性。

2. 误认为运动速度大的物体惯性大。

质量是惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体的运动速度没有关系。

3.误认为重力越小，惯性越小。

重力小，质量不一定小，因此惯性不一定小。

4. 误认为惯性是一种特殊的力。

惯性和力是两个不同的概念，力能改变物体的运动状态，而惯性却要使物体保持原来的运动状态不变。

在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗. 现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是（　　）

A. 小车匀速向左运动

B. 小车可能突然向左加速运动

C. 小车可能突然向右减速运动

D. 小车可能突然向左减速运动

【答案】BC

【解析】小车匀速向左运动，则水也匀速运动，速度相等，不会从碗中洒出，故A错误；小车突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向左的速度大于水向左的速度，可以出现图示情况，故B正确；小车突然向右减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向右的速度小于水向右的速度，水向右洒出，故C正确；小车突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向左的速度小于水向左的速度，水应向左洒出，故D错误。

小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机，在旅途中拍下了火车内桌面上小物块瞬间的不同状态，如图中的甲、乙、丙所示，则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是（　　）

A. 甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向左减速

B. 甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右加速，丙图中火车突然向左加速

C. 甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右减速，丙图中火车突然向右加速

D. 甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向右减速

【答案】AC

【解析】题图甲中，小物块相对于桌面的位置没有发生改变，因此它们的运动状态是相同的，说明此时在匀速运动，题图乙中，小物块向右倾斜，说明火车突然向左加速（或向右减速），因为，火车突然向左加速时，小物块的下部由于摩擦也随着加速，而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会向右倾倒，火车向右减速时的情形也可用类似的方法解释；题图丙中，小物块向左倾倒，说明火车突然向左减速（或向右加速），因为，火车突然向左减速时，小物块的下部由于摩擦也随着减速，而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会向左倾倒，火车向右加速时的情形也可用类似的方法解释，所以，题图甲中火车在匀速运动，题图乙中火车突然向左加速（或向右减速），题图丙中火车突然向左减速（或向右加速），选项A、C正确。

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. 决定因素：质量是惯性大小的唯一量度。

3. 固有属性：一切物体任何状态下都具有惯性。

（答题时间：25分钟）

1. 下列关于力、运动状态及惯性的说法，正确的是（　　）

A. 牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因

B. 笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献

C. 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”

D. 牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动

E. 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

F. 车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大

2. 如图所示，乘客在公交车上发现车厢顶部A处有一小水滴落下，并落在地板偏前方的B点处，由此判断公交车的运动情况是（　　）

A. 向前加速运动

B. 向前减速运动

C. 向后匀速运动

D. 向后减速运动

3. 下列说法中，正确的是（　　）

A. 同一运动，选择任何参照物观察的结果都是相同的

B. 物体的位移不断增大，表示物体必受力的作用

C. 物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用

D. 以加速运动的物体为参考系，牛顿第一定律才成立

4. 下列对牛顿第一定律的理解正确的是（　　）

A. 牛顿第一定律是说当弹簧的劲度系数一定时，弹簧的弹力与形变量成正比

B. 牛顿第一定律表明物体有保持原来运动状态不变的性质

C. 选择不同的参考系时物体的运动状态不同，但牛顿第一定律总是成立

D. 可以用实验直接验证牛顿第一定律

5. 如图所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力. 则运动员（　　）

A. 起跳时脚对滑板的作用力斜向后

B. 在空中水平方向先加速后减速

C. 越过杆后落在滑板的后方

D. 越过杆后仍落在滑板上起跳的位置

6. 如图所示（的视图），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

7. 在车厢中的A是用绳拴在底部的氢气球，B是用绳挂在车厢顶的金属球，开始时它们和车厢一起向右做匀速直线运动，若忽然刹车使车厢做匀减速运动，则下列选项图中能正确表示刹车期间车内情况的是（　　）

A. B. C. D.

8. 某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则（　　）

A. 此同学无法取出羽毛球

B. 该同学是在利用羽毛球的惯性

C. 羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来

D. 羽毛球会从筒的下端出来

1. 【答案】BDE

【解析】A项中，最早提出力不是维持物体运动的原因的人是伽利略，牛顿是根据伽利略斜面实验的思想，建立了牛顿第一定律；B项中，笛卡尔研究了力与运动的关系，为牛顿第一定律的建立做出了贡献，正确；C项中，一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，本身这个说法就是错误的，不符合牛顿第一定律的描述；D项中，牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动，这是牛顿第一定律和牛顿第二定律所揭示的力与运动的关系，正确；E项的说法符合伽利略理想实验，正确；F项中，刹车的长度与惯性没有关系，与车的动能有关。

答案：BDE

2. 【答案】B

【解析】水滴离开车顶后，由于惯性在水平方向上保持离开时的速度不变，而水滴落点B在A点正下方的前面，表明若车向前行驶，水滴下落时，车正在减速，A错误，B正确；若车向后减速运动时，水滴下落时将落在A点正下方的后方，故D错误. 若车向后匀速运动，水滴将落在A点的正下方，C错误。

3. 【答案】C

【解析】判断物体的运动和静止，参照物可以任意选择，参照物不同，结论可能不同。 A错误；物体不受力的作用也可以运动，位移也不断增大，故B错误，物体的速度不断增大，力是改变物体运动状态的原因，所以物体必受力的作用， C正确；牛顿第一定律适用于惯性参考系，D错误。

4. 【答案】B

【解析】胡克定律是说当弹簧的劲度系数一定时，弹簧的弹力与形变量成正比，A错误，牛顿第一定律表明物体有保持原来运动状态不变的性质，故B正确，选择非惯性参考系牛顿第一定律不成立，C错误，牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，不能直接通过实验得出，但能接受住实践的检验，故D错误。

5. 【答案】D

【解析】人相对于滑板竖直向上起跳后，由于惯性，两者在水平方向上保持原速度不变，故人越杆后仍能落在滑板上起跳的位置。

6. 【答案】A

【解析】由牛顿第一定律可知，小球在水平桌面上向前运动，说明列车减速行驶，同时小球相对于车厢向北运动，则表明列车向南转弯。

7. 【答案】D

【解析】金属球比车厢内同体积的空气质量大，惯性大，运动状态不易改变，相对车厢还是向右运动，氢气球比同体积空气质量小，惯性小，运动状态容易改变，相对车厢向左运动。

8. 【答案】B

【解析】一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，是在利用羽毛球的惯性，故B正确。