牛顿第一定律的理解和应用

1．惯性的两种表现形式

(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。

(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。

2．与牛顿第二定律的对比

牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。

练习

1．下列说法正确的是(  )

A．在高速公路上高速行驶的轿车的惯性比静止在货运场的集装箱货车的惯性大

B．牛顿第一定律是根据理论推导出来的

C．在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小球具有惯性

D．物体的速度逐渐增大同时加速度逐渐减小是有可能的

解析 

惯性是物体的固有属性，质量是其唯一量度，选项A错误；牛顿第一定律是牛顿在伽利略理想斜面实验的基础上，加上逻辑推理得出的规律，选项B错误；小球在粗糙水平面上受到摩擦力是小球停下来的原因，选项C错误；物体可以做加速度逐渐减小的加速运动，选项D正确。

答案　D

2．(多选)关于牛顿第一定律的理解正确的是(  )

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果

D．奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

解析

牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变，选项A、B正确；

牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦阻力的作用而改变了木块的运动状态，奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，选项C错误，D正确。

答案　ABD

3．(2017·上海单科)一碗水置于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀减速运动时，水面形状接近于图(  )

解析

当火车向右做匀减速运动时，碗内的水由于惯性，保持原来较大的速度向右运动，则只有图A所示的情形符合要求，故选项A正确。

答案　A

牛顿第一定律的应用技巧

(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。

(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况。

【巩固练习】

1．(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是(  )

A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变

B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去

C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向

D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

解析　亚里士多德认为力是维持物体运动状态的原因，A项错误；伽利略通过“理想斜面实验”得出力不是维持物体运动状态的原因，B项正确；笛卡儿认为如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向匀速运动下去，C项正确；牛顿认为一切物体皆有惯性，D项正确。

答案　BCD

2．在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献。以下选项中符合伽利略和牛顿的观点的是(  )

A．两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明物体受力越大则速度就越大

B．人在沿直线加速前进的车厢内竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方

C．两物体从同一高度做自由落体运动，较轻的物体下落较慢

D．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不受力时的“自然状态”

解析　根据牛顿第二定律，物体受的力越大加速度越大，而不是速度越大，故选项A错误；根据自由落体运动，两物体下落快慢相同，故选项C错误；一个运动的物体如果不再受力了，根据牛顿第一定律，它将一直保持匀速运动状态，故选项D错误。故综上所述，只有选项B正确。

答案　B

3.下列关于惯性的说法中正确的是(  )

A．速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以速度大的物体惯性大

B．同一个物体在光滑水平面上时的惯性小，在粗糙水平面上时的惯性大

C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小

D．在“嫦娥二号”卫星中的物体不存在惯性

解析

决定物体惯性大小的因素是质量，因此A、B的说法错误；

乒乓球的质量较小，可以快速抽杀，即运动状态容易改变，亦即乒乓球惯性小，C正确；

在“嫦娥二号”卫星中的物体尽管处于失重状态，但其质量不变，因此仍然具有惯性，D错误。

答案　C

4．下列说法中正确的是(  )

A．物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿运动定律又叫惯性定律

B．牛顿第一定律不仅适用于宏观低速物体，也可用于解决微观物体的高速运动问题

C．牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a＝0条件下的特例

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，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去

解析

牛顿第一定律表明，物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿第一定律又叫惯性定律，A错误；

牛顿运动定律都是在宏观、低速的情况下得出的结论，在微观、高速的情况下不成立，B错误；

牛顿第一定律说明了两点含义，一是所有物体都有惯性，二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线运动，牛顿第二定律并不能完全包容这两点意义，C错误；

伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础，D正确。

答案　D

5.  下列说法中正确的是(  )．

A．牛顿第一定律是通过理想实验方法得出的，可用实验给以验证

B．物体运动状态发生变化，则物体一定受到力的作用

C．惯性是一种力，惯性定律与惯性的实质是相同的

D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度、质量决定着惯性的大小

解析

牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受外力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受外力的物体是不存在的，故A错；

惯性是物体保持原有运动状态不变的性质，不是力，惯性定律(即牛顿第一定律)反映了物体在一定条件下的运动规律，C错；

由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B对；

虽然物体的运动不需要力来维持，但质量是惯性大小的唯一量度，与其运动速度的大小无关，D错．

答案  B