牛顿第一定律
牛顿第一定律
去
【解析】选C.亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,有
力作用在物体上它就运动,没有力作用时它就静止,A正确. 伽利略认为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,他认为水平面上的物体若不受摩擦力,物体会
保持原速度做匀速直线运动,B,D正确.牛顿第一定律揭示了 力与物体运动的关系,即物体的运动不需要力来维持,力的 作用是改变物体的运动状态（速度）,C错误.
B
）
牛顿第一定律把握不准造成错误
火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一
人向上跳起，发现仍落回车上原处，这是因为(
D
)
A.人跳起后，车厢内的空气给他以向前的力，带着他随同
火车一起向前运动
B.人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他 随同火车一起向前运动
C.人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后
【解析】选A.抛出去的标枪、手榴弹等因有惯性要继续向 前运动,A正确;质量是物体惯性大小的惟一量度,不会因做 任何运动而改变,B、C错误;因两物体材料不同,物体与地面 的动摩擦因数不同,故用同样的水平力推不动的,不一定是
质量大的,D错误.
5.关于运动状态与所受外力的关系,下面说法中正确的是 （ A.物体受到恒定的力作用时,它的运动状态不发生改变 ）
二、对惯性的理解及应用
1.惯性与质量 （1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性.
（2）质量是物体惯性大小的惟一量度，质量越大，惯性越大.
2.惯性与力 （1）惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物 体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是 错误的. （2）力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的 原因.力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变.
牛顿第一定律
一）牛顿第一定律（又叫惯性定律）1、内容：一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态2、牛顿第一定律的理解1）牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的，不可能用实验直接来验证。
2）对任何物体都适用，不论固体、液体、气体。
3）力是改变物体运动状态的原因,力不是维持物体运动状态的原因.4）运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)5）静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)二）惯性12、惯性的理解1）一切物体任何时候都具有惯性.(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性).牛顿第一定律表明，一切物体都具有保持静止状态或匀速直线状态的性质，因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
2）惯性是物体本身的属性,惯性的大小与物理的质量的大小有关.质量越大，惯性越大。
质量越大的物体其运动状态越难改变。
惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况毫无关系。
3）惯性是物体本身固有的一种属性。
一切物体任何时候、任何状态下都有惯性。
惯性不是力，不能说惯性力的作用，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的速度、物体是否受力等因素无关。
3、防止惯性的现象带来的危害：汽车安装安全气襄,汽车安装安全带。
利用惯性的现象：跳远助跑可提高成绩,拍打衣服可除尘4、解释现象：例：汽车突然刹车时，乘客为何向汽车行驶的方向倾倒答：汽车刹车前，乘客与汽车一起处于运动状态，当刹车时，乘客的脚由于受摩擦力作用，随汽车突然停止，而乘客的上身由于惯性要保持原来的运动状态，继续向汽车行驶的方向运动，所以汽车突然刹车时，乘客为何向汽车行驶的方向倾倒。
二、基础知识检测1．在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车每次从斜面顶端处由静止滑下，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离，结果记录在下表中．1）第三次实验中，小车在水平木板上滑行时的停止位置如图所示，读出小车在木板上滑行的距离并填在表中相应空格处．2）为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑，这样做的目的是：使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时．3）分析表中内容可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越________，小车前进的距离就越________。
牛顿第一定律和牛顿第二定律
适用范围：适用于宏观低速物体。
意义：揭示了力和运动的定量关系。
定律的物理意义
描述物体运动的加速度与作用力之间的关系 揭示了力和运动状态变化的定量关系 提供了物体运动状态变化快慢的定量描述 是经典力学的基础之一，广泛应用于各种物理现象的分析和计算
实验验证：通过伽利略 的斜面实验等经典力学 实验，验证了牛顿第一 定律的正确性。
定律的物理意义
定义：牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出如果没有外力作用，物体会保持静止或匀 速直线运动的状态不变。
意义：揭示了物体运动的基本规律，是经典力学的基础之一。
应用：在物理学、工程学、天文学等领域有广泛应用，如车辆、航空器、卫星等运动体的 运动规律都需要遵循牛顿第一定律。
定律的推导过程
牛顿第二定律的 表述：物体加速 度的大小与作用 力成正比，与物 体的质量成反比
推导过程：通过 实验和逻辑推理， 得出物体运动加 速度与作用力和 质量的关系
数学表达式： F=ma，其中F 表示作用力，m 表示物体的质量， a表示物体的加 速度
适用范围：适用 于宏观低速物体， 即物体速度远小 于光速的情况
牛顿第一定律的推导过程不仅揭示了力学的本质，而且为后续的力 学定律和定理奠定了基础。
定律的应用场景
交通工具：汽车、飞机、火车等交通工具的运动和停止 体育竞技：运动员的起跑、跳水运动员的入水等 日常生活：走路、跑步、骑自行车等 工业生产：机械臂的运动控制、自动化生产线等
02
牛顿第二定律
定律的表述
定律的应用场景
加速运动：解释物体在力作用下的加速运动，如汽车启动或飞机起飞
牛顿第一定律、第二定律和第三定律的关系
牛顿第一定律、第二定律和第三定律的关系一、牛顿第一定律：牛顿第一定律奠定了整个牛顿力学的根底，它定义了两个概念——惯性和力，指出了惯性和力怎样影响着物体的运动：惯性是一切物体都具有的一种本性——抵抗速度改变的性质；力是改变物体速度的原因——即产生加速度的原因；物体不受力时，由于惯性，物体的自然运动是速度不变的运动——匀速直线运动〔或者保持静止〕；物体受力时，物体的速度就要变化，不过，此时惯性仍然有表现——它抵抗速度的改变，使得物体的速度只能渐变，不能突变。
注意：不受力，不包括所受合力为零的情况，详细解释见牛顿第二定律。
二、牛顿第二定律牛顿第一定律定义了惯性和力的概念，定性指出了惯性和力对物体速度的影响；牛顿第二定律在此根底上进一步定量的定义了惯性的大小和力的大小，定量的指出了惯性大小和力的大小对物体运动〔详细化为加速度〕的影响。
惯性大小——惯性质量的定义，是牛顿第二定律给出的，这是大多数中学教师所不知道的；大学教材中惯性质量的操作定义是这样的——两个孤立物体互相作用，经过一段时间，两个物体的速度该变量分别为Δv1和Δv2，那么两个物体的惯性质量大小之比就是m1/m2=Δv2/Δv1，即m1/m2=〔Δv2/Δt)/(Δv1/Δt)，即m1/m2=a1/a2。
详细请参见大学教材“动量守恒〞一章。
力的大小，是在惯性质量大小定义的根底上，由F=ma来定义的，即力是由加速度来定义的。
从力的定义可以看出来，牛顿第二定律首先是一个定义式；但是牛顿第二定律之所以称之为定律，是因为实验发现，不仅仅对标准物体，a∝F，而且对任何物体，也有a∝F——此处的F的大小是用标准物体来定义的。
牛顿第二定律a=F/m。
这个表达式是和牛顿第一定律协调的，当F=0时，a=0，即物体由于惯性做匀速直线运动，当F≠0时，由于任何物体的质量都不为零，因此物体加速度并不是无穷大，有运动学知识可知，物体的速度就只能随着时间逐渐变化，而不能突变。
牛顿运动定律
er
m1
Fr m2
重力 P mg 矢量式 P mg
g 重力加速度
比 萨 斜 塔
重力加速度和质量无关
F
G
Mm
R2
P mg
g
G
M R2
9.80m/s2
讨论：
万有引力公式只适用于两 质点。
一般物体万有引力很小， 但在天体运动中却起支配 作用。
二、弹性力 (elastic force) 物体发生弹性变形后，内部产生欲恢复形变的力。 常见的有：弹簧的弹力、绳索间的张力、压力、支
a
F 1 a1
aF22aF3 3
Fi ai
4.此式为矢量关系，通常要用分量式：
Fx ma x
Fy ma y
F ma
Fn man
三、牛顿第三定律 (Newton’s Third Law)
作用力与反作用力总是大小相等、
方向相反，作 用在同一条直线上。 F12 F21
★已做和待做的工作：
• 弱、电统一：1967年温伯格等提出理论 1983年实验证实理论预言
• 大统一(弱、电、强 统一)： 已提出一些理论，因目前加速器能量不够
而无法实验证实。
• 超大统一：四种力的统一
电弱相互作用
强相互作用
“超大统一”（尚待实现）
万有引力作用
2.4 牛顿定律的应用举例
应用牛顿定律解题的基本方法
动量为 mv 的质点，在合外力的作用下，其动量
随时间的变化率等于作用于物体的合外力。
表达式：
F合外
dp dt
或： F合外 ma
当
牛顿第一定律
牛顿力学现在已经成为科学的基础，是学习物理的基础理论。
它由三个运动定律构成。
长久以来人们习惯了以牛顿三大定律作为推导的基础，几乎没有人去怀疑。
但这不代表它就是真理。
牛顿第一定律也被称作惯性定律，其内容为：一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态。
也可以表述为,一切物体要么保持匀速直线运动状态要么保持静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第一定律主要是从天文观察中，间接推导而来，是抽象概括的结论，不能单纯按字面定义而用实验直接验证[1]。
爱因斯坦曾经这样批评：“经典力学想要说明一个物体不受外力，必须证明它是具有惯性的，想要说明一个物体是惯性的，又必须证明它不受外力。
”因此牛顿第一定律有循环论证的嫌疑。
此外，牛顿无法解释行星绕太阳作公转运动，除了遵守万有引力定律外，还具有同向性，轨道共面性，公转周期都大于太阳的自转周期，牛顿对此只能归因于上帝的安排[2]。
同时，牛顿力学不能解决引力波问题，并且与达尔文的生物进化论、热力学第二定律相矛盾。
由奥斯特电流磁效应可知，电荷静止存在电场，匀速运动还产生磁场；中性物体静止和匀速运动为什么一样？1 牛顿第一定律的公理性作为力学的第一条命题——牛顿第一定律，它就必定会含有“逻辑循环”的性质，它是不可能通过物理学的其他定义或定律，也不可能通过直接的物理实验得到证明的。
牛顿第一定律具有公理性，只能依靠以它为出发点所推出的大量结论与无数实验事实的符合得到验证。
在第一运动定律中，物体不受力与物体作惯性运动（相对于惯性系作匀速直线运动）互为因果。
于是问题产生了：怎样知道物体是否受力作用呢？看该物体相对于惯性系是否作匀速直线运动；又怎样确知判断运动状态的参考系是不是惯性系？又要求对在这个参考系中静止或作匀速直线运动的物体作出“不受力”的判断。
也就是说，判别物体是否受力和判别所使用的参考系是不是惯性系，要同时靠物体是否在做惯性运动来决定。
所以，正如爱因斯坦所说：“惯性定律的弱点在于它含有这样一种循环论证：如果有一物体离开别的物体都足够远，那么它运动起来就没有加速度；而只是由于它运动起来没有加速度这一事实，我们才知道它离开别的物体是足够远的。
高中物理牛顿三大定律公式及内容
牛顿三大定律公式：
1，牛顿第一定律(惯性定律）：
物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2，牛顿第二定律公式：
F合=ma或a=F合/m
a由合外力决定，与合外力方向一致。
3，牛顿第三定律公式：
F= -F;
负号表示方向相反，F、-F为一对作用力与反作用力，各自作用在对方。
4，共点力的受力平衡公式：
F合=0
二力平衡则满足公式F1=-F2
请注意，二力平衡与作用力与反作用力是不一样的。
二力平衡的研究对象，是同一个物体；而作用力与反作用力，研究对象是两个不同的物体。
5，超重与失重的公式：
超重满足：N>G
失重满足：N<G
N为支持力，G为物体所受重力，不管失重还是超重，物体所受重力是不变的。
牛顿三大定律的内容：
1、牛顿第一定律：一切物体总是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。
（定性的描述了力与运动的关系，物体的运动不需要力维持，但改变物体的运动一定需要力，牛顿第一定律也叫惯性定律）
2、牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它所受的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
（定量的计算力与运动的关系，F=ma）
3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。
（说明了力的作用是相互的）。
牛顿第一定律牛顿第三定律
针对训练 3－1：吊在大厅天花板上的吊扇的总 重力为 G，静止时固定杆对吊环的拉力大小为 F，当 接通电源，让扇叶转动起来后，吊杆对吊环的拉力 大小为 F′，则有（ ） A.F=G，F′=F B.F=G，F′>F C.F=G，F′<G D.F′=G，F′>F 解析：扇叶不转动时，由共点力平衡条件可得 F=G； 当扇叶正常转动起来后， 对空气有向下的推力， 相应地空气对扇叶也就有竖直向上的反作用力，设 为 F0. 由平衡条件得 F′+F0=G，故 F′=G－F0<G 本题正确选项只有 C. 答案：C.
思路点拨：甲用拳头打乙胸口，从物理知识角度是相 互作用，作用力大小用牛顿第三定律判断；而判决支付医 疗费是依据行为是否错误致伤责任人是谁来确定. 解析：甲用拳头打乙胸口时，甲的拳头打乙的胸口的 力是作用力，乙的胸口对甲的拳头产生的力是反作用力， 由牛顿第三定律知，这两个力是相等的；但乙受伤，甲未 受伤是因各自部位能承受的外力是不同的，且甲主动伤 人，其行为是错误的，应负致人伤害责任.所以法院的判 决正确 A、C、D 选项对判决依据的说法错误，B 选项对判 决依据的说法正确. 答案：B. 方法技巧：判断作用力与反作用力现象的解释是否正 确，关键是首先判断两力是否属于相互作用力，方法是看 FA 对 B、FB 对 A 即可确认；一定要避免按力的效果来判断 作用力和反作用力的大天， 下着倾盆大雨.某人乘坐列车时发现， 车厢的双层玻璃窗内积水了.列车进站过程中，他发现水 面的形状如图中的（ ）
解析：列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍 要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项 C 相同. 答案：C.
考点演练
（对应学生用书第 214~215 页） 达标提升 1.在向前行驶的客车上驾驶员和乘客的身体姿势如图 3－1－5 所示，则对客车运动情况的判断正确的是（ C ）
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三、 惯性现象及解释
惯性与牛顿第一运动定律的区别。
1.惯性：物体的性质．没有任何条件，一切物体都有惯 性。 2.牛顿第一定律：在不受力条件下，物体的运动规律。
4、下列哪些现象是利用惯性的（ ACD ）
A、拍打衣服时，灰尘脱离衣服Βιβλιοθήκη B、司机和前排的乘客要系安全带
C、洗完手后，用力甩掉手的水滴 D、跳远运动员起跳前要尽力助跑
实验次数 表面材料 阻力大小 滑行距离 速度变化快慢
1
2 3
毛巾
棉布 木板
最大 较大 较小
最短 较长 长
最快 较快 较慢
推理想象 理想平面
无阻力
无限长
不变
一、牛顿第一定律
一切物体在不受外力 的作用时，总保持静 止或匀速直线运动状 态。
牛顿 (Newton,1642-1727)
一、牛顿第一定律
一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止 状态或匀速直线运动状态。 定律解读
那么下图中，汽车做什么运动？
汽车启动时 当汽车启动时，人的脚底由于摩擦而随之静 止，人的上身由于惯性，仍保持原来静止的运动 状态，所以汽车启动或加速时，人会后仰。
请用惯性知识解释：
刹车时 当汽车刹车时，人的脚底由于摩擦而随之静 止，人的上身由于惯性，会保持继续向前运动的 状态，所以刹车或减速时，人会前倾。
你认为谁正确？
正方： 玩滑板车时， 人不蹬地，车最 终会停下来。说 明物体运动需要 力来维持。
反方： 滑板车滑行 时，人没有蹬地， 车还继续前进。 说明物体运动不 需要力来维持。 车停下来是因为 受到阻力的作用。
足球在空中飞行时，不需要力来维持。
亚里士多德 (Aristotle,前384-前322)
1．“一切”适用于所有物体。
2．“没有受到力的作用”是定律成立的条件。
3．“总”一直、不变。
4．“或”指物体不受力时,原来静止的总保持静止, 原来运动的就总保持原来的速度和方向做匀速直线运 动。两种状态必有其一，不同时存在。 5．牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，用推 理的方法概括出来的。不能用实验直接证明。 6．牛顿第一定律说明了力和运动的关系：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。
掷铅球
6、防止惯性带来的危害
车限载限速 保持车距 系安全带
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开动脑筋
牛顿第一定律 又叫惯性定律 物体为什么会保持静止状态 或匀速直线运动状态呢？
不受力。（不是外因）
惯性
（寻找内因）物体自身的属性
1.关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的 是：
（BC）
A、牛顿第一定律是实验定律 B、牛顿第一定律说明力是改变物体运动状 态的原因 C、物体的运动不需要力来维持
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思考？
1、交通部门规定：在车辆前排乘坐的人必须系好安 全带。请从物理学的角度加以说明。 2、有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球自转， 一昼夜就能环游世界，这个设想可行吗？
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（BD） 2.关于伽利略的理想实验，说法正确的是
A. 只要接触面比较光滑，物体在水平面上就 能匀速运动下去。 B. 这个实验实际上是永远无法做到的。 C. 利用先进仪器就能使实验成功。 D. 虽然是想象中的实验，但它是建立在可 靠的实验基础上的。
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3.下列关于惯性的说法中,正确的是：
原来的小车和小球都处于什么状态？ 运动状态 后来小车遇到障碍物受力停下来，小球仍保持 运动状态 ？
小球没有停止，仍然保持原来的 运动 状态不变。这说明原
来运动的小球在不受外力作用时仍保持运动状态。
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二、惯性
1、定义：把物体保持静止或匀 速直线运动状态的性质，叫做 惯性。
车启动或加速时往 后倒 车刹车或减速时往 前倒
2、惯性de理解
（1）惯性是物体本身的一种属性，一切物体都 有惯性，与外界条件无关。 (3) 物体的惯性只与物体的质量有关。 物体的质量越大,惯性越大;物体的质量越小,惯 性越小 (2) 惯性不是力。 力是物体对物体的作用，而惯性是物体本身 固有的一种属性.
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我们常常利用惯性。
投篮
（D ）
A.物体只有在静止时才具有惯性
B.物体运动速度越大,其惯性也越大
C.太空中的物体没有惯性
D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯 性
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一、牛顿第一定律的内容：一切物体在不受外力作用 时，总保持静止或匀速直线运动状态 二、惯性：物体保持运动状态的性质叫做惯性。 一切物体在任何情况下都具有惯性，惯性是物体 固有的属性。
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课堂回忆：
力的作用效果是什么？ 1.力可以改变物体的形状； 2.力可以改变物体的运动状态。 运动状态改变是指什么？ 由静止变为运动；由运动变为静止；运动 方向改变；运动速度改变。 运动状态不变是指什么？ 物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。
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开动脑筋
物体的运动需不需要力来维持？
力是维持物体运动 的原因
伽利略
伽利略却对这种观点 提出了质疑，他通过 理想实验来反驳这一 观点。
伽利略的观点：
伽利略理想斜面实验
物体的运动不需要力来维持 运动物体如果不受其它物体的作用，其运动 会是匀速的，而且将会永远运动下去。
平面越光滑，受到的阻力越________ ，小车运 小 动的距离越______ 长 ，速度减小得越_______ 慢 。