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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牛顿第一定律
【学习目标】
1、知道牛顿第一定律的内容；
2、理解惯性是物质的一种属性，会解释常见的惯性现象。
【要点梳理】
要点一、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、或匀速直线运动状态，这就是牛顿第一定律。
对定律的理解：
1、“一切”说明该定律对于所有物体都适用，不是特殊现象。
2、“没有受到力的作用”是定律成立的条件。
“没有受到力的作用”有两层含义：一是该物体确定没有受到任何力的作用，这是一种理想化的情况(实际上，不受任何力的作用的物体是不存在的)；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
3、“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体在不受力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
(4)牛顿第一定律的内涵：物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态，说明力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。
或者说：物体的运动不需要力来维持，要改变物体的运动状态，必须对物体施加力的作用。
5、牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
6、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律，它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律，在不受任何力时，物体要保持原有的运动状态不变。
要点二、惯性
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。
对惯性的理解。
1、一切物体都有惯性，一切物体是指无论是气体、液体、还是固体；无论是静止还是运动；无论受力还是不受力都具有惯性。
惯性是物体本身的一种属性。
2、惯性指物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。
即静止的物体总要保持静止状态，运动的物体总要保持匀速直线运动状态。
3、惯性是物体的属性，不是力。
因此在提到惯性时，只能说“物体具有惯性”，或“由于惯性”，而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。
惯性只有大小，惯性的大小仅取决于物体的质量，质量大，惯性也大。
【典型例题】
类型一、牛顿第一定律
1、（2015•峄城区校级二模）竖直向下加速下落的雨滴，假设雨滴下落到某高度时所受的力全部消失，则雨滴将（）
A．向下做匀速直线运动B．向下做加速直线运动
C．向下做减速直线运动D．静止不动
【答案】A
【解析】由牛顿第一定律可知，雨滴下落到某高度时所受的力全部消失，雨滴将保持原来的速度与方向
做匀速直线运动，故选A。
【总结升华】利用牛顿第一定律知识解答有关现象，注意分析物体受力前的状态，力消失后的状态。
2、在太空中飞行的宇宙飞船，如果它受到的一切外力消失，那么宇宙飞船将（）
A．立即静止B．减速飞行C．加速飞行D．匀速飞行
【答案】D
【解析】在一切外力消失前，宇宙飞船是运动的，当一切外力消失后，就再也没有能够改变飞船运动状态的力，所以飞船不会停下来，不会减速飞行也不会加速飞行，飞船只能按原来的运动速度永远的匀速飞行下去。
【总结升华】解答本题可根据牛顿第一定律来分析，牛顿第一定律告诉我们：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力改变它为止。
举一反三：
【变式】小冬用绳子拴着一石块，使石块绕手做圆周运动，如果石块受到的力突然全部消失，石块将（）
A．立即停止运动B．做匀速直线运动
C．继续做圆周运动D．速度越来越慢直到停止运动
【答案】B
类型二、惯性
3、关于物体的惯性，下列说法正确的是()
A．赛车能很快停下来，说明车没有惯性
B．跳远运动员起跳前助跑，是为了获得惯性
C．足球射入球门时才具有惯性
D．百米运动员到达终点时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性
【答案】D
【解析】该题考察对惯性的理解。
惯性是物质的一种属性，一切物体在任何情况下都有惯性。
无论物体运动还是静止。
故AC错。
惯性不是力，它只有大小没有方向，因此物体“获得惯性”、“受到惯力作用”等说法都是错误的，故B错。
【总结升华】①惯性是一切物体都具有的，无论是气体、液体、固体都有惯性。
②物体在任何情况下都有惯性，无论运动、静止、受力或不受力都有惯性。
③惯性的大小只有质量有关，与速度无关。
举一反三：
【变式】下列说法正确的是()
A．惯性是物体的一种属性
B．物体只有静止时才有惯性
C．物体只有受到力的作用时才具有惯性
D．物体只有运动时才有惯性
【答案】A
4、下列用于防止因惯性造成事故的交通规则是
A．桥梁设有限重标志
B．车辆靠右行驶
C．严禁超速超载
D．红灯停、绿灯行
E．请保持车距
F．小汽车驾驶员驾车时，系好安全带
【答案】C、E、F
【解析】本题考察惯性知识在交通规则中的应用。
桥梁设有限重标志牌，是为了防止车辆过重压坏路面故A不选。
严禁车辆超速越载，是因为物体的惯性大小与物体的质量有关，质量越大的物体，惯性越大，车辆不易停止，易发生交通事故。
保持车距是因为车有惯性，刹车后不能立即停止。
行车系好安全带是因为紧急刹车时，驾驶员由于惯性会继续向前运动，易碰撞车身而发生事故。
【总结升华】惯性知识的应用一是利用惯性做事情，二是防止因惯性带来的危害。
注意加以区分。
举一反三：
【变式1】（2015•长春模拟）物体表现出惯性的现象我们经常遇到，有的可被人们利用；有的能给人们带来危害，是需要防止的，下列实例中，利用了惯性的是（）
A．驾驶员必须使用安全带
B．公交车上提示：“车辆转弯，请抓住扶手”
C．跳远运动员快速助跑
D．百米运动员冲刺后不能马上停下来
【答案】C
【变式2】坐在公共汽车里的人，身体突然向前倾，这可能是由于汽车
A突然减速前进B突然加速前进
C向前行驶时突然刹车D突然启动前进
【答案】AC
5、今年5月1日起，我国开始实行“醉驾人刑”。
如图是一名正在接受检查的驾驶员，他不仅没有系安全带，而且交警还闻到一股酒味，经仪器检测，属醉酒驾车，交警当即将其扣留。
请用物理知识解释：为什么急刹车时，不系安全带会发生危险？
【答案与解析】：一切物体都具有惯性，急刹车时汽车停止（减速）运动，而驾驶员由于惯性还要保持原来的运动状态，所以不系安全带会发生危险。
【总结升华】本题结合法律知识考查物理知识，体现了物理和生活等方面的联系，平时要多观察，多思考。