第4章 第1节 牛顿第一定律（Word教参）-【优化指导】2025-2026学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第1节　牛顿第一定律 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.了解亚里士多德和伽利略的运动理论。 2．建立惯性的概念。 3．形成关于力和运动的基本观念，知道并理解牛顿第一定律的内容。 1.探究伽利略的研究方法以及对运动的基本观点。 2．探究牛顿第一定律建立的过程以及在描述自然过程时的逻辑原理。 1.体会伽利略的思想方法，体会物理实验对于物理研究的作用。 2．通过生产生活中的实际事例体会牛顿第一定律在解释和解决动力学问题时的思想方法。 [对应学生用书P103] 一、亚里士多德的运动理论 1．自然运动：无需外力的帮助，自身就能实现的运动。 2．受迫运动：在外力的不断作用下才能运动，外力一旦消失，受迫运动就会停止。 3．伽利略理想斜面实验： 图中的小球沿左斜面向下加速运动，随后小球沿右斜面向上减速运动， 若摩擦可以忽略不计，小球最终会到达与左斜面同样的高度。改变右斜面的坡度，坡度越小，小球要达到同样的高度经过的坡长就会越长。若右斜面变成水平面，小球达不到原来的高度，永远运动下去。伽利略否定了亚里士多德的错误认识，指出：原来运动的物体，如果没有其他物体的作用，将会一直保持运动下去。笛卡尔完善了伽利略的观点，指出：不受其他物体作用时，原来运动的物体将会做匀速直线运动。 二、牛顿第一定律 1．内容：一切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．惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。质量是惯性大小的量度。 　判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)伽利略的理想实验是永远无法做到的。 (　　√　　) (2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。 (　　×　　) (3)由牛顿第一定律可知，做加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻静止。 (　　×　　) (4)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动。 (　　×　　) (5)速度越大，物体的惯性越大。 (　　×　　) (6)受力越大，物体的惯性越大。 (　　×　　) (7)只有物体运动状态改变时，物体才具有惯性。 (　　×　　) (8)物体不受力时才能保持自己运动状态不变的特性称为惯性。 (　　×　　) (9)物体受到力的作用，物体的运动状态一定会发生变化。 (　　×　　) [对应学生用书P104] 探究点一__从亚里士多德到伽利略 图甲中的一名同学正在试图推动一个大箱子，当然箱子不推是不会动的；在图乙中足球运动员将足球踢出后，足球向前飞行一段时间后落地。 　 [问题设计] (1)根据图甲我们是否可以说，必须有力作用在物体上，物体才会运动？若不能，应怎样表述？ (2)那么图乙中向前飞行的足球受到一个向前的推动力吗？ 提示：(1)不能。可以说有力作用在物体上，物体才会运动。 (2)足球没有受到向前推动力的作用，题干中的这种说法是错误的，物体的运动并不需要力来维持。 1．亚里士多德对运动的认识 (1)关于自然运动，亚里士多德的观点：物体有自己固有的位置，偏离固有位置的物体将做趋向固有位置的运动，无须外力的作用。 (2)关于受迫运动，亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。 2．伽利略对运动的认识 伽利略理想斜面实验：小球沿斜面A点从静止状态开始运动，小球将滚上另一斜面，如图所示。 推理1：如果没有摩擦，小球将到达原来的高度C点处； 推理2：减小第二个斜面的倾角，例如上图中的BD和BE，小球仍从A点静止释放，最终将达到原来的高度D点处和E点处，不过它要运动得远一些； 推理3：若将第二个斜面放平，如上图BF，小球无法到达原来的高度，它将永远运动下去。 结论：力不是维持物体运动的原因。 伽利略的研究方法：实验(理想实验)＋逻辑推理。 3．伽利略的研究方法对物理学的意义 伽利略用“实验＋逻辑推理”的方法推翻了亚里士多德的观点，揭示了力不是维持物体运动的原因，确立了物理实验在研究中的基础地位，在自然科学的理论研究中具有重要地位，但也有局限性。 4．伽利略和笛卡尔的观点 伽利略：原来运动的物体，如果没有其他物体的作用，将会一直保持运动下去。 笛卡尔：不受其他物体作用时，原来运动的物体将会做匀速直线运动。 [例1] 伽利略创造性地把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是 (　　) A．若小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态 B．若斜面光滑，小球在右侧斜面将上升到与O点等高的位置 C．若小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D．小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就越难改变 B　解析：本实验并不能得到力与运动状态的关系，A、C错误；根据题意，先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球上升高度一直增加，可推知，当斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，B正确；本实验质量是固定的，不能得到质量与运动状态之间的关系，D错误。 [练1] 伽利略的理想斜面实验(如图所示)的意义在于 (　　) A．证明了力是维持物体运动的原因 B．证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动 C．证明了沿斜面滚下的小球，能滚到另一个斜面上相同的高度 D．证明了维持物体运动不需要力 D　解析：伽利略理想斜面实验：在轨道的一边释放一颗钢珠，如果忽略摩擦力带来的影响，我们发现钢珠从左边滚下后，再从右边的斜面滚上，钢珠将上升到与左边释放高度相同的点；若将右边的倾斜角减小，钢珠还是上升到原来的高度，但通过的路程比原来更长；假设右边的轨道为水平，钢珠想要达到原来的高度，但是钢珠无法达到原来的高度，钢珠将永远运动下去。所以伽利略的理想斜面实验证明力不是维持物体运动的原因，没有力作用的物体能保持原来的运动状态，D正确。 [练2] (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：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去 C．笛卡尔指出：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．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 BC　解析：亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才会运动，A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：一个运动的物体，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，B正确；笛卡尔指出：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，C正确；伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并利用斜面“冲淡了”重力作用进行了验证，D错误。 探究点二__牛顿第一定律、惯性 歼－15舰载机在勾住阻拦索的瞬间，飞行员会承受巨大的载荷，这对飞行员的颈椎、腰椎和脊柱都会产生影响。血液加速向飞行员头部涌去，飞行员眼前会出现“红视”现象…… [问题设计] 歼－15舰载机在勾住阻拦索的瞬间，为什么血液会向飞行员的头部涌去？这种现象可以消除吗？ 提示：由于惯性，惯性是不可以消除的。 一、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，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 二、牛顿第一定律所揭示的内容 1．运动是物体的自然属性，并不是力产生运动。 2．提出惯性的概念，即一切物体都有保持匀速直线运动状态或者静止状态的性质。 3．揭示了力与运动的关系。力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。 三、对惯性的理解 1．牛顿第一定律的表述中“一切物体”指任何具有质量的物体。“总”指在任何情况下，即不受任何条件的限制。 2．“保持匀速直线运动状态或静止状态”是指物体保持瞬时速度的性质，可以理解为若某时刻物体突然不受力的作用，它将保持此刻的速度做匀速直线运动或者静止不动，也可以理解为物体总是要反抗自身速度的改变。 3．惯性是物体的固有属性，与运动状态、是否受力等其他因素无关。 4．质量是惯性大小的量度。这是动力学中关于质量的定义。质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。 四、牛顿第一定律所揭示的力与运动的关系 1．质量大，惯性大，即物体保持原有运动状态不变的能力大，在相同的外力作用下，运动状态越难以改变，即加速度小。 2．力是改变物体运动状态的原因，对于相同质量的物体，力越大，运动状态越容易改变，即加速度越大。 [例2] 一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上P处有一相对桌面静止的小球。由于列车运动状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图(俯视图)中的虚线从P点运动到Q点，则说明列车是减速且在向北转弯的图是 (　　) C　解析：列车做减速运动，小球由于惯性相对于桌面向前运动，即向左运动，B、D错误；列车向北转弯，由于惯性，小球相对桌面向南运动，C正确，A错误。 [练3] 关于惯性，下列说法正确的是 (　　) A．人被石块绊倒，是因为上半身有惯性，下半身失去惯性 B．紧急刹车时的汽车不能立即停下来，是因为惯性的缘故 C．踢出去的足球速度在不断变化，惯性大小也在不断变化 D．汽车匀速行驶，乘客不会前倾后仰，说明匀速时惯性小 B　解析：人被石块绊倒，是因为上半身的惯性要保持向前运动，但下半身并没有失去惯性，A错误；紧急刹车时的汽车不能立即停下来，是因为惯性的缘故，B正确；惯性的大小由质量决定，踢出去的足球速度在不断变化，但惯性大小保持不变，C错误；汽车匀速行驶，乘客不会前倾后仰，乘客的质量保持不变，惯性保持不变，D错误。 [练4] 2024年6月25日，中国嫦娥六号返回器精准着陆于内蒙古四子王旗的预定区域，意味着嫦娥六号任务取得圆满成功，更标志着人类首次从月球背面采集样本并成功返回地球。下列关于采集回来的月球背面样本(不考虑返回过程中的质量变化)的说法正确的是 (　　) A．样本在太空中没有惯性 B．样本在减速下落时惯性不变 C．样本在加速下落的过程中惯性越来越大 D．若样本在下落的某瞬间所有力都消失，样本将保持静止 B　解析：样本在太空中、减速下落时、加速下落的过程中，质量均不变，惯性均不变，B正确，A、C错误；若样本在下落的某瞬间所有力都消失，则样本将做匀速直线运动，D错误。 [对应学生用书P106] 1．(多选)伽利略理想斜面实验创造性地把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。关于伽利略的斜面实验，下列说法正确的是 (　　) A．该实验虽然是理想实验，是在思维中进行的，但仍以真实的实验为基础 B．如果斜面粗糙，不论右侧斜面倾角如何，小球也将上升到与释放点等高的位置 C．该实验说明了物体的运动不需要力来维持 D．该实验证明了力是维持物体运动的原因 AC　解析：该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，同时是以斜面实验真实的实验为基础，A正确；如果斜面粗糙，小球会有能量损失，将不能上升到与O点等高的位置，B错误；该实验说明了物体的运动不需要力来维持，C正确，D错误。 2．(2025·陕西西安高二检测)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是 (　　) A．牛顿第一定律是在伽利略、笛卡尔等工作的基础上总结出来的 B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义 C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性 D．牛顿第一定律表明，物体不受外力作用时，速度可以发生改变 A　解析：牛顿第一定律是在伽利略、笛卡尔等前人工作的基础上归纳总结出来的，A正确；实际中，若物体受平衡力，合力为0，相当于不受力，牛顿第一定律给出了力与运动的关系，B错误；牛顿第一定律表明物体具有保持原来速度不变的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况无关，C错误；牛顿第一定律表明，物体不受外力作用将会保持静止或者匀速直线运动状态，速度不变，D错误。 3．春秋末年，齐国著作《考工记》记载：“马力既竭，辀犹能一取焉”。意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动，这是关于惯性的最早记述。下列说法正确的是 (　　) A．“马力既竭”时，车没有惯性 B．“马力既竭”时，车的惯性减少 C．“马力既竭”时，车还能继续向前运动，说明力不是维持物体运动的原因 D．“马力既竭”后，车最终能停下来，说明力不是改变物体运动状态的原因 C　解析：惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小仅与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，A、B错误；“马力既竭”时，车还能继续向前运动，说明力不是维持物体运动的原因，车最终能停下来是由于受到摩擦阻力的作用，说明力是改变物体运动状态的原因，C正确，D错误。 4．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为m1、m2的两个球，随车一起匀速运动，当车突然停止运动，其他阻力不计，设车无限长，则两小球 (　　) A．一定相碰 B．一定不相碰 C．若m1>m2，则肯定相碰 D．若m1<m2，则一定不相碰 B　解析：小车表面光滑，两个小球在水平方向上不受力的作用，根据牛顿第一定律，两球都保持原速度做匀速直线运动，它们之间的距离不会发生变化，因而它们一定不相碰，与质量的大小无关，B正确。 5．如图所示，一较高木块在小车上和小车一起做匀速直线运动，当小车碰到一障碍物的瞬间(设小车碰后立即停下)，则： (1)若小车上表面粗糙，木块将如何运动？ (2)若小车上表面光滑，木块将如何运动？ 答案：(1)木块将向右倾倒　(2)木块将向右做匀速直线运动 解析：(1)当小车遇到障碍物时，小车将停下。如果上表面粗糙，则木块上部由于惯性将继续前进向右运动，木块下部虽然也要继续向右运动，但下部受到一个向左的摩擦力，使得下部的运动状态发生改变，很快停止，故此时木块将向右倾倒。 (2)当小车遇到障碍物时，小车将停下。如果小车上表面光滑，则木块下部不受摩擦力，此时整个木块都将由于惯性而保持向右的匀速直线运动状态。 学科网（北京）股份有限公司 $$