4.1 牛顿第一定律 学案-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第四章　运动和力的关系 1.牛顿第一定律 知识点一　理想实验的魅力 1.亚里士多德的观点：必须有　　　作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 2.伽利略的理想实验 （1）让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的　　　　； （2）减小第二个斜面的倾角，小球所达到的高度　　　　，但滚动的距离增大； （3）当第二个斜面放平，小球将永远　　　　下去。 3.伽利略的观点：力　　　　维持物体运动的原因。 4.笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以　　　　　　沿　　　　　　运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 知识点二　牛顿第一定律 1.牛顿第一定律：一切物体总保持　　　　　　　状态或　　　状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 2.惯性：物体　　　原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第一定律也叫作惯性定律。 3.意义 （1）揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是　　　物体运动状态的原因。 （2）揭示了一切物体都具有　　　。 知识点三　惯性与质量 1.描述物体惯性的物理量是它的　　　。质量大的物体惯性大。 2.质量：只有大小，没有方向，是　　　量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。 【情景思辨】 　如图所示为小华与同学们在“阳光体育活动”中训练排球时的情景。（不计空气阻力）。根据情景判断下列说法的正误： （1）球被垫起后，能继续向上运动是因为球始终受到向上的力作用。（　　） （2）球下落过程速度越来越大，说明球的惯性越来越大。（　　） （3）球被垫起时的速度越大，球上升的高度就越高，说明球被垫起的速度越大，惯性就越大。（　　） （4）球被垫起后上升过程中，速度逐渐减小，是因为受到重力的作用。（　　） 要点一　对伽利略理想实验的理解 【探究】 在验证“伽利略的理想斜面实验”的描述中，是由于摩擦作用导致小车停止，设计以下情景演示，让一个小车从同一斜面上同一高度处滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板，水平面与斜面平滑连接，小车行驶距离最大的是玻璃表面，其次是木板表面，距离最小的是毛巾表面。 （1）实验观察到什么现象，说明了什么问题？ （2）如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？ （3）以上实验揭示了什么问题？ 【归纳】 1.伽利略理想实验的意义 （1）伽利略用“实验和科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。 （2）第一次确立了物理实验在物理学研究中的基础地位。 （3）揭示了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。 2.真实实验与理想实验的比较 真实 实验 真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验 理想 实验 理想实验是一种思维活动，是从抽象思维中设想出来的、无法做到的实验 【典例1】　伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列符合实验事实的是（　　） A.小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面 B.没有摩擦，小球上升到原来释放时的高度 C.减小斜面的倾角θ，小球仍然达到原来的高度 D.继续减小斜面的倾角θ，最后使它成为水平面，小球沿水平面永远运动下去 尝试解答 1.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。下列说法不符合历史事实的是（　　） 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：一旦物体具有一定的速度，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 要点二　对牛顿第一定律的理解 【探究】 如图所示，在冰壶比赛中，运动员为了使冰壶到达某一固定位置，会给冰壶一个速度，当速度略小时，队员会用力摩擦冰壶前进的路线，使其更加光滑，这样冰壶就可以滑得“更远”。 （1）冰壶行进过程中，速度越来越小是因为摩擦力的作用，说明运动和力是什么关系？ （2）如果后面把路径摩擦得绝对光滑，冰壶将会处于什么状态？ 【归纳】 1.运动状态改变的三种情况 （1）速度方向不变，只有速度大小改变。 （2）速度大小不变，只有速度方向改变。 （3）速度大小和方向都改变。 2.对牛顿第一定律的理解 提醒：牛顿第一定律是普遍定律，适用于一切物体。 【典例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.飞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 尝试解答 2.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1和m2的两个小球（m1＞m2，空气阻力不计）随车一起做匀速直线运动。当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车无限长，则两个小球（　　） A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰 D.难以确定 要点三　对惯性的理解 1.惯性与质量的关系：物体的质量是其惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。 2.惯性与力的关系 （1）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性质。力越大，物体的运动状态改变越快；惯性越大，物体的运动状态越难改变。 （2）惯性是物体的固有属性，不是力，与物体的受力情况无关。“物体受到惯性的作用”“力克服了惯性”等说法都是错误的。 3.惯性与速度无关。 【典例3】　（多选）下列关于惯性的说法正确的是（　　） A.同一物体在地球上和在月球上的惯性一样大 B.乒乓球运动状态容易改变，是因为乒乓球的惯性小 C.人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性 D.标枪运动员通过助跑提高成绩，说明助跑增大了标枪的惯性 尝试解答 3.漫画中的情景在公交车急刹车时常会出现。为提醒乘客注意，公交公司征集到几条友情提示语，其中对惯性的理解正确的是（　　） A.站稳扶好，克服惯性 B.稳步慢行，避免惯性 C.当心急刹，失去惯性 D.谨防意外，惯性恒在 4.如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动。当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是（　　） A.向右行驶、匀速直线运动 B.向左行驶、匀速直线运动 C.向右行驶、突然刹车 D.向左行驶、突然刹车 1.下列说法正确的是（　　） A.牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据 B.牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的 C.理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法 D.由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用 2.如图所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面以较小的速率和在月面以较大的速率行驶时，下列判断正确的是（　　） A.在地面运动时的惯性较大 B.在月面运动时的惯性较大 C.在地面和月面惯性一样大 D.在地面运动时的质量较大 3.2023年7月30日，2023年世界泳联世锦赛落下帷幕，中国队斩获20金8银12铜，名列金牌榜第一。在某次跳板跳水比赛中，运动员离开跳板后先上升再下落，只研究运动员在竖直方向上的运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A.运动员离开跳板后能上升一段距离是因为受到向上的升力 B.运动员上升到最高点后会下落是因为运动员具有惯性 C.运动员在上升过程中惯性会逐渐减小 D.运动员在下落过程中惯性保持不变 4.如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以有多种方案，方案一：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端；方案二：手持球筒，使球与球筒一起下落敲击水平面，假设球筒与水平面碰后速度立即变为0，下列说法正确的是（　　） A.方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来 B.方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从下端出来 C.方案二利用羽毛球受到的重力，使其从下端出来 D.方案二中球筒敲击水平面后速度变为0，其惯性随之消失 1.牛顿第一定律 【基础知识·准落实】 知识点一 1.力　2.（1）高度　（2）相同　（3）运动　3.不是　4.同一速度　同一直线 知识点二 1.匀速直线运动　静止　2.保持　3.（1）改变　（2）惯性 知识点三 1.质量　2.标 情景思辨 （1）×　（2）×　（3）×　（4）√ 【核心要点·快突破】 要点一 知识精研 【探究】　提示：（1）水平面越光滑，小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的原因。 （2）如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去。 （3）揭示了物体的运动不需要力来维持。 【典例1】　A　小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面，这是事实，故A正确；因为生活中不可能没有摩擦，所以小球上升到原来释放时的高度为推理，故B错误；减小斜面的倾角θ，小球仍然达到原来的高度是在B项的基础上进一步推理，故C错误；继续减小斜面的倾角θ，最后使它成为水平面，小球沿水平面永远运动下去，是在C项的基础上继续推理得出的结论，故D错误。 素养训练 1.A　亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，A不符合历史事实；伽利略通过“理想实验”得出：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，B符合历史事实；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，C符合历史事实；由牛顿第一定律知，D符合历史事实。 要点二 知识精研 【探究】　提示：（1）说明力是改变物体运动状态的原因。 （2）冰壶原来是运动的，当合外力为零时，冰壶将永远做匀速直线运动。 【典例2】　ABD　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，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，是由于木块受到摩擦力的作用改变了运动状态，飞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，C错误，D正确。 素养训练 2.B　因为小车表面光滑，因此，不论小车如何运动，两小球在水平方向均不受力，根据牛顿第一定律可知两小球将保持匀速直线运动状态，又两小球速度相等，故两小球一定不会相碰，B正确。 要点三 知识精研 【典例3】　AB　物体惯性的大小只取决于质量，同一物体在地球上和在月球上的质量相同，因而惯性一样大，选项A正确；乒乓球的质量较小，所以乒乓球的惯性较小，因而运动状态容易改变，选项B正确；人无论是走路时还是被绊倒时，都有惯性，选项C错误；标枪运动员通过助跑可以增大标枪飞出时的初速度，因而标枪飞得更远，提高了成绩，但标枪的质量未变，因而其惯性大小未变，选项D错误。 素养训练 3.D　惯性是物体具有的保持原来运动状态的性质，是物体固有的属性，不能被克服或避免，也不会失去，故A、B、C错误；当公交车突然刹车时，公交车和乘客的脚同时受到阻力的作用而停止运动，而乘客的上半身由于惯性，继续保持向前的运动状态而向前倾倒，所以“谨防意外，惯性恒在”是对惯性的正确理解，故D正确。 4.C　若汽车做匀速直线运动，则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置，A、B错误；由图可知摆锤向右摆动，根据惯性知识可推知，汽车可能向左加速或向右减速，C正确，D错误。 【教学效果·勤检测】 1.C　牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故选项A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故选项C正确；物体静止时不受外力或所受合外力为零，故选项D错误。 2.C　惯性的大小仅与物体的质量有关，与物体所处的环境及运动状态无关，所以当该月球车分别在地面和月面行驶时惯性是一样大的，A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，是不变的，D错误。 3.D　运动员离开跳板后能上升一段距离是因为运动员具有惯性，A错误；运动员上升到最高点后会下落是因为运动员受到重力作用，B错误；物体惯性的大小只与物体的质量有关，运动员在上升过程中质量不变，惯性不变，C错误；物体惯性的大小只与物体的质量有关，运动员在下落过程中质量不变，惯性保持不变，D正确。 4.A　方案一中用力击打羽毛球筒的上端，球筒向下运动，利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，A正确，B错误；方案二中球与球筒一起下落敲击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，利用羽毛球的惯性，使其从下端出来，C错误；惯性是物体本身的属性，与速度无关，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $