专题13 牛顿第一定律 讲义 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册专题讲解

牛顿第一定律13 题型1 理想斜面实验 4 题型2 牛顿第一定律 6 题型3 惯性 7 储备区 知识储备 技巧总结 1 知识清单 1．理想实验 2．牛顿第一定律 3．惯性 2 知识储备 理想实验的魅力知识点 一 1．亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，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)斜面实验：如图所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将到达原来的高度．减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，但所到达的高度相同．当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去． (2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因． 3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向． 牛顿第一定律知识点 二 1．牛顿第一定律的内容：一切物体总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． 2．惯性 (1)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性．牛顿第一定律也被叫作惯性定律． (2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性． 惯性与质量知识点 三 物体惯性大小仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素均无关． 3 技巧总结 1．牛顿第一定律巧应用 (1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即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。 (2)由“果”索“因”：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的作用，所以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。 (3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。 2．对惯性概念理解的三大误区 (1)误认为惯性是一种力，实际上力和惯性是两个不同的概念，力能改变物体的运动状态，而惯性却要使物体保持原来的运动状态不改变。 (2)误认为物体只有在做匀速直线运动或静止时才有惯性，物体加速或减速时就没有了。物体具有惯性，不限于静止或匀速直线运动状态，也与物体运动速率的大小无关。 (3)误认为速度越大的物体惯性越大 ①速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质。 ②一切物体都有惯性，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及速度的大小无关。 拓展区 拓展延伸 走进985 惯性与牛顿第一定律的区别与联系 区别 牛顿第一定律是描述物体不受外力作用时所遵循的运动规律，是有条件的，即只有在物体不受外力时才遵守；而惯性表达的是物体的一种固有属性，与物体是否受力等一切外在因素无关，任何时候都存在 联系 因为物体有惯性，所以在不受外力时才能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此牛顿第一定律又称为惯性定律 强化区 巩固强化 成果展示 题型1 理想斜面实验 【典例1】（2024秋•江苏期末）伽利略创造性地设计了如图甲、乙所示的两个斜面实验。下列说法正确的是　　 A．图甲实验是为了验证“力是维持物体运动的原因” B．图乙实验结合逻辑推理可以得出结论：力不是维持物体运动的原因 C．图乙实验是为了归纳小球做自由落体运动的规律 D．图甲实验利用斜面是为了缩短小球下滑的时间以便测量 【典例2】（2025•滑县一模）伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是　　 A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是维持物体运动的原因 B．图甲中的实验可以在实验室中真实呈现 C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间的测量更容易 D．图乙中逐渐改变斜面的倾角，通过实验得出自由落体运动是匀变速运动 【典例3】（2024秋•黄浦区校级期末）伽利略创造性地设计了如图（a）、（b）的两个斜面实验，下列说法正确的是　　 A．图（a）是为了便于测量速度 B．由图（a）可得出自由落体运动是初速为零的匀变速直线运动 C．图（b）中不需要斜面光滑 D．由图（b）可得出力是维持物体运动的原因 【典例4】（2024秋•河西区期末）如图所示，理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想的理想实验中的几个主要步骤如下： ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动 在上述的步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是　　 A．①是事实，②③④是推论 B．②是事实，①③④是推论 C．③是事实，①②④是推论 D．④是事实，①②③是推论 题型2 牛顿第一定律 【典例5】（2025•上海模拟）一列以速度匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上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）中的虚线从点运动到点，则说明列车是加速且在向北拐弯的图是　　 A． B． C． D． 【典例6】（2024秋•武汉期末）牛顿在伽利略和笛卡尔等人的研究基础上，总结出动力学的一条基本规律——牛顿第一定律，对于牛顿第一定律的得出和理解，下列说法正确的是　　 A．要使一个物体运动，必须推它或拉它 B．牛顿第一定律对惯性参考系和非惯性参考系都是成立的 C．牛顿第一定律表明：物体只有在匀速直线运动状态或静止状态时才有惯性 D．牛顿第一定律是在伽利略理想实验基础上总结出来的 【典例7】（2024秋•让胡路区校级期中）在巴黎奥运会上，郑钦文获得女单网球冠军，创造历史性的一刻。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，则下列说法正确的是　　 A．飞来的网球速度越大，惯性越大 B．球被打飞回去，是因为力是维持物体运动状态的原因 C．若球拍没有击打球，则球会保持原来的运动状态不变 D．球拍对球的弹力，是因为球拍发生弹性形变而产生的 【典例8】（2024秋•南岸区校级月考）有关运动与力的关系，下列说法正确的是　　 A．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，力是维持物体运动状态的原因 B．牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物，可以用实验直接验证 C．离地球越远的物体所受的重力越小，所以物体惯性也越小 D．力是改变物体的运动状态即产生加速度的原因 题型3 惯性 【典例9】（2025春•揭阳期末）如图所示，水平桌面上有一块纸板，板上放着一只水杯，现将压在水杯下的纸板快速向右抽出，水杯留在桌面上。则此过程中　　 A．抽出的速度越大，水杯的惯性越大 B．抽出的速度越大，水杯的惯性越小 C．水杯所受摩擦力的方向水平向右 D．水杯所受摩擦力为静摩擦力 【典例10】（2025•郴州模拟）3月15日，2025年女子冰壶世锦赛开赛，中国女子冰壶队在首场比赛中战胜土耳其队，取得了本届世锦赛“开门红”。比赛中运动员所用冰壶的惯性大小取决于 A．冰壶的速度 B．冰壶的体积 C．冰壶受到的阻力 D．冰壶的质量 【典例11】（2025•河南开学）下列生活现象中，利用物体惯性的是 A．汽车行驶时，司机和乘客都要系好安全带 B．运动员跑到终点后不能立刻停下来 C．锤头松了，把锤柄的一端在硬地上撞击几下，锤头就紧套在锤柄上 D．子弹离开枪膛后仍能继续飞行一段距离 【典例12】（2025•沛县学业考试）关于物体的惯性，下列说法正确的是　　 A．静止的火车启动时速度变化很慢，是因为静止的物体惯性比较大 B．只有处于静止状态或匀速运动状态的物体才具有惯性 C．物体做变速运动时，其惯性不发生变化 D．在宇宙飞船中的物体不具有惯性 学科网（北京）股份有限公司 $ 牛顿第一定律13 题型1 理想斜面实验 4 题型2 牛顿第一定律 7 题型3 惯性 10 储备区 知识储备 技巧总结 1 知识清单 1．理想实验 2．牛顿第一定律 3．惯性 2 知识储备 理想实验的魅力知识点 一 1．亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，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)斜面实验：如图所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将到达原来的高度．减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，但所到达的高度相同．当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去． (2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因． 3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向． 牛顿第一定律知识点 二 1．牛顿第一定律的内容：一切物体总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． 2．惯性 (1)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性．牛顿第一定律也被叫作惯性定律． (2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性． 惯性与质量知识点 三 物体惯性大小仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素均无关． 3 技巧总结 1．牛顿第一定律巧应用 (1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即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。 (2)由“果”索“因”：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的作用，所以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。 (3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。 2．对惯性概念理解的三大误区 (1)误认为惯性是一种力，实际上力和惯性是两个不同的概念，力能改变物体的运动状态，而惯性却要使物体保持原来的运动状态不改变。 (2)误认为物体只有在做匀速直线运动或静止时才有惯性，物体加速或减速时就没有了。物体具有惯性，不限于静止或匀速直线运动状态，也与物体运动速率的大小无关。 (3)误认为速度越大的物体惯性越大 ①速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质。 ②一切物体都有惯性，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及速度的大小无关。 拓展区 拓展延伸 走进985 惯性与牛顿第一定律的区别与联系 区别 牛顿第一定律是描述物体不受外力作用时所遵循的运动规律，是有条件的，即只有在物体不受外力时才遵守；而惯性表达的是物体的一种固有属性，与物体是否受力等一切外在因素无关，任何时候都存在 联系 因为物体有惯性，所以在不受外力时才能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此牛顿第一定律又称为惯性定律 强化区 巩固强化 成果展示 题型1 理想斜面实验 【典例1】（2024秋•江苏期末）伽利略创造性地设计了如图甲、乙所示的两个斜面实验。下列说法正确的是　　 A．图甲实验是为了验证“力是维持物体运动的原因” B．图乙实验结合逻辑推理可以得出结论：力不是维持物体运动的原因 C．图乙实验是为了归纳小球做自由落体运动的规律 D．图甲实验利用斜面是为了缩短小球下滑的时间以便测量 【答案】 【分析】根据伽利略的两个实验的原理和得出的结论，进行分析和解答。 【解答】解：根据伽利略的两个实验，图甲是为了归纳小球做自由落体运动的规律，利用斜面是为了延长小球下滑的时间以便测量，不是缩短小球下滑的时间以便测量。图乙结合逻辑推理可以得出结论，力不是维持物体运动的原因，故正确；错误。 故选：。 【典例2】（2025•滑县一模）伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是　　 A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是维持物体运动的原因 B．图甲中的实验可以在实验室中真实呈现 C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间的测量更容易 D．图乙中逐渐改变斜面的倾角，通过实验得出自由落体运动是匀变速运动 【答案】 【分析】明确伽利略对自由落体运动和力与运动关系的研究内容，了解其研究过程中的物理思想与物理的方法。 【解答】解：伽利略是假设斜面是理想的光滑斜面，通过逻辑推理得到运动和力的关系，物体的运动不需要力维持。因为不存在光滑的没有摩擦阻力的斜面，所以无法在实验室中真实呈现，所以是“理想实验”，故错误； 伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，由于当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比。因为当时用滴水法计算，由于时间较短无法记录，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来冲淡重力得作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度大得多，所用时间长的多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，故正确，错误。 故选：。 【典例3】（2024秋•黄浦区校级期末）伽利略创造性地设计了如图（a）、（b）的两个斜面实验，下列说法正确的是　　 A．图（a）是为了便于测量速度 B．由图（a）可得出自由落体运动是初速为零的匀变速直线运动 C．图（b）中不需要斜面光滑 D．由图（b）可得出力是维持物体运动的原因 【答案】 【分析】伽利略在实验的基础上进行科学推理是研究物理问题的一种方法，通常称之为理想实验法或科学推理法，结合两个实验分析即可。 【解答】解：、图（a）中伽利略通过研究小球在斜面上的运动，推理出自由落体运动规律，可得出自由落体运动是初速为零的匀变速直线运动，图（a）是为了便于测量时间，而不是速度，故错误，正确； 、根据图（b）的理想斜面实验，伽利略忽略了摩擦力对物体运动的影响，即图（b）中需要斜面光滑，通过推理得出若减小第二斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；伽利略进一步得出的结论是物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，表明了力不是维持物体运动的原因，故错误。 故选：。 【典例4】（2024秋•河西区期末）如图所示，理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想的理想实验中的几个主要步骤如下： ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动 在上述的步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是　　 A．①是事实，②③④是推论 B．②是事实，①③④是推论 C．③是事实，①②④是推论 D．④是事实，①②③是推论 【答案】 【分析】在实验中符合实际规律的为事实，现实中无法实现，即加以合理外推的均为推论。 【解答】解：在现实生活中我们看到，如果小球从一端滚下，一定会滚到另一侧，故②是事实； 没有摩擦力的情况是没有的，故小球上升到原来的高度以及改变斜面倾角均为无法实现的，故①③是推论； 小球在水平面上的匀速运动，由于现实中有摩擦力也是无法实现的，故④也为推论，故正确，均错误； 故选：。 题型2 牛顿第一定律 【典例5】（2025•上海模拟）一列以速度匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上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）中的虚线从点运动到点，则说明列车是加速且在向北拐弯的图是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】惯性是物体保持原来的静止或者匀速直线运动状态的性质，由惯性可以分析出车的运动状态。 【解答】解：由于列车原来做匀速运动，小球和列车保持相对静止，现在列车要加速，由于惯性小球相对于桌面向后运动； 列车要向北拐弯，则列车和桌面都向北运动，由于惯性的作用小球相对桌面向北运动，故正确，错误。 故选：。 【典例6】（2024秋•武汉期末）牛顿在伽利略和笛卡尔等人的研究基础上，总结出动力学的一条基本规律——牛顿第一定律，对于牛顿第一定律的得出和理解，下列说法正确的是　　 A．要使一个物体运动，必须推它或拉它 B．牛顿第一定律对惯性参考系和非惯性参考系都是成立的 C．牛顿第一定律表明：物体只有在匀速直线运动状态或静止状态时才有惯性 D．牛顿第一定律是在伽利略理想实验基础上总结出来的 【答案】 【分析】结合题干，根据对牛顿第一定律的理解、牛顿第一定律的使用范围，及相关物理学史，即可分析判断正误。 【解答】解：由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，而不是产生运动的原因，故错误； 牛顿第一定律只适用于惯性系，故错误； 惯性只与质量有关，与运动与否无关，故错误； 牛顿第一定律是在伽利略理想实验基础上总结出来的，故正确； 故选：。 【典例7】（2024秋•让胡路区校级期中）在巴黎奥运会上，郑钦文获得女单网球冠军，创造历史性的一刻。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，则下列说法正确的是　　 A．飞来的网球速度越大，惯性越大 B．球被打飞回去，是因为力是维持物体运动状态的原因 C．若球拍没有击打球，则球会保持原来的运动状态不变 D．球拍对球的弹力，是因为球拍发生弹性形变而产生的 【答案】 【分析】惯性的大小仅与质量有关；力是改变物体运动状态的原因；球还受到重力和空气阻力的作用；弹力的产生是因为施力物体发生了形变。 【解答】解：、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，惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体的速度无关。因此，飞来的网球速度越大，其惯性并不会增大，故错误； 、球被打飞出去，是因为力是改变物体运动状态的原因，故错误； 、若球拍没有打击球，球还受到重力和空气阻力的作用，球的运动状态会发生变化，故错误； 、弹力的产生是因为施力物体发生了形变，所以球拍对球的弹力，是因为球发生了弹性形变而产生的，故正确。 故选：。 【典例8】（2024秋•南岸区校级月考）有关运动与力的关系，下列说法正确的是　　 A．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，力是维持物体运动状态的原因 B．牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物，可以用实验直接验证 C．离地球越远的物体所受的重力越小，所以物体惯性也越小 D．力是改变物体的运动状态即产生加速度的原因 【答案】 【分析】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，根据惯性的概念及其与物体质量的关系判断物体的惯性变化。 【解答】解：、牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，故错误； 、牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物，不可以用实验直接验证，故错误； 、质量是衡量惯性的唯一量度，物体的质量没有改变，所以惯性不变，故错误； 、力是改变物体的运动状态即产生加速度的原因，故正确 故选：。 题型3 惯性 【典例9】（2025春•揭阳期末）如图所示，水平桌面上有一块纸板，板上放着一只水杯，现将压在水杯下的纸板快速向右抽出，水杯留在桌面上。则此过程中　　 A．抽出的速度越大，水杯的惯性越大 B．抽出的速度越大，水杯的惯性越小 C．水杯所受摩擦力的方向水平向右 D．水杯所受摩擦力为静摩擦力 【答案】 【分析】根据牛顿第一定律以及滑动摩擦力知识进行分析解答。 【解答】解：根据牛顿第一定律，水杯的惯性仅由水杯的质量决定，与抽纸板的速度无关，故错误； 抽出纸板的过程中，水杯相对纸板向右滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，且方向水平向右，故正确，错误。 故选：。 【典例10】（2025•郴州模拟）3月15日，2025年女子冰壶世锦赛开赛，中国女子冰壶队在首场比赛中战胜土耳其队，取得了本届世锦赛“开门红”。比赛中运动员所用冰壶的惯性大小取决于 A．冰壶的速度 B．冰壶的体积 C．冰壶受到的阻力 D．冰壶的质量 【答案】 【分析】物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性，惯性是物体的固有属性，其大小只与质量有关。 【解答】解：物体的惯性只由质量决定，所以比赛中运动员所用冰壶的惯性大小取决于冰壶的质量。 故错误，正确。 故选：。 【典例11】（2025•河南开学）下列生活现象中，利用物体惯性的是 A．汽车行驶时，司机和乘客都要系好安全带 B．运动员跑到终点后不能立刻停下来 C．锤头松了，把锤柄的一端在硬地上撞击几下，锤头就紧套在锤柄上 D．子弹离开枪膛后仍能继续飞行一段距离 【答案】 【分析】任何物体在任何情况下都具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质；生活中即要学会利用惯性为我们服务，又要防止惯性给我们带来的危害。 【解答】解：．系安全带是为了防止惯性带来的危害（如急刹车时人因惯性前冲），属于防范措施，并非利用惯性，故错误； ．运动员到终点无法立刻停下是惯性现象的表现，但题目要求的是“利用”惯性，此处未体现主动应用，故错误； ．锤头因惯性在锤柄停止运动后继续向上运动，从而紧套在锤柄上，这是主动利用惯性解决问题，故正确； ．子弹离开枪膛后因惯性继续飞行是惯性维持运动状态的体现，但属于惯性自然结果，并非主动利用惯性达成目的，故错误。 故选：。 【典例12】（2025•沛县学业考试）关于物体的惯性，下列说法正确的是　　 A．静止的火车启动时速度变化很慢，是因为静止的物体惯性比较大 B．只有处于静止状态或匀速运动状态的物体才具有惯性 C．物体做变速运动时，其惯性不发生变化 D．在宇宙飞船中的物体不具有惯性 【答案】 【分析】根据一切物体都具有惯性；惯性大小只与物体的质量有关，与运动状态无关分析求解。 【解答】解：一切物体都具有惯性；惯性大小只与物体的质量有关，与运动状态无关；质量不变，惯性不变。故错误，正确。 故选：。 学科网（北京）股份有限公司 $