第5章 第1节 牛顿第一运动定律-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册创新导学案Word（鲁科版）

物理　必修 第一册(鲁科) 第1节　牛顿第一运动定律 1．知道人们对力与运动的关系的认识历程。2.理解伽利略理想斜面实验的过程及相应的推理结论，知道理想实验是科学研究的重要方法。3.理解牛顿第一运动定律的内容及其意义。4.知道什么是惯性，知道惯性的大小只与质量有关，能用其解释相关现象。 任务　力与运动的关系 如图所示，对于静止的马车，若马不拉车，车就不动；对于运动的马车，马不继续拉车，车会停下来。这是否证明了有力才有运动，运动需要外力来维持？ 提示：不能证明，因为没有考虑地面和空气对车的阻力作用。 1．人们对力与运动的关系的认识历程 代表人物 主要观点 亚里士多德 有外力的作用时物体才能运动，要维持物体的运动就需要外力 伽利略 力不是维持物体运动的原因 笛卡儿 若没有其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动 2.伽利略的理想实验 (1)斜面实验：让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。斜面倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远。 (2)推理结论：当斜面倾角逐渐减小到0，右侧变为水平面时，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。在这种情况下，小球在水平方向没有受力，却会一直运动下去。 1．判一判 (1)亚里士多德认为地面上的物体的“自然本性”是静止，物体的运动需要外力维持。 (　　) (2)伽利略认为力不是维持物体运动的原因。 (　　) (3)伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去。 (　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)√ 2．想一想 (1)“理想实验”能否通过科技的不断发展而变成真实的科学实验？ 提示：不能，理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。 (2)如图所示，用力踢球，球才会运动起来，难道不能证明有力才有运动，运动需要外力来维持吗？ 提示：不能，正是由于脚对球的力，使足球原来的运动状态(静止)发生改变，故力是改变物体运动状态的原因。而不能证明有力才有运动，运动需要外力来维持。 对伽利略的理想实验的理解 (1)“理想实验”揭示了力不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。 (2)“理想实验”是一种思维活动，是人们在抽象思维中设想出来的而实际上无法做到的实验。 (3)“理想实验”是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验。所以说伽利略的理想实验方法是科学的，结论是可靠的。 在探究物体运动的原因时，伽利略利用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示。伽利略设计这个实验的目的是为了说明 (　　) A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度 B．即使没有摩擦，小球最终也一定会停下来 C．力不是维持物体运动的原因 D．如果物体不受力的作用就不会运动 [解析]　伽利略的理想实验证明了：力不是维持物体运动的原因，即物体的运动不需要力来维持。“如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度”只是对实验现象进行分析的一个结果，并不是最终的实验目的。A、B、D错误，C正确。 [答案]　C 任务　牛顿第一运动定律及其意义 1．牛顿第一运动定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。 2．牛顿第一运动定律的意义 (1)揭示了力与运动的关系 ①力不是维持物体运动的原因：物体若不受力，它将保持匀速直线运动或静止状态。 ②力是改变物体运动状态的原因：物体若受到外力作用且合外力不为0，它的运动状态(速度大小和方向)就一定发生改变。 (2)揭示了一切物体都具有的一种属性——惯性。 3．惯性：任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性，物理学中将这种属性称为惯性。 判一判 (1)牛顿第一运动定律可以用实验直接验证。 (　　) (2)如果物体的运动状态发生了改变，物体必受到了不为零的合外力。 (　　) 提示：(1)×　(2)√ 1．速度是描述物体运动状态的物理量 物体的运动状态变化有以下三种情况： (1)速度的大小不变，只有方向改变。 (2)速度的方向不变，只有大小改变。 (3)速度的大小和方向都发生改变。 2．牛顿第一运动定律的理解 牛顿第一运动定律是牛顿在伽利略和笛卡儿等人研究成果的基础上提出的，是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证。但由它得出的一切结论，都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的。 关于牛顿第一运动定律，下列说法中错误的是 (　　) A．牛顿第一运动定律反映了物体不受外力作用时的运动规律 B．牛顿第一运动定律在太空中可以通过实验验证 C．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变 D．物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用 [解析]　牛顿第一运动定律有两层含义：一是物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态；二是若物体受到外力作用且合外力不为0，物体的运动状态就要发生变化，揭示出力是改变物体运动状态的原因；故A、C、D正确。在太空中也无法将任何物体完全孤立起来，使之不受外力的作用，故牛顿第一运动定律在太空中也无法通过实验验证，B错误。本题选说法错误的，故选B。 [答案]　B 应用牛顿第一运动定律应注意的问题 (1)牛顿第一运动定律指出物体不受外力时的运动规律，描述的是一种理想状态，而实际中物体不受外力作用的情况是不存在的，当物体所受到的合外力为0时，其效果跟不受外力作用的效果相同。 (2)判断物体的运动状态是否改变，应分析物体的受力情况或运动情况。如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到外力作用且其合外力不为0。 任务　惯性的理解和应用 如图甲所示，轰炸机为了携带更多的炸弹，质量很大，但是战斗机(如图乙所示)质量都很小，为什么？这说明了什么？ 提示：战斗机要求动作灵活，例如在极短的时间加速或转弯，以躲避来袭导弹，即战斗机要求运动状态容易改变，惯性小。说明物体的惯性大小与其质量有关。 1．惯性大小表示了物体运动状态改变的难易程度。 2．质量是描述物体惯性大小的物理量。 想一想 有人说“只有做匀速直线运动或静止的物体才具有惯性”，也有人说“速度越大惯性越大”“受力越大惯性越小”，这些说法对吗？ 提示：不对，惯性是物体的固有属性，惯性大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态和受力情况无关。 1．惯性的表现形式 (1)物体不受外力作用或合外力为0时，惯性表现为保持原来的运动状态。 (2)物体受外力作用且合外力不为0时，惯性表现为抵抗运动状态的变化。惯性大小表示了物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变。 2．对惯性的理解 (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唯一量度。质量越大，惯性越大。 (3)惯性大小与物体运动状态无关，与物体受力情况以及地理位置也无关。 (4)惯性不是力，“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。 如图所示，鞋子上粘有泥巴，在地面上鞋跟朝下磕两下，泥巴就掉了，这主要是利用了 (　　) A．鞋的惯性 B．泥巴的惯性 C．地面的惯性 D．泥巴的重力 [解析]　在地面上鞋跟朝下磕两下的过程中，鞋子与地面撞击时，鞋子停止运动，泥巴由于惯性继续向下运动，与鞋子分离，这主要是利用了泥巴的惯性，故选B。 [答案]　B 春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“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。我们说车具有较强的抵抗运动状态变化的“本领”，这种“本领”的大小取决于 (　　) A．车的初速度 B．马对车的拉力 C．车的质量 D．车受到的阻力 [解析]　由题意可知，车具有较强的抵抗运动状态变化的“本领”，即较大的惯性，而质量是物体惯性大小的唯一量度，所以这种“本领”的大小取决于车的质量。故选C。 [答案]　C [跟进训练]　下列说法中正确的是 (　　) A．运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大 B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的火车惯性大 C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小 D．物体受到的外力大，则惯性就小；受到的外力小，则惯性就大 答案：C 解析：一切物体都具有惯性，惯性大小仅由物体的质量决定，与其他因素(受力与否、受力的大小、受力个数、运动状态以及所处环境等)无关，故A、B、D错误；乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，在相同的外力作用下运动状态容易改变，故C正确。 课后课时作业 知识点一　力与运动的关系 1．在物理学史上，第一个通过理想实验正确认识力与运动的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家是 (　　) A．亚里士多德 B．牛顿 C．伽利略 D．笛卡儿 答案：C 解析：在物理学史上，第一个通过理想实验正确认识力与运动的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家是伽利略，故C正确。 2．伽利略的理想实验证明了 (　　) A．物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止 B．要物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动 C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态 D．力不是维持物体运动的原因 答案：D 解析：伽利略的理想实验证明了：力不是维持物体运动的原因，D正确。 3．理想实验有时能更深刻地反映自然规律，如图所示是伽利略设计的一个理想实验： ①如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度； ②继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动； ③减小右边斜面的倾角，小球仍然要达到原来的高度； ④在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面。 (1)请将上述关于理想实验的描述按正确的逻辑顺序排列：______________(只需填写序号)。 (2)上述关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是________。 A．①是事实，②、③和④是推论 B．②是事实，①、③和④是推论 C．③是事实，①、②和④是推论 D．④是事实，①、②和③是推论 答案：(1)④①③②　(2)D 解析：(1)伽利略设计的理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小右边斜面的倾角，小球仍然要达到原来的高度；继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。故正确的逻辑顺序为④①③②。 (2)④是事实；①中实际情况不可能没有摩擦，为推论；③中斜面上有摩擦，小球不可能达到原来高度，是推论；②中右边斜面变成水平面时，因为实际中有摩擦，小球不可能沿水平面做匀速直线运动，是推论。D正确。 知识点二　牛顿第一运动定律及其意义 4．(多选)关于牛顿第一运动定律有下列说法，其中正确的是 (　　) A．牛顿第一运动定律可用实验来验证 B．牛顿第一运动定律说明力是改变物体运动状态的原因 C．当物体受外力作用时，原来静止的物体也可能继续保持静止 D．物体的运动不需要力来维持 答案：BCD 解析：不受外力作用的物体是不存在的，故牛顿第一运动定律不是实验定律，不能用实验来验证，A错误；牛顿第一运动定律说明力是改变物体运动状态的原因，B正确；当物体受外力作用时，若合外力为0，则原来静止的物体将继续保持静止，C正确；物体的运动不需要力来维持，D正确。 5．(多选)如果物体的运动状态发生了变化，说明该物体 (　　) A．速度方向一定发生了变化 B．速度大小一定发生了变化 C．速度一定发生了变化 D．受到的合外力一定不为零 答案：CD 解析：物体的运动状态发生了变化一定是它的速度发生了变化，可能是速度大小发生了变化，也可能是速度方向发生了变化，还可能是两者都发生了变化。物体的速度发生了变化，即运动状态发生了变化，由牛顿第一运动定律知，物体受到的合外力一定不为零。故A、B错误，C、D正确。 知识点三　惯性的理解和应用 6．下列情形中，不属于利用惯性现象的是 (　　) A．用手拍打衣服上的灰尘 B．锤头松了，将锤柄在地上撞击几下 C．运动员利用助跑跳远 D．骑自行车时为了减速捏刹车闸 答案：D 解析：用手拍打衣服上的灰尘，衣服运动时，由于惯性，灰尘仍要保持静止状态而脱离衣服表面，利用了惯性，A不符合题意；锤头松了，将锤柄在地上撞击几下，锤柄因撞击地面而停止运动，锤头由于惯性继续沿锤柄向下运动，从而使锤头牢固，利用了惯性，B不符合题意；运动员利用助跑跳远，跳起时，由于惯性仍保持原来向前的运动状态，所以跳得更远，这也是利用了惯性，故C不符合题意；捏刹车闸，是通过力改变自行车的运动状态，不是利用惯性，D符合题意。故选D。 7．我国《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带，这是因为 (　　) A．系好安全带可以减小人的惯性 B．系好安全带可以减小车的惯性 C．系好安全带是为了增大人与座椅间的摩擦力 D．系好安全带可以防止因人的惯性而造成伤害 答案：D 解析：惯性大小的唯一量度是质量，系好安全带不会改变人或车的质量，即不会减小人或车的惯性，A、B错误；系好安全带，可以防止刹车时人由于惯性向前运动而造成伤害，C错误，D正确。 8．关于物体的惯性，下列说法中正确的是 (　　) A．射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了 B．战斗机在空战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性 C．用力推一个物体，没有推动，原因是物体的惯性太大了 D．高速公路上要限速，是因为车速越大惯性越大 答案：B 解析：惯性是物体本身的一种属性，其大小与物体的速度无关，只与物体的质量有关，故A、D错误；用力推一个物体，没有推动，是因为物体与接触面间的最大静摩擦力太大了，而不是因为物体的惯性太大了，故C错误；战斗机甩掉副油箱减小了质量，而质量是惯性大小的量度，质量越小惯性越小，改变它的运动状态就越容易，所以甩掉副油箱可以提高战斗机的灵活性，B正确。 9．如图所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两小球原来随车一起运动。当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球 (　　) A．一定相碰 B．一定不相碰 C．不一定相碰 D．无法确定 答案：B 解析：小车表面光滑，因此小球在水平方向上不受外力作用。原来两小球与小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，仍然相同，所以一定不相碰，B正确。 10．(多选)泸州市已完成轻轨规划与设计，即将在合适时机展开建造工作。在轻轨列车上通常有提示列车加速状态的指示灯，旅客可以通过指示灯调整自己的坐姿，防止从座位上摔出去。指示灯结构如图所示，M是质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并都穿套在光滑水平金属杆上，当M平衡时两根弹簧均处于原长，此时两灯都不亮。下列说法正确的是 (　　) A．当轻轨列车加速前进时，绿灯可能变亮 B．当红灯突然变亮时，旅客有向车后倒的趋势 C．当红灯突然变亮时，旅客有向车前倒的趋势 D．当绿灯亮时，列车可能是减速进站了 答案：AC 解析：当列车加速前进时，金属块由于惯性保持原来的运动状态，会相对金属杆向后滑动，绿灯可能与金属块、电源组成闭合电路，有电流产生，绿灯可能变亮，故A正确，D错误；当列车刹车时，金属块由于惯性保持原来的运动状态，会相对金属杆向前滑动，红灯可能与金属块、电源组成闭合电路，有电流产生，红灯可能变亮，此时由于惯性旅客有向车前倒的趋势，B错误，C正确。 11．如图所示，一木块和小车一起做匀速直线运动，当小车碰到一障碍物的瞬间(设小车不反弹)，则： (1)如果小车上表面粗糙，木块将如何运动？ (2)如果小车上表面光滑，木块将如何运动？ 答案：(1)向右倾倒　(2)向右匀速直线运动 解析：当小车碰到障碍物时，小车将停下。 (1)如果小车上表面粗糙，则木块上部由于惯性将继续向右运动，木块下部受到一个向左的摩擦力，运动状态发生改变，很快停止，故木块将向右倾倒。 (2)如果小车上表面光滑，则木块下部不受摩擦力作用，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。 12．如图所示，在瓶内装满水，将乒乓球用细线拴住并按入水中，线的另一端固定在瓶盖上。盖上瓶盖并将瓶子翻转，乒乓球将浮在水中。用手托着瓶子水平向右做加速直线运动，乒乓球在瓶中的位置会如何变化？并解释说明。 答案：见解析 解析：乒乓球在瓶中的位置向右移动。因为与乒乓球同体积的水的质量大于乒乓球的质量，所以水的惯性大于乒乓球的惯性。当用手托着瓶子水平向右做加速直线运动时，水和乒乓球都要保持前一时刻的运动状态而相对瓶子向左移动，因水的惯性大，比乒乓球更难改变它的运动状态，所以水比乒乓球更滞后，瓶子中的水留在了左侧，即乒乓球相对于水向右移动了。 1 学科网（北京）股份有限公司 $