第4章 1.牛顿第一定律-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（人教版）

1.牛顿第一定律 【素养目标】　1.了解伽利略关于运动和力的关系的认识，体会伽利略的研究方法。2.能理解牛顿第一定律的内容，并用来解释生活中的常见问题。3.知道惯性的概念，能正确解释有关惯性的现象。 知识点一　伽利略理想实验 【情境导入】　伽利略理想斜面实验的示意图如图所示，小球沿斜面由静止滚下，再滚上另一斜面。 (1)在实际生活中，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？ (2)设想斜面是光滑的，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？ (3)设想斜面是光滑的，若减小第二个斜面的倾角，小球还能滚到另一斜面高h处吗？与没减小斜面的倾角之前相比，小球滚到另一斜面高h处通过的路程如何变化？ (4)设想第二个斜面变成水平面，这时小球试图滚上另一斜面的相同高度，但永远达不到。这时小球的运动能停下来吗？ 提示：(1)不等于，滚上另一斜面的最大高度小于h。 (2)等于h。 (3)能；通过的路程变大。 (4)不能，将永远运动下去。 【教材梳理】 (阅读教材P83－P85，完成下列填空) 1.亚里士多德的观点：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 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，小球将到达原来的高度； ②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； ③当第二个斜面水平时，小球将永远运动下去。 (2)伽利略的观点：力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。 【师生互动】　在伽利略理想斜面实验的各个过程中(如图所示)。 任务1.哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？ 任务2.伽利略是通过怎样的方法来获得结论？ 提示：任务1.小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成。 任务2.观察——假设——科学推理——论证。 学生用书⬇第100页 【探究归纳】 1.理想实验的推论 一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。 2.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。 理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，如图所示。下面是关于该实验的步骤： ①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。 ②如图为两个对接的斜面，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，最后使它成为水平面，小球将沿水平面永远运动下去。 (1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列　　　　(填写序号即可)。 (2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，请问步骤②属于　　　　　　　　。 答案：(1)②③①④　(2)可靠的实验事实 解析：(1)理想实验的思想方法：在实验事实的基础上，经过合理的推理，获取结论。针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④。 (2)步骤②属于可靠的实验事实。 针对练.伽利略曾设计过一个斜面实验：让小球沿一个斜面从静止开始向下运动，小球将“冲”上另一个斜面；减小第二个斜面的倾角，重复实验，直至斜面最终变为水平面。如图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片(组合图)。下列关于小球在斜面上的运动说法正确的是(　　) A.小球在第二个斜面上运动越来越慢，主要是摩擦力作用的影响 B.该实验说明了物体的运动不需要力来维持 C.该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础 D.该实验证明了力是维持物体运动的原因 答案：B 解析：小球在斜面上运动越来越慢，主要是重力作用的影响，摩擦力作用的影响很小，故A错误；该实验说明了物体的运动不需要力来维持，故B正确，D错误；该理想实验是以斜面实验真实的实验事实为基础，再通过合理逻辑推理得到的结果，故C错误。故选B。 知识点二　牛顿第一定律 【情境导入】　如图是冰壶在冰面上的运动情境。冰壶比赛过程中，运动员在冰壶前面擦扫冰面，可以使表面冰层融化，形成一层薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壶可以滑行得更远。 (1)图中的冰壶为什么会停下来？这说明了什么？ (2)试猜想如果冰壶不受外力作用将处于什么状态？ (3)从(1)、(2)两个问题中，我们能得到什么结论？ 提示： (1)冰壶停下来是因为受到了冰面的摩擦力的作用。说明力是改变物体运动状态的原因。 (2)冰壶原来静止，不受外力作用时，仍然静止；原来运动，不受外力作用时，将永远做匀速直线运动。 (3)物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 【教材梳理】 (阅读教材P85，完成下列填空) 1.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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 2.惯性：物体保持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。 【师生互动】　根据你的预习，完成下列任务： 任务1.物体是否只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性？ 学生用书⬇第101页 任务2.生活中马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来。是否有力作用在物体上物体就运动，没有力作用在物体上物体就停止运动呢？马不拉车时，车为什么会停下来呢？ 提示：任务1.不是。一切物体都具有惯性。任务2.不是。车之所以会停下来是因为受到阻力的作用。 【探究归纳】 1.运动状态改变即速度发生变化的三种情况 (1)速度的方向不变，大小改变。 (2)速度的大小不变，方向改变。 (3)速度的大小和方向同时改变。 2.对牛顿第一定律的理解 (1)定性揭示了力和运动的关系 ①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。当物体运动状态改变时，物体就产生了加速度，因而力是产生加速度的原因。 ②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。 (2)牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上，加以科学抽象和逻辑推理得到的，但其是正确的。 (3)无法用实验直接验证。它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态。 (多选)下列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的运动 D.奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态 答案：ABD 解析：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，是由于阻力的作用改变了木块的运动状态；奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力的作用而改变了原来的运动状态，C错误，D正确。故选ABD。 针对练1.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(　　) A.牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的 B.根据牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因 C.根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因 D.牛顿第一定律反映了物体受到外力时的运动规律 答案：B 解析：牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验事实的基础上，根据逻辑推理得出的，故A错误；根据牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故B正确，C错误；由牛顿第一定律可知，物体在不受力的作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态，所以牛顿第一定律反映了物体不受外力时的运动规律，故D错误。故选B。 针对练2.学校春季运动会海报图文并茂，其中有三幅图描述了几个项目中运动员的运动情况，下列几种说法正确的是(　　) A.用力踢足球，足球会飞出去，说明力能使物体运动状态发生改变 B.投篮球时，篮球脱手后地球对篮球有力的作用，篮球对地球没有力的作用，所以篮球落到地上 C.击出的羽毛球能在空中继续飞行，是由于羽毛球具有向前的冲力 D.图中的三种情况，球一直在运动，说明持续受到运动员的力的作用 答案：A 解析：力是改变物体运动状态的原因，故A正确；力是物体间的相互作用，地球对篮球有力的作用，篮球对地球也有力的作用，故B错误；羽毛球在空中继续飞行，是由于惯性，而不是具有向前的冲力，故C错误；三种情况中，球飞出后，就已经不受运动员的作用力了，故D错误。故选A。 知识点三　惯性与质量 【情境导入】　如图为乘客乘坐公交车时的场景。 (1)如图甲所示，公交车由静止突然快速启动时，车上站着的乘客身体为什么会向后倾倒？ (2)如图乙所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？ 提示：(1)当公交车由静止突然快速启动时，乘客的下半身受到公交车的摩擦力作用随公交车运动，而上半身由于要保持原来的静止状态，故向后倾倒。 (2)乘客随公交车一起运动，当急刹车时，公交车停止运动，乘客的下半身受到公交车的摩擦力作用也随公交车停止运动，而上半身由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒。 学生用书⬇第102页 【教材梳理】 (阅读教材P85－P86，完成下列填空) 1.惯性的量度：描述物体惯性的物理量是它的质量。质量是物体惯性大小的唯一量度。 2.质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号是kg。 【师生互动】　结合所学知识，分析下列情境： 任务1.战斗机作战过程中，为了增加灵活性，常常抛掉副油箱，为什么？ 任务2.运动的汽车关闭发动机后还要滑行一段距离，但是停在路边的汽车熄火后不运动，能否说明运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？ 提示：任务1.因为惯性与物体的质量有关。抛掉副油箱可以减小战斗机的质量，质量越小，惯性越小。 任务2.不能，无论是运动的物体还是静止的物体都有惯性，惯性与物体的运动状态无关。 【探究归纳】 1.惯性的大小 (1)质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大；反之则越小。 (2)惯性的大小与物体运动状态(速度)、受力情况以及所处地理位置均无关。 2.惯性的表现 (1)不受力时，惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态。 (2)受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变。 (多选)对下列现象解释正确的是(　　) A.在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，车就会停下来，所以力是维持物体运动的原因 B.向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，速度也越来越小 C.急刹车时，车上的乘客由于惯性都会向前倾倒 D.在一定力作用下，质量大的物体运动状态不容易改变是由于质量大的物体，惯性大 答案：CD 解析：在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，说明拉力与摩擦力平衡，没有这个拉力，车就会逐渐停下来，是由于受到摩擦力作用，故A错误；质量是惯性大小的唯一量度，与速度大小无关，即物体上升过程和下降过程惯性不变，故B错误；急刹车时，车上的乘客由于惯性都会向前倾倒，故C正确；质量是惯性大小的唯一量度，惯性越大，运动状态越难改变，故D正确。故选CD。 针对练1.(2025·重庆市南开中学高一上学期期中)《论衡》是中国思想史上的一部重要著作，是东汉时期杰出的唯物主义思想家王充的智慧结晶。其《效力篇》中有如下描述：“是故车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾”“任重，其进取疾速，难矣”。结合以上叙述，下列说法正确的是(　　) A.力是维持物体运动的原因 B.力是改变物体运动状态的原因 C.质量越小，物体的惯性越大 D.速度越小，物体的惯性越大 答案：B 解析：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故A错误，B正确；质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，物体的惯性越大，故C、D错误。故选B。 针对练2.(多选)以下生活现象中关于惯性的理解正确的是(　　) A.拍打衣服上的灰尘，是利用了惯性 B.跳远时我们要助跑，助跑速度越大，惯性越大 C.坐车时我们要系安全带，是为了减小惯性 D.电动自行车与大货车在等红绿灯时，电动自行车容易启动，是因为其质量小，惯性小 答案：AD 解析：拍打衣服上的灰尘，是利用了惯性，故A正确；惯性大小与物体的运动速度无关，故B错误；坐车时我们要系安全带，是为了减小惯性带来的危害，故C错误；电动自行车与大货车在等红绿灯时，电动自行车容易启动，是因为其质量小，惯性小，故D正确。故选AD。 课时测评21　牛顿第一定律 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－5题，每题4分，6－13题，每题5分，共60分) 1.以下说法不符合物理学史的是(　　) A.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，物体就要静止在某一个地方 B.伽利略通过理想实验得出结论：力是维持物体运动的原因 C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将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 D.牛顿第一定律是逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能直接用实验验证 答案：B 解析：亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，A项说法符合物理学史；伽利略通过理想实验得出物体运动不需要力来维持的结论，B项说法不符合物理学史；笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将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，C项说法符合物理学史；牛顿第一定律是逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能直接用实验验证，D项说法符合物理学史。故选B。 2.伽利略用两个对接的斜面，其中一个斜面固定，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.如果没有摩擦，物体运动不会停止 C.物体的运动不需要力来维持 D.如果物体不受到力，就不会运动 答案：C 解析：伽利略的理想斜面实验的结论是：物体的运动不需要力来维持。故选C。 3.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 答案：C 解析：牛顿第一定律是在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C正确；物体静止时不受外力或所受合力为零，故D错误。故选C。 4.下列对牛顿第一定律的理解正确的是(　　) A.地球上不存在不受力的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义 B.不受力的物体运动状态有可能改变 C.公共汽车紧急刹车时乘客站着比坐着更容易摔倒是因为站着比坐着惯性大 D.惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，与物体的运动状态是否改变无关 答案：D 解析：牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，不能直接通过实验得出，但能经受住实践的检验，具有实际意义，故A错误；不受力的物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，运动状态不可能改变，故B错误；物体的惯性大小仅与质量有关，与其他因素无关，故C错误；惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，是物体的固有属性，与物体的运动状态是否改变无关，故D正确。故选D。 5.下列说法正确的是(　　) A.静止的物体一定不受其他物体的作用 B.物体受力才会运动，当外力停止作用后，物体会慢慢停下来 C.物体不受力的作用，运动状态也能改变 D.物体运动状态发生变化，一定受到外力作用 答案：D 解析：静止的物体可能不受其他物体的作用或受到平衡力的作用，故A错误；力是改变物体运动状态的原因，运动中的物体不受力时，会保持原来的运动状态，故B错误；由牛顿第一定律可知，物体不受力的作用时，其运动状态一定不会改变，故C错误；力是改变物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变时一定受到力的作用，故D正确。故选D。 6.关于惯性，下列说法中正确的是(　　) A.物体能够保持原有运动状态的性质叫作惯性 B.物体不受外力作用时才有惯性 C.物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性 D.物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性 答案：A 解析：物体能够保持原有运动状态的性质叫作惯性，惯性是物体的固有属性，跟物体的运动状态及受力情况无关。故选A。 7.(2025·湖南名校联盟高一上学期联考)如图所示，小天站在水平方向运动的滑板车上不再蹬地，滑板车最终会停下来。下列说法正确的是(　　) A.滑板车停下来是因为没有动力维持运动 B.滑板车停下来是因为受到阻力的作用 C.滑板车的惯性随着速度的减小而减小 D.如果一切外力突然消失，滑行的滑板车会马上静止 答案：B 解析：滑板车停下来是因为受到阻力的影响，物体的运动不需要力来维持，当运动物体不受任何外力时会保持匀速直线运动状态，故A、D错误，B正确；惯性的大小由质量决定，与速度无关，故C错误。故选B。 8.如图为月球车示意图，当该月球车分别在地球表面以较小的速率和在月球表面以较大的速率行驶时，关于月球车，下列判断正确的是(　　) A.在地球表面运动时的惯性较大 B.在月球表面运动时的惯性较大 C.在地球表面和月面惯性一样大 D.在地球表面运动时的质量较大 答案：C 解析：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，所以月球车在地球表面和月球表面行驶时惯性一样大，A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，与物体所处环境无关，D错误。故选C。 9.(2025·湖南省株洲二中高一下学期期末)下列说法中正确的是(　　) A.飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，恰好能击中目标 B.地球由西向东自转，你向上跳起来以后，还会落在原地，而不落到原地的西边 C.我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带，是为了减小惯性 D.向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动 答案：B 解析：炸弹被投下时，由于惯性，具有与飞机相同的水平速度，如果目标在飞机正下方时投弹，炸弹就会落到目标的前方，故A错误。当人跳起时，由于惯性，人仍有与地面相同的速度，所以还落在原地，而不会落在原地的西边，故B正确。如果不系安全带，当紧急刹车或发生交通事故时，车因受到制动力或撞击而突然改变运动状态，而人因惯性仍然按原方向运动，人和车发生相对运动，会发生危险；系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，增加了安全系数，惯性只与物体的质量有关，系好安全带不能减小惯性，但可以减小惯性带来的危害，故C错误。物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性而继续向上运动，不是因为受到了向上的作用力，故D错误。故选B。 10.在列车的车厢内，有一个自来水龙头C。第一段时间内，水滴落在水龙头的正下方B点，第二段时间内，水滴落在B点的右方A点，如图所示。那么列车可能的运动是(　　) A.先静止，后向右做加速运动 B.先做匀速运动，后向左做加速运动 C.先做匀速运动，后向右做加速运动 D.上述三种情况都有可能 答案：B 解析：水滴下落时，水平方向保持原来与车相同的速度，若车匀速运动，车的水平位移与水滴的水平位移相同，则落在B点；若车向左做加速运动，则水滴仍保持下落时的水平速度，而车的水平速度增大，故水滴可能落在A处；同理，若车向右做加速运动，水滴会落在B点左边。故选B。 11.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则(　　) A.若m1＜m2，则两个小球一定相碰 B.若m1＝m2，则两个小球一定相碰 C.若m1＞m2，则两个小球一定相碰 D.两个小球一定不相碰 答案：D 解析：小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用。原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰(与质量大小无关)。故选D。 12.(多选)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗。若突然发现碗中的水向右洒出，如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是(　　) A.小车匀速向左运动 B.小车可能突然向左加速运动 C.小车可能突然向左减速运动 D.小车可能突然向右减速运动 答案：BD 解析：若小车匀速向左运动，小车、碗和水速度相同且不变，三者无相对运动，水不会洒出，A错误；若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速，碗随小车开始向左加速，碗中水由于具有惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向右洒出，B正确；若小车原来向左匀速运动，突然向左减速运动，碗随小车一起开始向左减速，碗中的水由于具有惯性，仍保持向左的匀速运动状态，水相对于碗向左运动，水向左洒出，C错误；若小车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随小车开始向右减速，碗中的水由于具有惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向右洒出，D正确。故选BD。 13.如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，A的上表面水平，在A的上表面上放一光滑的小球B。劈形物体A从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是(　　) A.沿斜面向下的直线 B.竖直向下的直线 C.无规则曲线 D.抛物线 答案：B 解析：小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零。当劈形物体A由静止释放，A应沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，而小球又光滑，除竖直方向上受力外，其他方向上不受力，因为力是使物体运动状态改变的原因，故小球只能在竖直方向上运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条竖直向下的直线。故选B。 学生用书⬇第103页 学科网（北京）股份有限公司 $