1 第4章 第1节 牛顿第一定律-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册教用课件(人教版)

第四章　运动和力的关系 第1节　牛顿第一定律 1 学习目标 1．知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法。　2.理解牛顿第一定律的内容及意义。　3.明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象。　4.会用牛顿第一定律定性分析问题。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、理想实验的魅力 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。即力是维持物体运动的原因。 返回导航 2．伽利略的观点 (1)理想实验：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。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。 科学推论：当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将______________。 (2)结论：力不是__________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________的作用，它将继续以__________沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 永远运动下去 维持 力 同一速度 返回导航 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________迫使它改变这种状态。 2．力和运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体________________的原因。 3．不受力作用的物体是不存在的。牛顿第一定律所描述的状态是一种______________。它是利用逻辑思维进行分析的产物，____________用实验直接验证。 匀速直线运动 静止 力 运动状态 理想状态 不可能 返回导航 三、惯性与质量 1．惯性：物体这种保持原来的______________状态或__________状态的性质就叫惯性。 2．惯性的量度：描述物体惯性的物理量是它的__________。质量是物体惯性大小的唯一量度。 3．质量只有大小，没有方向，是标量。 匀速直线运动 静止 质量 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)伽利略理想斜面实验是不科学的假想实验。(　　) (2)理想实验所得到的结论是不可靠的。(　　) (3)伽利略的“理想实验＋科学推论”的方法是一种科学方法。(　　) (4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性。(　　) (5)物体运动速度越大，惯性越大。(　　) (6)力无法改变物体的惯性。(　　) ×　 √ ×　 ×　 ×　 √ 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 10 知识点一　对牛顿第一定律的理解 1．【教材经典P87第1题】回答下列问题。 (1)飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标吗？为什么？ [提示]　不能击中目标。因为炸弹被投下时，由于惯性，具有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方。 返回导航 (2)地球由西向东自转，你向上跳起来以后，为什么还落在原地，而不落到原地的西边？ [提示]　因为当你跳起时，由于惯性，你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。 返回导航 (3)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。为什么要有这样的规定？ [提示]　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，而人因惯性仍然向原方向运动，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。 返回导航 (4)一位同学说，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。这个结论错在哪里？ [提示]　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力的作用。 2．以上问题的分析揭示了力和运动之间是什么关系？ [提示]　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。 返回导航 1．伽利略理想实验 实验事实：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。 推理1：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。 推理2：减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度。 推理3：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。 实验结论：力不是维持物体运动的原因。 返回导航 2．运动状态的改变 (1)速度的方向不变，只有大小改变。 (2)速度的大小不变，只有方向改变。 (3)速度的大小和方向都发生改变。 返回导航 3．对牛顿第一定律的理解 (1)揭示了力与运动的关系 ①力是改变物体运动状态的原因：物体受力的作用，它的运动状态就一定发生改变。 ②力不是维持物体运动状态的原因：物体若不受力，它将做匀速直线运动或者保持静止状态。 (2)揭示了一切物体都具有保持静止或匀速直线运动状态的属性——惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。 返回导航 角度1　理想斜面的实验 (多选)伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的科学研究方法。图(a)、图(b)分别表示这两项研究中的实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是(　　)   返回导航 A．图(a)通过对小球在斜面上的运动研究，合理外推得出自由落体是一种匀变速直线运动 B.图(a)中先在倾角较小的斜面上实验，可“冲淡”重力，便于测量时间 C．图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验能直接观察到小球达到等高处 D．图(b)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持的结论 √ √ √ 返回导航 [解析]　题图(a)通过对小球在斜面上的运动研究，在得出斜面上小球运动特征后，合理外推得出自由落体运动是一种匀变速直线运动，故A正确；题图(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验，来“冲淡”重力的作用效果，因为在倾角较小的斜面上的小球加速度较小，运动相等位移下所用时间较长，更有利于时间的测量，故B正确；题图(b)中没有摩擦阻力的斜面实际并不存在，故实验不能直接观察到小球达到等高处，故C错误；题图(b)的实验为“理想实验”，伽利略通过结合实验结果，利用逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，故D正确。 返回导航 角度2　运动和力的关系 关于物体的运动状态和所受合力的关系，以下说法正确的是(　　) A．所受合力为零的物体一定处于静止状态 B.速度是物体运动状态的标志性物理量 C．物体所受合力不为零时，物体的速度一定不为零 D．只有合力发生变化时，物体的运动状态才会发生变化 √ 返回导航 [解析]　物体所受合力为零，物体一定处于平衡状态，可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，故A错误；速度是物体运动状态的标志性物理量，故B正确；力是改变物体运动状态的原因，只要合力不为零，物体的运动状态就会发生改变，但某时刻的速度可能为零，故C、D错误。 返回导航 知识点二　惯性的理解和应用 1．如图所示，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]　乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒。 返回导航 2．公路上奔驰的汽车，速度越大，刹车时停下来所用的时间越长，这能说明速度越大惯性越大吗？ 返回导航 3．以相同速度冲向你的乒乓球和铅球，你敢接吗？   [提示]　乒乓球敢接，因为乒乓球的质量小，惯性小；铅球不敢接，因为铅球的质量大，惯性大。 返回导航 1．惯性与质量的关系 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。 (3)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。 返回导航 2．惯性与力的关系 (1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的。 (2)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原因。力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变。 (3)惯性与物体的受力情况无关。 返回导航 3．惯性与速度的关系 (1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身固有的性质，其大小仅由物体质量决定。 (2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。 返回导航 (2025·黑龙江哈尔滨市期中)惯性是经典物理学中的重要概念。下列说法正确的是(　　) A．质量大的物体惯性大 B．质量小的物体惯性大 C.只有静止的物体才具有惯性 D．只有运动的物体才具有惯性 [解析]　一切物体都有惯性，质量是惯性大小的量度，质量越大，惯性越大；惯性大小与物体的运动状态无关。 √ 返回导航 (2025·浙江杭州市期中)如图所示，航天员进行太空授课时演示了旋转的小扳手，下列关于惯性的说法正确的是(　　) A．小扳手漂浮不动时没有惯性 B．小扳手的惯性比航天员的惯性小 C．小扳手从地面移到空间站惯性变小 D．惯性是改变物体运动状态的原因 √ 返回导航 [解析]　小扳手漂浮不动时，仍存在质量，仍有惯性，故A错误；由于小扳手的质量小于航天员的质量，则小扳手的惯性比航天员的惯性小，故B正确；小扳手从地面移到空间站，质量不变，则惯性不变，故C错误；惯性是保持物体运动状态的原因，而力是改变物体运动状态的原因，故D错误。 返回导航 知识点三　用牛顿第一定律分析实际问题 (多选)(2025·广东东莞市期中)对下列有关现象的分析正确的是(　　) A．奔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 B．在水平匀速直线行驶的列车上，小明竖直向上跳起，由于惯性，小明将落回起跳位置 C．踢出的足球最终要停下来，是由于没有外力来维持足球的运动 D．航天员在绕地球飞行的宇宙飞船中，可以“飘来飘去”，是因为他的惯性消失了 √ √ 返回导航 [解析]　奔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，故A正确；在水平匀速直线行驶的列车上，小明竖直向上跳起，由于惯性，小明将落回起跳位置，故B正确；踢出的足球最终要停下来，是由于受到阻力而改变了足球的运动状态，故C错误；惯性大小只与质量有关，与状态无关，故D错误。 返回导航 在匀速行驶的火车车厢内，有一人从B点正上方相对于车厢静止释放一个小球，不计空气阻力，则小球(　　)   A．可能落在A处 B．一定落在B处 C．可能落在C处 D．以上都有可能 √ 返回导航 [解析]　火车匀速行驶，在小球未释放前小球随车一起运动，小球的速度等于车的速度v0；在小球由静止释放后，由于惯性小球在水平方向的速度保持不变，即vx＝v0，即小球下落的过程中小球在水平方向的速度始终等于车的速度，小球一定落到B处，故B正确，A、C、D错误。 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 36 1．(对牛顿第一定律的理解)(2025·江苏扬州市期中)关于下列四幅图的叙述正确的是　(　　)   A．图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B．图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 C．图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 D．图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 √ 返回导航 解析：惯性只与质量有关，与速度无关，A错误； 题图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，当时所处的年代时间的测量没有现在精确，通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间，故B正确；题图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，根据牛顿第三定律可知，马对车的拉力大小等于车对马的拉力大小，C错误；题图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力不是维持物体运动的原因，D错误。 返回导航 2．(惯性的理解和应用)根据《中华人民共和国道路交通安全法》第五十一条规定，汽车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带，乘客不管坐前排还是后排，乘车就必须系安全带。关于安全带，下列说法正确的是(　　) A．系好安全带可以减小汽车的惯性 B．系好安全带可以减小驾驶员和乘客的惯性 C．系好安全带可以完全避免撞击对驾驶员和乘客的伤害 D．系好安全带对驾驶员、乘客和车的惯性都没有影响 √ 返回导航 解析：物体的惯性只与物体的质量有关，所以系好安全带并不能减小汽车的惯性，也不能减小驾驶员和乘客的惯性，即系好安全带对驾驶员、乘客和车的惯性都没有影响，故A、B错误，D正确；系好安全带不能完全避免撞击对驾驶员和乘客造成的伤害，但可以在一定程度上减轻驾驶员和乘客受到的伤害，故C错误。 返回导航 3.(惯性的理解和应用)(2025·湖南长沙市期中)春秋时期齐国人的著作《考工记·辀人篇》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”的记载，意思是马拉车的时候，马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，关于这一现象下列说法不正确的是(　　) A．这个现象符合牛顿第一定律 B．马力既竭，辀犹能一取的原因是车具有惯性 C．马对车不再施力了，车最终会停下来，说明物体的运动需要力来维持 D．马对车不再施力了，车最终会停下来，是因为受到阻力的作用 √ 返回导航 解析：马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，说明车具有惯性，符合牛顿第一定律，故A、B正确，不符合题意；力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，故C错误，符合题意；马对车不再施力了，车最终会停下来是因为受到阻力的作用，故D正确，不符合题意。 返回导航 4．(用牛顿第一定律分析实际问题)火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为(　　) A．人跳起后，车厢内的空气给人一个向前的力，该力使人向前运动 B．人跳起时，车厢对人有一个向前的摩擦力，该力使人向前运动 C．人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而已 D．人跳起后，人和车在水平方向的速度始终相同 √ 返回导航 解析：人向上跳起，发现仍落回到车上原处，是因为在起跳前，人与车相对静止，而人具有惯性，跳起后，人与车在水平方向仍具有相同的速度，所以仍落回原处，A、B、C错误，D正确。 返回导航 [提示]　质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，运动状态越难改变。由v＝2ax知，刹车位移与初速度的二次方成正比，汽车速度越大，刹车位移越长，但是汽车的质量不变，惯性不变。 $