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

该高中物理导学案围绕牛顿第一定律展开，核心知识点包括定律内容、惯性概念及质量是惯性大小的唯一量度。通过梳理亚里士多德、伽利略到牛顿的物理学史导入，衔接运动与力的关系，以理想实验分析、真实与理想实验对比为学习支架。 资料亮点在于重难解读中对伽利略理想实验的科学推理分析，结合典例（如小车中球的运动）帮助学生建立运动与相互作用的物理观念，渗透物理学史培养科学态度与责任，同步练习贴近生活，提升学生应用规律解决问题的能力。

第1节 牛顿第一定律 学案 学习目标要求： 1.理解牛顿第一定律的内容和意义。 2.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象。 3.知道质量是惯性大小的唯一量度。 基础知识： 知识点一 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。 2．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。 3．伽利略理想实验 (1)装置： (2)事实：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。 (3)假设：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。 (4)推断：当斜面变为水平面时，小球要达到原有高度将永远运动下去。 (5)结论：力不是维持物体运动的原因。 知识点二 牛顿第一定律 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：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。 知识点三 惯性与质量 1．惯性的量度：质量是物体惯性大小的量度。 2．质量的单位：国际单位是千克，符号为kg。 重难解读： 一、伽利略理想实验的理解 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。 提醒：理想实验是以可靠的实验事实为基础的。 理想实验的两点说明 (1)伽利略的理想实验是伽利略在实验事实的基础上塑造的一种理想过程。它以科学实验为基础，以科学事实为根据，突出主要因素，忽略次要因素，是运用逻辑推理揭示物理知识的内在联系、发现物理规律的重要方法。 (2)“理想实验”的研究方法在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 典例1:理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 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如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 ③两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。 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。 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列_______(只要写序号即可)。 在上述的设想步骤中，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 【解析】　首先是两个对接的斜面，小球从一个斜面滚上另一个斜面，由于摩擦，高度稍低一些，接下来开始假设，如果没有摩擦，应该上升到原来高度，接下来推理：将第二个斜面减小倾角，应该还会上升到原来高度，只不过路程变长，接下来继续推理：继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动。因此顺序③②①④；其中只有③是事实，①②④都是推论，故选C。【答案】　③②①④　C 二　牛顿第一定律的理解 1．提出了惯性概念 定律的前半部分内容“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”，揭示了所有物体普遍具有的一种属性——惯性，即物体保持匀速直线运动或静止状态，是本质属性，不需要条件。一切物体在任何情况下都具有保持匀速直线运动或静止状态的性质。因此，牛顿第一定律又叫惯性定律。 2．明确了力的作用效果 定律的后半部分内容“除非有外力迫使它改变这种状态”，说明了力的作用效果可以改变物体的运动状态。定律中明确指出力可以改变物体的运动状态。 3．揭示了力和运动的关系 牛顿第一定律指出物体不受外力时的运动规律，定律描述的只是一种理想状态，而实际中物体不受外力的作用的情况是不存在的，当物体所受到的合外力为零时，其效果跟不受外力的作用效果相同。力与运动的关系：运动不需要力维持，但运动状态的改变离不开力的作用。 关于牛顿第一定律的三点注意 (1)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结出来的。 (2)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。 (3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。(惯性参考系是指以相对地面静止或匀速直线运动的物体作为参考，简称惯性系) 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 【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不变，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，是由于摩擦力的作用而改变了木块的运动状态，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。【答案】　ABD 三　惯性的认识 1．惯性与质量 (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。 2．惯性与力 (1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此“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。 (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，运动状态越易被改变；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。 3．惯性与速度 (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，与物体是否有速度及速度的大小均无关。 4．惯性与惯性定律 (1)惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性。 (2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律。 典例3:如图所示，一个盛水的容器固定在一辆小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　) A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左 C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右 【解析】　因为小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时，铁球相对于小车向左运动；同理，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动，选项A正确。【答案】　A 同步练习： 1．伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(　　) A．物体运动的速度越大，其惯性越大 B．没有力的作用，物体只能处于静止状态 C．物体做变速运动时，没有惯性 D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动 2.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的伤害 3.如图所示是小芸与同学们在“阳光体育活动”中训练排球时的情景，下列有关说法中正确的是(　　) A．垫球时，手感觉疼，说明球与手之间的作用力是相互的 B．球垫起后，能继续向上运动，是因为球始终受到向上的力的作用 C．球垫起后，上升到最高点时，处于平衡状态 D．球下落过程速度越来越大，说明球的惯性越来越大 4.目前，城市公交车内的横杆上挂着多只“手环”。一乘客面向行车方向坐在车上观察前方的“手环”，下列说法正确的是(　　) A．车突然加速时，“手环”依然自然下垂 B．车突然减速时，“手环”依然自然下垂 C．若“手环”偏向右侧，则说明车在右转弯 D．若“手环”偏向右侧，则说明车在左转弯 5．下列现象中，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．运动员采用助跑跳远 D．骑自行车时为了减速捏刹车闸 参考答案： 1.解析：选D　惯性是物体的固有属性，与物体的运动速度或加速度大小无关，没有力的作用，物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，故A、B、C错误，D正确。 2.解析：选D　惯性的唯一衡量标准是质量，质量大则惯性大，A、B错；摩擦力由接触面的粗糙程度来决定，C错；系好安全带可以防止刹车时因人的惯性而造成的伤害，D对。 3.解析：选A　垫球时，手感觉疼，说明球与手之间的作用力是相互的，故选项A正确；球在空中继续向上运动，是由于球具有惯性，球没有受到向上的力的作用，故选项B错误；球上升到最高点时，速度为零，处于瞬间的静止，但是由于受重力的作用会向下落，因此此时不是平衡状态，故选项C错误；球下落过程速度越来越大，是由于重力作用下向下加速运动，惯性不变，故选项D错误。 4.解析：选D　车突然加速时，由于惯性作用，“手环”要保持原来的运动状态，所以向后偏，故A错误；车突然减速时，由于惯性作用，“手环”要保持原来的运动状态，所以向前偏，故B错误；若“手环”偏向右侧，由于惯性的作用，“手环”要保持原来的运动状态，此时车转弯方向和“手环”出现的情况相反，故车向左偏转，故C错误，D正确。 5.解析：选D　用手拍打衣服上的灰尘，衣服运动时，由于惯性，灰尘要保持静止状态，利用了惯性现象，所以A错误；锤头松了，将锤柄在地上撞击几下，锤柄撞击地面马上静止，锤头由于惯性要保持运动状态，利用了惯性，B错误；利用助跑跳远，由于惯性，人要保持运动的状态，所以跳得更远，故C错误；捏刹车闸，是通过力改变自行车的运动状态，不是利用了惯性，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $