4.1 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

本讲义聚焦牛顿第一定律核心知识点，从运动学与动力学的区分切入，梳理亚里士多德经验论、伽利略理想实验（实验与逻辑结合）、笛卡尔补充到牛顿总结的历史脉络，涵盖惯性概念、力是改变运动状态的原因及运动状态改变的三种情况，构建完整知识支架。 该资料以物理学史为主线，突出科学思维（伽利略理想实验的科学推理）与科学探究（实验事实与逻辑结合），通过历史人物研究过程渗透科学态度，基础练习针对性强，课中助学生理解科学方法，课后可巩固惯性与力的关系等核心概念，有效查漏补缺。

牛顿第一定律讲义 1、 运动和力的关系 1. 运动学：只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支叫运动学。第一章和第二章的内容均属于运动学的分支。 2. 动力学：研究运动和力的关系的分支，叫动力学。第四章开始学习动力学的内容。 2、 研究物体运动的历史 1. 经验论：长期以来，人们从经验出发，认为要使一个物体运动，则需要去推或者拉它；即需要有力作用在物体上，物体才会运动。 2. 亚里士多德的结论：亚里士多德通过根据日常经验得出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。 3. 理想实验：伽利略提出观点若没有摩擦，则运动的物体将会永远运动下去。为了证明这个观点，伽利略设计斜面实验。如下图。 让一个小球沿斜面从静止开始运动，小球将冲上另一个斜面。如果没有摩擦： (1) 小球将达到另一端斜面同样的高度； (2) 如果第二个斜面倾角减少，小球仍然达到原来的高度，但是运动的距离更长； (3) 那如果第二个斜面变为水平面，则小球为了要到达同样的高度，则会一直运动下去。 则可推出结论：力不是维持物体运动的原因。 a. 因为现实不可能没有摩擦，所以伽利略的斜面实验是理想斜面实验，现实中是实现不了的。 b. 理想斜面实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。 把实验和逻辑推理相结合是物理学中常见的研究方法，这个方法是通过实验探究的事实来推理出重要的结论。 4. 笛卡尔的研究 和伽利略同时代的笛卡尔通过研究和伽利略同样的问题，得出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将保持同一速度一直沿同一直线运动。 笛卡尔认为这应该成为一个原理。 5. 牛顿的研究和总结 牛顿在伽利略和笛卡尔的基础上提出了动力学的基本定理即牛顿第一定律。 3、 牛顿第一定理 牛顿在前面伽利略和迪卡尔的研究和总结基础之上，提出了牛顿第一定律。 1、 内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有力作用在它上面迫使它改变这种状态。 物体保持原来匀速直线或静止状态的性质叫惯性，它是物体固有的属性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。 2、 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。 物体运动状态改变的三种情况： (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。 3、 对牛顿第一定律的理解： (1) 力是改变物体运动状态的原因，物体受到力的作用，它的运动状态就一定改变，故力是改变物体运动状态的原因。 (2) 物体不受外力时，保持匀速直线运动状态或静止状态。 (3) 揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。 (4) 牛顿第一定律描述的状态是一种理想状态，它是在伽利略理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到的，不可能用实验直接验证，因此牛顿第一定律不是实验定律。 (5) 牛顿第一定律的适用范围为惯性参考系。 4、 惯性和质量 物体惯性的大小体现在物体能够改变运动状态的难易程度。 1. 物体的惯性只和质量有关，质量越大的物体惯性就越大。让不同质量的物体获得同样的速度，需要的力不同，质量大的物体需要的力就越大。 a. 在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思． b. 在受力的条件下，惯性的大小表现为运动状态改变的难易程度．质量越大，惯性越大，运动状态越难改变． 2. 物体的惯性是物体的固有属性，不因运动状态而改变。不管是物体静止、匀速或者加速，只要质量不发生变化，惯性就不发生变化。 3. 质量是标量，只有大小，没有方向，国际单位为kg。 5、 基础练习 1. 判断下列说法的正误． (1)伽利略的理想实验是永远无法实现的．(　 　) (2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因．(　　) (3)由牛顿第一定律可知，做加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻静止．(　　) (4)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动．(　　) (5)速度越大，物体的惯性越大．(　　) (6)受力越大，物体的惯性越大．(　　) 2. 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1、图2分别表示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1中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成 B.图1的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 C.图2通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 D.图2中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 3. 伽利略的斜面实验证明了(　　) A.使物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止 B.使物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体将运动 C.物体不受外力作用时，一定处于静止状态 D.物体的运动不需要力来维持 4. (多选)下列对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，是没有外力维持木块运动的结果 D.奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态 5. 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 6.关于物体的惯性，下列说法中正确的是(　　) A.骑自行车的人，上坡前要紧蹬几下，是为了增大惯性冲上坡 B.子弹从枪膛中射出后，在空中飞行速度逐渐减小，因此惯性也减小 C.物体惯性的大小由物体质量大小决定 D.物体由静止开始运动的瞬间，它的惯性最大 7. (多选)下列关于物体惯性的说法正确的是(　　) A.汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大 B.汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变 C.被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变 D.汽车比火车更容易停下来是因为质量小的物体惯性小 8. (伽利略理想斜面实验)如图所示，为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图。实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验，以下叙述正确的是(　　) A.小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的 B.小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的 C.因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的 D.上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的 学科网（北京）股份有限公司 $