4.1 牛顿第一定律 课件-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理课件聚焦牛顿第一定律，梳理从亚里士多德到伽利略、笛卡尔再到牛顿的研究脉络，阐明力与运动的关系及惯性概念，结合足球滚动静止、公交车乘客倾倒等生活实例导入，搭建前概念到科学结论的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与物理观念，通过伽利略理想斜面实验的科学推理建构理想模型，以“探究点”分层设计（导学探究-知识归纳-例题-微练）深化理解。如“易错辨析”纠正错误认知，培养科学论证能力，助力教师高效教学，提升学生用物理观念解释现象的能力。

第四章　牛顿运动定律 第一节　牛顿第一定律 学 习 目 标 1.了解伽利略关于运动和力的关系的认识,知道理想实验是科学研究的重要方法.(科学思维) 2.能准确叙述牛顿第一定律的内容,知道质量是物体惯性大小的量度.(物理观念) 3.通过具体实例分析生活中的惯性现象.(科学态度与责任) 基础落实·必备知识全过关 一、亚里士多德的观点、伽利略的探索、笛卡尔的补充 1.亚里士多德认为:维持物体运动需要　　　　.  2.伽利略的理想实验 以事实为基础的合理外推 (1)理想斜面实验:让小球从斜面的某一高度由静止释放,小球将滚上另一斜面.如果没有摩擦力,小球将达到与原来　　　　的高度.如果减小斜面的倾角,小球仍会达到　　　　高度,但要通过更长的路程.如果继续减小斜面的倾角,小球经过的路程就会越来越长.如果斜面变成水平面,小球将无法达到原来的高度,只能以　　　　的速度一直运动下去.  (2)推理结论:物体的运动不需要　　　　来维持.  3.笛卡尔的补充:物体在非水平面上的运动也不需要　　　　来维持.  力 同样 同一 恒定 力 力 二、牛顿的总结 1.牛顿第一定律的内容 一切物体总保持　　　　　运动状态或　　 　　状态,直到有　　 　迫使它改变这种状态为止.  速度 2.牛顿第一定律的意义　　　 　 揭示了力和运动的关系:力是使物体产生加速度的原因,而不是　　　　物体运动的原因.  　　　 维持运动状态的是惯性 匀速直线 静止 外力 维持 想一想 一个在足球场上滚动的足球最终会静止下来,没有保持匀速直线运动状态.这与牛顿第一定律是否矛盾?为什么? 提示 这与牛顿第一定律不矛盾.牛顿第一定律指出物体不受外力时处于静止或匀速直线运动状态,即物体的运动状态不改变.只有在受到外力的作用时,物体的运动状态才会发生改变.足球最终会静止下来,是受到了摩擦力的作用. 3.惯性 (1)物体具有保持原来　　　　 　　状态或　　　状态的性质,叫作惯性.牛顿第一定律又叫作　　　 　.  　　　不是力 (2)惯性是物体的　　　 .  (3)　　　是惯性大小的量度,质量越大的物体惯性越　　　.  匀速直线运动 静止 惯性定律 固有属性 质量 大 想一想 如图甲所示,公交车上站着的乘客身体突然向后倾倒;如图乙所示,公交车内乘客身体突然向前倾倒. 思考:(1)什么情况下会出现图甲的情境? 提示 公交车突然加速时,乘客会向后倾倒. (2)什么情况下会出现图乙的情境? 提示 公交车突然减速时,乘客会向前倾倒. 情境链接 某人在内部道路上滑滑板,滑板的前进必须不断地施加力,否则将会停下来.试说出其中的原理. 提示 水平方向没有其他外力的条件下,摩擦阻力的作用会让滑板停下来. 教材拓展 阅读教材P99“观察与思考”,思考伽利略是怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的. 提示 调整伽利略针的位置,看看能否摆回原来的高度. 易错辨析 1.伽利略的理想实验是科学的理想实验.(　　) 2.伽利略的理想实验是凭空想象,无事实根据.(　　) 伽利略的理想实验是以事实为基础的合理外推. 3.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因.(　　) 4.任何物体只要运动状态不变,它一定不受外力作用.(　　) 物体运动状态不变,可能受平衡力作用. 5.物体的运动状态发生变化,是物体有惯性的原因.(　　) 惯性是维持物体的运动状态的原因. √ × √ × × 重难探究·能力素养全提升 探究点一　关于力和运动状态关系的研究历程 导学探究 很多同学都很喜欢足球运动.在一次比赛中,一个被运动员踢出的足球在水平草地上运动. 请思考: (1)甲同学认为足球在运动过程中受重力、支持力、空气和草地的阻力,还有向前的推力,你认为他的观点正确吗? 提示 不正确,足球没有受到向前的推力. (2)乙同学认为足球之所以会停下来,是因为足球受到的阻力改变了其运动状态,你认为他的观点正确吗? 提示 正确. 知识归纳 1.亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因 两千多年前,人们的观测方法、手段有限,主要凭“直觉+观察”得出这样一个错误结论——力是维持物体运动的原因.因为当时没有更先进的观测手段去否定这样一个错误结论,在以后的两千年内,动力学一直没有多大的发展,总认为有力的作用,物体才会运动,没有力的作用,物体就会停下来. 2.伽利略的理想斜面实验 如图甲所示,让小球沿一个斜面从静止状态开始运动,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度. 如果第二个斜面倾斜角度小,如图乙所示,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程,继续减小第二个斜面的倾斜角度,如图丙所示,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定的速度持续运动下去. 3.伽利略的思想方法 伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点. 伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验,但这个实验反映了一种物理思想,它是建立在可靠的事实基础之上的.以事实为依据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素,从而深刻地揭示了自然规律. 伽利略的观点:在水平面上的物体,设想没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度一直运动下去. 4.笛卡尔的观点 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,既不会停下来,也不会偏离原来的方向.笛卡尔补充和完善了伽利略的观点. 典例剖析 【例题1】 (2025浙江绍兴高一期末)下列说法正确的是(　　) A.伽利略认为力是维持物体运动的原因 B.牛顿认为力是改变物体加速度的原因 C.亚里士多德提出了动力学的第一条定律——惯性定律 D.笛卡尔认为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 D 解析 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因;伽利略由理想斜面实验,提出力不是维持物体运动的原因,A错误;牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因,也是产生物体加速度的原因,而不是改变物体加速度的原因,B错误;牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上提出了动力学的第一条定律——惯性定律,C错误;笛卡尔认为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,D正确. 规律方法　理想实验永远是“理想” “理想实验”虽然叫作“实验”,但它同真实的科学实验是有区别的.真实的科学实验是一种实践活动,而“理想实验”则是一种思维的活动,前者是可以将猜想通过物理过程实现的实验,后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”. 对点演练 1.(多选)(2025辽宁高一期末)伽利略在研究力和运动的关系时,为了阐明自己的观点,设计了如图所示的实验: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.由此可以推断,当斜面最终变为水平面时,小球要到达原有高度将永远运动下去.下列说法正确的是(　　) A.伽利略的结论是“力不是维持物体运动的原因” B.伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过改进实验装置制作工艺实现 C.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点 D.这种理想实验是依据逻辑推理把实际实验理想化,从而揭示现象本质的研究方法 AD 解析 当右侧斜面倾角变为0°时,忽略摩擦力的影响,小球将一直运动下去,伽利略的结论是“力不是维持物体运动的原因”,故A正确;没有摩擦,绝对光滑的轨道,无论通过什么工艺都不能实现,故B错误;亚里士多德的观点是“力是维持物体运动的原因”,伽利略的实验恰恰推翻了他的观点,故C错误;伽利略理想实验的本质是想象着把实际存在、影响物体运动的摩擦力去掉,抓住事物的本质,这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想,也是揭示现象本质的重要研究方法之一,故D正确. 探究点二　对牛顿第一定律的理解和应用 导学探究 如图所示,冰壶比赛中,运动员为了使冰壶到达某一固定位置,会给冰壶一个速度,当速度略小时,队员会用力擦冰壶前进的路线,使其更加光滑,这样冰壶就可以滑得“更远”. 试结合上述现象讨论: (1)冰壶行进过程中,速度越来越小是因为摩擦力的作用,说明运动和力是什么关系? 提示 说明力是改变物体运动状态的原因. (2)如果后面把路径擦得绝对光滑,冰壶将会处于什么状态? 提示 冰壶原来是运动的,当合力为零时,冰壶将一直做匀速直线运动. 知识归纳 1.对牛顿第一定律的理解 (1)定性说明了力和运动的关系: ①力是改变物体运动状态的原因,或者说力是产生加速度的原因,而不是维持物体运动状态的原因. 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)揭示了一切物体都具有一种固有属性——惯性.因此牛顿第一定律也叫惯性定律. 2.物体运动状态的变化即物体运动速度的变化,有以下三种情况 (1)速度的方向不变,只有大小改变.(物体做直线运动) (2)速度的大小不变,只有方向改变.(物体做曲线运动) (3)速度的大小和方向同时发生改变.(物体做曲线运动) 3.注意 (1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态,与物体所受合力为零是等效的. (2)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得出的. 典例剖析 【例题2】 如图所示,在水平运动的小车中①用细绳吊着一个小球②,某时刻发现小球向右边偏离了一定角度③,对小车运动描述正确的是(　　) A.小车一定是突然加速了 B.小车一定是突然减速了 C.小车可能做匀速直线运动 D.小车一定有向左的加速度 D 教你析题 教你破题 获取题图关键信息→明确运动情境:小球和小车一起沿水平方向运动 →选择规律:牛顿第一定律 →1.分析小球原来的可能运动状态 2.分析现在小球相对车的运动产生的原因 3.小球在水平方向不受力,要保持原来的运动状态 读取题干 获取信息 ① 小车处于运动状态 ② 原来小球相对小车静止,悬线竖直 ③ 小球突然相对小车向右运动了 解析 某时刻小球向右边偏离了一定角度,说明在极短时间内小球相对小车速度向右.如果小车开始是在向左运动,一定是小车突然加速,小球惯性大,状态难以改变,极短时间内小球向左的速度小于小车向左的速度,从而导致突然向右偏离;如果小车开始是向右运动,一定是小车突然减速,小球惯性大,极短时间内小球向右的速度大于小车速度而向右偏离.两种情况都是小车有向左的加速度而出现的现象,所以A、B、C错误,D正确. 规律总结　牛顿第一定律巧应用 (1)由“因”索“果”:在判断力与运动之间的关系时,要把握牛顿第一定律的含义,即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. (2)由“果”索“因”:如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合力的作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应分析物体的受力情况. (3)应用步骤:一要看物体原来的运动状态,二要看物体现在的受力情况,最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象. 对点演练 2.水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管,液体中有一气泡,水平静止时,气泡位于玻璃管中央,如图甲所示.一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪,一个沿车头方向,一个垂直于车头方向.某时刻,气泡位置如图乙所示,则此时关于火车运动的说法可能正确的是 (　　) A.加速行驶,且向左转弯 B.加速行驶,且向右转弯 C.减速行驶,且向左转弯 D.减速行驶,且向右转弯 B 解析 由题意可知,水平静止或匀速直线运动时,气泡位于玻璃管中央,由图乙可以看出,沿车头方向的气泡向车头方向移动,当火车加速时,气泡和液体由于惯性不会随火车立即加速,还会以原来的速度运动,相对火车向后运动,因为气泡密度小于液体密度,所以气泡在液体作用下就向前运动,故C、D错误;垂直于车头方向的装置中气泡处于右端,因原来火车做直线运动,气泡位于中心位置,当火车向右转弯时,气泡还会沿直线运动,所以气泡和液体就相对火车向左运动,因为气泡密度小于液体密度,所以气泡在液体的作用下相对中心位置向右运动;所以此时刻火车应是加速运动且向右转弯,故A错误,B正确. 探究点三　惯性 导学探究 如图所示,一个玻璃杯内盛有半杯水,玻璃杯上盖一块塑料板,板上放一只鸡蛋,用小木棒猛击塑料板,塑料板离杯飞出,鸡蛋却落入杯中,请解释这一现象. 提示 塑料板受到小木棒的击打,外力迫使它改变原来的静止状态,因此会飞出.由于惯性,塑料板被击出后,鸡蛋保持原来的静止状态,该状态来不及改变,所以鸡蛋落入杯中. 知识归纳 1.惯性 (1)定义: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作惯性.牛顿第一定律又叫作惯性定律. (2)特点:任何物体无论处于什么状态,都具有惯性.惯性是物体的固有属性. 2.惯性与质量 质量是物体惯性大小的量度,质量越大的物体惯性越大,质量越小的物体惯性越小. 典例剖析 【例题3】 下列关于惯性的说法正确的是(　　) A.物体的质量越小,惯性越小 B.物体静止时有惯性,运动时没有惯性 C.物体不受外力作用时有惯性,受外力时没有惯性 D.物体做匀速直线运动时有惯性,做变速直线运动时没有惯性 A 解析 惯性是物体固有的属性,一切物体都有惯性,跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系,只与质量的大小有关,质量越大惯性越大,质量越小惯性越小,故A正确,B、C、D错误. 规律总结　(1)注意一个“一切”,即一切物体都具有惯性. (2)注意一个“唯一”,即质量是惯性大小的“唯一”量度.与物体的运动状态无关,与是否受力无关,与物体的速度大小无关. (3)在物体不受外力时,惯性表现为保持原来的运动状态. (4)在物体受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度.质量越大,惯性越大,运动状态越难改变. 对点演练 3.如图所示,在水平地面上,甲、乙两位小朋友踩着滑板面对面静止站立,甲的质量为m1=30 kg,乙的质量为m2=25 kg,他们相互轻推一下对方后,甲向左后退2.5 m后停下,乙向右后退3 m后停下, 下列判断正确的是(　　) A.甲的惯性更大 B.乙的惯性更大 C.甲、乙的惯性一样大 D.甲、乙的惯性大小与速度有关 A 解析 质量越大的物体其惯性越大,质量是衡量物体惯性大小的唯一量度,即惯性的大小与物体做什么样的运动无关,也跟物体速度的大小无关,只与物体的质量有关,由于甲的质量大于乙的质量,故选A. 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 1.(牛顿第一定律的理解和应用)(2025重庆南岸高一月考)下列说法正确的是(　　) A.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系,力是维持物体运动状态的原因 B.牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物,可以用实验直接验证 C.离地球越远的物体所受的重力越小,所以物体惯性也越小 D.力是改变物体的运动状态即产生加速度的原因 D 解析 牛顿第一定律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,故A错误;牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物,不可以用实验直接验证,故B错误;物体的质量没有改变,所以惯性不变,故C错误;力是改变物体的运动状态即产生加速度的原因,故D正确. 1 2 3 2.(力和物体运动状态的关系的研究)下列有关现象,分析正确的是(　　) A.草地上滚动的足球会停下来,是因为运动要靠力来维持 B.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 C.高速公路上限速,是因为车速越大惯性越大 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 B 1 2 3 解析 草地上滚动的足球会停下来,是因为力改变了足球的运动状态,故A错误;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,故B正确;惯性仅与质量有关,与物体的运动状态无关,质量越大,惯性越大,故C、D错误. 1 2 3 3.(惯性)(多选)某同学到科技馆参观时看到了一个有趣的科学实验,如图所示,一辆小火车在平直轨道上匀速行驶,当火车将要从“∩”形框架的下方通过时,突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球,该小球越过框架后,又与通过框架的火车相遇,并恰好落回原来的孔中. 下列说法正确的是(　　) A.小球上升过程中惯性大小会发生改变 B.小球下落过程中惯性大小不发生改变 C.小球能落回小孔是因为小球在空中运动 的过程中受到水平向前的力 D.小球能落回小孔是因为小球在水平方向保持与火车相同的速度 BD 1 2 3 解析 物体惯性大小只与其质量有关,小球在空中运动时,质量不发生改变,则惯性大小不发生改变,故A错误,B正确;小球能落回小孔是因为小球具有惯性,在水平方向保持与火车相同的速度,故C错误,D正确. $