4.1 牛顿第一定律 学案-2026-2027学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理导学案聚焦牛顿第一定律，核心知识点包括伽利略理想实验、牛顿第一定律内容及意义、惯性概念。课堂导入从亚里士多德“力维持运动”的观点出发，通过伽利略理想实验的科学推理推翻旧认知，过渡到牛顿第一定律，构建运动与力关系的学习支架。 资料亮点在于以典例分析深化科学思维，如伽利略理想实验步骤排序及事实与推论区分，培养科学推理与论证能力。结合汽车安全带等生活实例解析惯性现象，引导模型建构，当堂达标习题强化概念理解，助力学生形成运动与相互作用观念，提升解决实际问题的能力。

第1节 牛顿第一定律 学案 学习目标： 1．知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论。 2．理解牛顿第一定律的内容及意义。 3．知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象。 知识梳理： 知识点一 伽利略的理想实验 1．亚里士多德的观点 力是维持物体运动的原因。 2．伽利略的观点 物体在水平面上做匀速运动不需要外力来维持。 3．理想实验 伽利略的理想实验有力地说明了力不是维持物体运动的原因，其科学探究的方法有力地推动了科学的发展。 知识点二 牛顿第一定律 1．内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 2．牛顿第一定律的意义 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。 3．惯性 (1)物体具有的保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质称为惯性。 (2)惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动情况无关。 疑、难点理解： 一 对伽利略理想斜面实验的理解 1．伽利略理想实验的结论 伽利略的理想实验表明，一旦物体具有某一速度，如果物体不受力，物体将以这个速度匀速运动下去。也就是说，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．伽利略理想实验的意义 (1)伽利略用“实验＋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中的地位。 (3)初步揭示了力和运动的关系，即力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态(即速度)的原因。 对理想实验的理解，应注意以下几点：①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案来实现的实验。②理想实验是一种思维活动，是以可靠的事实为基础，在抽象思维中设想出来的、无法做到的实验。 典例1：关于伽利略理想实验，下列说法正确的是(　　) A．完全是理想的，没有事实为基础的 B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的 C．没有事实为基础，只有理想推理 D．以上说法都不对 解析：选B　真实的实验是一种实践的活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法而实现的实验。“理想实验”是一种思维活动，是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想，它是以实践为基础的，是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，是以一定的逻辑法则为依据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。理想实验可以深刻地揭示自然规律。 典例2：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。 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，最后使它成一水平面，小球将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：__________。(只要填写序号即可) 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]　根据伽利略理想斜面实验可知，②是可靠事实，应放在第一步；①③是在可靠事实基础上提出的设想(斜面没有摩擦)，④是进行合理外推得出的推论，因此，正解的顺序是②③①④，其中②是事实，其余的是推论。 [答案]　②③①④　B 二　对牛顿第一定律 惯性的理解 1．理解物体运动状态的改变 物体运动状态改变的3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发生改变。 2．牛顿第一定律的理解 (1)明确了惯性的概念：定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 (2)揭示了力和运动的关系：定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。 (3)反映了物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变或原来静止的保持静止)。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义。 (4)牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过科学推理得到的，但由它得出的一切结论，都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的。 3．理解惯性的4种关系 关于惯性的4种关系——惯性与质量、力、速度、惯性定律的关系。 (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)惯性与力的关系： 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，物体的运动状态改变越快，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)惯性与速度的关系： 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，并且惯性的大小由物体本身决定，与物体是否有速度及速度的大小无关。 (4)惯性与惯性定律的关系： ①惯性是物体具有的一种固有属性。惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律，属性不同于规律。 ②惯性使物体保持原来运动状态，但能否保持取决于其受力情况。当物体不受外力(或所受合外力为零)时，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。惯性定律揭示了物体的惯性，正因为物体有惯性，故物体的运动不需要力来维持，这是它们的联系。 4.利用惯性解释现象的方法 (1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。 (2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，这一部分的运动状态的变化情况。 (3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象。 注意： (1)在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。 (2)在合外力不为零的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。 典例3：关于牛顿第一定律，下列说法中错误的是(　　) 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．牛顿第一定律就是惯性 C．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性 D．物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用 解析：选B　牛顿第一定律有三层含义：不受力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，这是由于一切物体都具有惯性；受到力的作用物体的运动状态就要发生变化，从而揭示出力是改变物体运动状态的原因；指出了物体在不受力时的运动状态。故选项A、C、D正确。牛顿第一定律并不是惯性，惯性是物体的一种性质，而牛顿第一定律是物体的运动规律，两者是不同的概念，不可混为一谈，选项B错误。 典例4：如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动。当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是(　　) A．向右行驶、匀速直线运动 B．向左行驶、匀速直线运动 C．向右行驶、突然刹车 D．向左行驶、突然刹车 [解析]　若汽车做匀速直线运动，则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置，故A、B均错误；由图可知摆锤向右摆动，可知摆锤具有水平向左的加速度，故汽车加速度向左，汽车可能向左加速或向右减速，故C正确、D错误。[答案]　C 当堂达标： 1．伽利略的理想实验说明(　　) A．可以不必具体做实验，只抽象分析就能得出结论 B．亚里士多德关于力和运动的观点是错误的 C．力是维持物体运动的原因 D．力是改变物体运动状态的原因 2．下列说法正确的是(　　) A．物体的运动状态改变时没有惯性 B．物体的惯性是指物体不受外力的作用时保持原来直线运动状态或静止状态的性质 C．物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态，有惯性；受外力的作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而就无惯性 D．惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关 3．下列关于牛顿第一定律的说法中，正确的是(　　) A．牛顿第一定律是实验定律 B．牛顿第一定律只是提出了惯性的概念 C．牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态 D．牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因 4.(多选)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示。则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是(　　) 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 参考答案： 1.解析：选B　理想实验是在实验的基础上进行逻辑推理的一种思维活动，仍由实验做基础，故A错；实验证明了物体的运动不需要力来维持，同时证明了亚里士多德关于运动和力的观点是错误的，B对C错；实验没有说明“力是改变物体运动状态的原因”，D错。 2.解析：选D　惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，故A错误；质量是惯性大小的唯一量度，惯性由物体本身决定，与运动状态和是否受力无关，故B、C错误，D正确。 3.解析：选D　牛顿第一定律不是实验定律，选项A 错误；牛顿第一定律提出了惯性的概念，同时又指出了物体运动状态改变的原因，选项B错误；牛顿第一定律提出了物体不受外力作用时，物体将处于静止状态或匀速直线运动状态，故选项C错误；综上分析可知，选项D正确。 4.解析：选BD　原来水和小车相对静止以共同的速度运动，水突然向右洒出有两种可能：原来小车向左运动，突然加速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，故相对于碗向右洒出；原来小车向右运动，突然减速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出。故B、D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $