4.1 牛顿第一定律 课件-2026-2027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，涵盖力与运动关系的历史认识、伽利略理想实验、惯性及质量关系等核心知识点。以冰壶比赛情境导入，通过“情境导学”搭建学习支架，引导学生从生活现象过渡到规律探究，衔接历史观点到科学结论的逻辑脉络。 其亮点在于融合科学思维与物理观念，通过伽利略理想实验的步骤分解（事实→推理→结论）培养科学推理能力，结合“学思用·典例详解”和惯性误区辨析深化力与运动的物理观念。含思维导图辅助分析运动状态变化，采用问题驱动和变式题巩固，帮助学生理解抽象概念，教师可直接利用结构化资源提升教学效率。

第四章 牛顿运动定律 第一节 牛顿第一定律 1 图解课标要点 2 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.理解惯性的概念，会解释惯性的有关现象. 4.能够应用牛顿第一定律分析求解问题. 冰壶是冬奥会比赛项目之一，比赛时，冰壶运动员要在冰壶前方用力刷冰，目 的是减小冰壶和冰面间的摩擦力，使冰壶继续向前运动.生活中力和运动无处不在， 那么力和运动之间有什么关系呢？本节我们将学习有关内容. 续表 3 必备知识解读 知识点1 历史上对力与运动关系的认识 1 亚里士多德的观点 两千多年前，亚里士多德认为，有力作用在物体上，物体才运动；撤掉力，运 动就停止，维持物体运动需要力. 2 伽利略的探索 伽利略根据生活中的现象，认为一个运动物体的自然倾向是继续运动，并不需 要力来维持这个运动.运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦力的阻碍作用.如 果没有受到摩擦力，物体将处于静止状态或以恒定的速度一直运动下去.伽利略通过 理想斜面实验进行了推理论证. 4 3 笛卡尔的补充 笛卡尔对伽利略的观点进行了补充与完善，他认为如果没有其他原因，运动的 物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向. 这个补充，很明显指出了物体在非水平面上的运动也不需要力来维持. 4 牛顿的总结 牛顿在伽利略和笛卡尔等人研究的基础上，系统地总结出动力学中的一条基本 定律，称为牛顿第一定律. 5 学思用·典例详解 例1-1 （多选）下列说法不符合历史事实的是( ) AD A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变 B.伽利略通过“理想斜面实验”得出结论：运动物体必具有一定速度，它不受力时将 以这一速度永远运动下去 C.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 D.爱因斯坦通过“理想斜面实验”推理证实了亚里士多德的观点 【解析】亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，故A错误.伽利 略通过“理想斜面实验”得出力不是维持运动的原因的结论，即运动物体必具有一定 速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，否定了亚里士多德的观点,故 B正确，D错误.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质， 故C正确. 6 知识点2 伽利略理想斜面实验 1 伽利略理想实验（运用了假设法和极限法）的方法及意义 实验事实 让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个对接的斜面. 推理1 如果没有摩擦力，小球将上升到原来的高度. 推理2 如果减小第二个斜面的倾角，小球会通过更长的路程，仍然可以 达到原来的高度. 推理3 继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也 达不到原来的高度，而将沿水平面持续运动下去. 实验结论 力不是维持物体运动的原因. 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揭示了力不是维持物体运动的原因. . . 7 2 伽利略理想实验的灵感来源 图4-1-1 如图4-1-1所示是伽利略针和单摆实验装置示意图.将一单摆 上端固定，摆球拉向一边，由静止释放小球，小球会摆动到另 一边，用水平尺子标记其高度. 图4-1-2 如图4-1-2所示是伽利略针和单摆实验过程示意图.将单摆悬 挂在一定点处，将小球拉到左边 处，静止释放小球，小球可以 运动到右边同等高度的位置.在小球悬点的正下方 处固定一根 针，当球由左边 处往右边摆动时，摆线碰到针，小球还可以摆 到相同高度.提升针的位置至点 ,小球依旧可以摆到相同高度. 8 伽利略就是利用以上方法用一根针多次改变小球的悬点，重复实验，在当时的 测量条件下，伽利略得到的结论是小球总能上升到原来的高度；针的位置越高，摆 球运动的轨迹越长，运动得越远.改变小球的悬点，小球的运动轨迹依次为 、 、 ,伽利略理想斜面实验的灵感即来源于此. 9 学思用·典例详解 图4-1-3 例2-2 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4-1-3所示，理想实验的步骤如下： ①减小第二个斜面的倾角，小球在斜面上仍然能达到原来的高度； 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，小球将上升到和释放时同样的高度； ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平 面做持续的匀速直线运动. 10 （1）请将上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列:__________（填写序号即可）. ②③①④ （2）在上述步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论. 属于可靠事实的步骤是____; 属于理想化推论的步骤是________. ② ①③④ 【解析】伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化， 并符合物理规律，得到正确的结论.②是可靠事实，因此放在第一步，③①是无摩擦 的设想，最后推导出④. 11 【想一想丨问题质疑】 你认为真实实验与理想实验的差别在哪里？ 提示 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；理想实验是一种思维活动，是在抽象思维中设想出来的、无法做到的实验， 但是理想实验是建立在可靠事实的基础之上的. 12 知识点3 牛顿第一定律 1 牛顿第一定律的内容 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（此外力是物体受到的合力，合力 是物体运动状态（即速度）变化，产生 的原因.）.这就是牛顿第一定律，又称惯性定律.#1 . . . . 13 拓展延伸 牛顿第一定律的适用范围——惯性参考系 1.惯性参考系的定义：如果在一个参考系中，不受力的物体会保持匀速直线运 动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系. 2.举例分析：在桌面上放置一张纸和一个小钢球，小钢球静止在纸面上，然后 迅速拉动纸的一边，在纸加速运动的过程中，可将地面看作惯性系，小钢球仍保持 静止状态. 【注意】若以加速运动的纸为参考系，在水平方向上，小钢球相对于纸面向相 反的方向运动，但实际上小钢球在水平方向上几乎不受力，因此牛顿第一定律不成 立，这样的参考系叫作非惯性系.#1.1.1.3 14 2 对牛顿第一定律的理解 牛顿第一 定律的含 义 提出了惯性的概念.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. 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. 物体不受外力时将保持原来的运动状态，可以把“不受外力”拓展延伸为 “所受外力的合力为0”. 注意 牛顿第一定律不是实验定律，而是源于伽利略的理想实验. 牛顿第一定律是在理想实验的基础上加以科学推理和抽象得到的，无法 用实验直接进行验证，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的. 牛顿第一定律是普遍规律，适用于一切物体. . . . . . . 15 总结提升 对运动状态的理解 描述物体运动状态的物理量是速度，运动状态是否改变由速度衡量，物体的速 度（大小或方向）改变了，我们就说物体的运动状态改变了. 运动状态发生变化有下列三种情形： ①速度方向不变，只有大小改变；②速度大小不变，只有方向改变；③速度的 大小和方向都改变.#1.1.1.3 16 学思用·典例详解 例3-3 根据牛顿第一定律可知，下列说法正确的是( ) D A.静止的物体一定不受力的作用 B.物体受力才会运动，当外力停止作用后，物体会慢慢停下来 C.物体不受力的作用运动状态也能改变 D.物体运动状态发生变化，物体一定受到外力作用 【解析】静止的物体可能受到平衡力的作用，故A错误；力是改变物体运动状态的 原因，运动中的物体不受力时，会保持原来的运动状态，故B错误；力是改变物体运 动状态的原因，物体运动状态发生改变时一定受到力的作用，故C错误，D正确. 17 【学会了吗丨变式题】 1.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是( ) B 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 【解析】牛顿第一定律是牛顿在伽利略等人研究的基础上，根据逻辑推理得出的， 是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出的，故A错误；根据牛顿第一定律可 知，力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故 B正确，C错误； 由牛顿第一定律可知，物体在不受力的作用时保持静止状态或匀速直线运动状态， 所以牛顿第一定律反映了物体不受外力时的运动规律，故D错误. 18 【想一想丨问题驱动】 如图4-1-4所示，物块在力的作用下沿粗糙水平面做匀速直线运动，物块 始终与 相对静止，则是否受到 对其的摩擦力? 图4-1-4 提示 否. 19 知识点4 惯性与质量 1 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，叫作惯性（惯性是物 体的固有属性，与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素无关，）. 2 惯性的表现 （1）当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不 变.原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动. （2）当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯 性越大，它的运动状态越难改变. . . . . . . . . . . 20 3 惯性与质量 惯性的大小由什么决定呢?惯性的大小又意味着什么呢? 我们知道，推动一辆自行车要比推动一辆汽车容易得多.这表明质量越大的物体， 运动状态越难改变，也就是说该物体的惯性越大；而质量较小的物体，运动状态较 容易改变，也就是说该物体的惯性较小.质量是物体惯性大小的唯一量度，而物体惯 性的大小，则意味着改变物体运动状态的难易程度. 4 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，惯性与物体是否有速度及速度的大小均无关. . . . . . . . . . . 21 5 惯性与力 惯性 力 存在条件 惯性是物体的固有属性，与是否受 力、运动状态及所在位置均无关. 只有物体间发生相互作用时才有. 与运动的 关系 惯性是维持物体运动状态的原因.惯 性越大，物体的运动状态越难改变. 力是改变物体运动状态的原因.力越 大，同一物体的运动状态改变越快. 22 特别提醒 对惯性的理解误区 1.惯性不是力，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”等说法都是错误的. 2.无论外力多大，物体的速度都不会发生“突变”，只能在原速度的大小、方向的 基础上逐渐改变.速度不能“突变”的原因是物体具有惯性. . . 23 学思用·典例详解 例4-4 下列说法正确的是( ) C A.运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大 B.静止的火车启动时，速度变化慢，是因为火车静止时比运动时惯性大 C.乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小 D.物体受到的外力大，则惯性就小；受到的外力小，则惯性就大 【解析】一切物体都具有惯性，惯性大小仅由物体的质量决定，与外界因素 （受力与否、受力的大小与个数、运动状态以及所处环境）无关，故D错误；运动 速度大的物体变为静止，速度的改变量大，加速度一定时，需要较长的时间，并非 速度大，惯性就大，故A错误；静止的火车启动时，速度变化缓慢，是因为火车质 量大，惯性大，故B错误；乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量很小，惯性小，运动 状态容易改变,故C正确. 24 【想一想丨问题质疑】 汽车速度越大，刹车时滑行距离越远，某同学认为速度越大,惯性越大，对吗？ 提示 可认为汽车刹车时加速度恒定.根据运动学公式及 可 知，汽车初速度越大，刹车位移就越大，刹车时间 就越长.而惯性大小的唯一量 度是质量，质量改变惯性也改变. 25 【想一想丨问题辨析】 （1）静止的物体不具有惯性； （2）质量越大的物体所具有的惯性越大； （3）飞行的子弹在惯性力的作用下向前运动. 想想以上说法对吗？ 提示 只有（2）对，其他均错. 26 关键能力构建 题型1 对力和运动关系的理解 例5 新 传统文化 春秋战国时代，我国学者墨子对力与运动的关系作了这样的阐述： “力，刑之所以奋也.”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物 体运动得越来越快.下列说法与墨子观点相符合的是( ) B A.物体位置发生改变，一定受到力的作用 B.物体速度发生改变，一定受到力的作用 C.物体运动得越来越快，受到的力一定越来越大 D.物体运动速度变慢，可能不受力的作用 27 【解析】题中墨子观点的核心思想是力是改变物体运动状态的原因，故B正确；物体 位置发生改变，但是其运动状态不一定改变，比如物体做匀速直线运动，位置发生 了变化，但可能没有受到力的作用，故A错误；物体运动得越来越快，受到的力不 一定越来越大，如做匀加速直线运动的飞机所受合力不变，故C错误；物体运动速度 变慢，说明物体的运动状态发生了变化，一定受到了力的作用，故D错误. 28 分析力和运动关系的关键点 1.运动的物体不一定受到力的作用; 2.物体受力的方向不一定和运动方向相同; 3.物体受力的大小和速度的大小没有直接关系; 4.物体所受合力不为零，即运动状态发生变化，可能是速度大小变化，也可能是速 度方向变化，还可能是速度大小、方向都变化. 29 【学会了吗丨变式题】 2.（多选）关于力与物体运动状态之间的关系，以下说法正确的是( ) AB A.牛顿第一定律说明,只要运动状态发生变化的物体，必然受到外力的作用 B.受到不为零的合外力作用的物体，其运动状态会变化，但其惯性大小一定不会改变 C.在地面上滑行的物体之所以能停下来，是因为没有外力来维持它的运动状态 D.作用在物体上的力消失以后，物体运动的速度会不断减小 【解析】牛顿第一定律说明，只要运动状态发生变化的物体，必然受到外力的作用， 故A正确；受到不为零的合外力作用的物体，其运动状态会变化，但其惯性大小一 定不会改变，故B正确；在地面上滑行的物体之所以能停下来，是因为有外力改变它 的运动状态，故C错误；作用在物体上的力消失以后，若没有其他外力的作用，物体 运动的速度不变，故D错误. 30 题型2 应用牛顿第一定律分析问题 例6 （多选） 水平路面上有一辆正在行驶的小车，车上固定着盛满水的碗.若突然发现碗中的水向 右洒出，如图4-1-5所示，则关于小车在此时的运动情况，下列描述正确的是 ( ) BD 图4-1-5 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 31 建构导图明思路 32 【解析】 若小车匀速运动，水与碗相对静止，水不会洒出来，所以小车的运动状态一定变化， 故A错误.小车原来的运动方向未知，分两种情况进行讨论. 综上可知，B、D正确. 33 应用牛顿第一定律分析问题的一般思路 1.确定某一物体（或系统）为研究对象； 2.分析物体（或系统）原来的运动状态； 3.找出物体（或系统）因受力而改变运动状态的那部分； 4.明确不受力部分的运动状态不改变； 5.对联系实际的物理问题，应注意审题，并简化为物理模型，使分析求解思路更为清晰. 34 【学会了吗丨变式题】 图4-1-6 3.（多选）在列车的车厢内，固定着一个水龙头 .第一段时间内,水滴 落在水龙头的正下方点，第二段时间内，水滴落在点右方的 点， 如图4-1-6所示.那么在这两段时间内列车可能的运动是( ) BC A.先静止，后向右做加速运动 B.先向左做匀速运动，后做加速运动 C.先向右做匀速运动，后做减速运动 D.先向右做加速运动，后做减速运动 35 【解析】水滴下落时，水平方向速度为离开水龙头的瞬间水龙头的速度（【明原因】 惯性的作用.），若车静止或做匀速运动，水滴的水平位移与车的水平位移相同，则水 滴落在 点;若车向左做加速运动或向右做减速运动，则相同时间内车相对于水滴向左 运动，即水滴相对于车向右运动，此时水滴可能落在 点，故B、C正确，A、D错误. . . 36 题型3 对惯性概念的理解 例7 下列说法正确的是( ) D A.惯性是物体只有在匀速直线运动或静止时才表现出来的性质 B.物体的惯性是指物体不受外力作用时保持匀速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；受到外力作 用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此无惯性 D.惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和是否受力均无关 思路点拨 惯性即物体保持原来运动状态的性质，任何物体在任何情况下都具有惯性. 【解析】惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和受力情况均无关，故只有D正确. 37 对惯性概念理解的三大误区 1.误认为惯性与物体运动状态有关，认为物体只有在做匀速直线运动或静止时才有 惯性，物体加速或减速时就没有惯性. 惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么样的运动状态，也不论物体处于什么样 的位置，物体均具有惯性.物体静止时有惯性而运动起来就没有惯性，或物体由地球 移到太空中就没有惯性等观点都是错误的. 2.误认为惯性是一种力，实际上力和惯性是两个不同的概念，力能改变物体的运动 状态，而惯性却要使物体保持原来的运动状态不改变. 3.误认为惯性就是惯性定律，牛顿第一定律也叫惯性定律，它揭示了一切物体都具 有惯性的本质，惯性与惯性定律是两个概念，本质不同. . . . . . . . . 38 【学会了吗丨变式题】 4.[人教版教材习题改编]人们对运动与力的关系的认识经历了漫长的历史过程，这也 是物理学发展的史诗.下列有关物体运动与力的表述正确的是( ) B A.牛顿第一定律是由实验直接得到的结论 B.地球自西向东自转，人向上跳起来后，还会落到原地 C.汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体速度越大，其惯性越大 D.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 39 【解析】 选项 分析 正误 A 牛顿第一定律不能由实验直接得到. B 地球自西向东自转，人向上跳起来后，因为人具有惯性，在水平 方向相对地面静止，所以还会落到原地. √ C 惯性只与质量有关，与速度无关. D 向上抛出的物体，在空中继续向上运动，是由于物体具有惯性， 而不是物体受到了向上的作用力. 40 核心素养聚焦 考情揭秘 素养点击 基本考查点 力与运动的关系、惯性、牛顿第 一定律. 1.体会伽利略理想实验的思想和 方法，知道相关物理学史的内容. 2.理解惯性的概念，解释惯性的 有关现象. 3.理解牛顿第一定律，应用牛顿 第一定律分析求解问题. 热点及难点 物理学史、惯性、牛顿第一定律 及伽利略理想实验方法. 题型及难度 选择题，难度偏易. 高考中地位 一般不单独命题，动力学内容的 重要基石. 41 $