第四章 1 牛顿第一定律（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦牛顿第一定律这一核心知识点，系统梳理从亚里士多德“力是维持运动的原因”到伽利略理想斜面实验（力不是维持运动的原因），再到笛卡尔补充及牛顿总结定律的发展脉络，构建惯性概念及质量是惯性唯一量度的学习支架。 该资料通过历史观点对比培养科学思维（如理想实验的科学推理与质疑创新），结合公交车刹车、安全带等生活实例渗透科学态度与责任，例题及课时对点练设计，课中辅助教师引导分析，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

1　牛顿第一定律 [学习目标]　1.了解科学家对“运动和力”认识的发展历程。2.理解牛顿第一定律的内容和意义(重难点)。3.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象，知道质量是惯性大小的唯一量度(重点)。 一、伽利略的理想斜面实验 1. 代表人物 对力和运动关系的看法 研究方法 亚里士多德 必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就会停下来，即力是维持物体运动的原因 基于生活经验得来 伽利略 如果没有摩擦阻力，运动的物体将一直运动下去，即力不是维持物体运动的原因 实验＋逻辑推理 (理想实验) 笛卡尔 不受其他物体作用时，原来运动的物体将会做匀速直线运动 数学演绎法 2.伽利略的理想实验 如图所示，让一个小球沿左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，小球将到达与左斜面同样的高度。减小右斜面的倾角，所达到的高度相同时，小球运动的距离更长。当右斜面最终变为水平面，并且没有任何阻碍时，小球将永远运动下去。 有同学认为“理想实验”就是空想出的实验，不具备实际意义，这种想法正确吗？ 答案　不正确。理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验情况合理外推到一种理想状态，从而来揭示自然现象本质的假想实验，虽然它是抽象思维中设想出来的，在实验室无法验证，但它建立在可靠的事实基础上，以物理事实为依据，经过科学抽象和逻辑推理，从而深刻揭示了物理现象的本质，理想斜面实验反映了一种重要的物理思想。 例1　伽利略创造性地把实验、假设和逻辑推理相结合，这种科学方法有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是(　　) A.如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B.如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态 C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D.小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就容易改变 答案　A 解析　根据题意，先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球上升高度一直增加，可知，当斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，故A正确；本实验并不能得到力与运动状态的关系，故B、C错误；本实验质量是固定的，不能得到质量与运动状态之间的关系，故D错误。 二、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。 2.惯性 (1)物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作惯性定律。 (2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 1.物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静止状态，说明什么？ 答案　力不是维持物体运动的原因。 2.牛顿第一定律指出运动不需要力来维持，但我们骑自行车时必须不断地蹬脚踏板才能维持力的运动，这与牛顿第一定律矛盾吗？ 答案　不矛盾。自行车运动时受到来自地面的摩擦力，如果不蹬车，车速度将减小，运动状态要改变。不断地蹬脚踏板是为了克服摩擦阻力，保持车的运动状态。 (1)牛顿第一定律是在伽利略和笛卡尔工作的基础上总结出来的。(　√　) (2)牛顿第一定律是从实验中直接得出的结论。(　×　) (3)不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义。(　×　) 例2　(2024·达州市高一期末)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(　　) A.牛顿第一定律是伽利略在“理想实验”的基础上总结出来的 B.牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因 C.牛顿第一定律揭示了物体的运动需要力来维持 D.牛顿第一定律提出只有静止或做匀速直线运动的物体才有惯性 答案　B 解析　牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，故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，选项B正确；牛顿第一定律揭示了物体的运动不需要力来维持，选项C错误；牛顿第一定律提出物体在任何情况下都有惯性，选项D错误。 三、惯性与质量 如图所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？ 答案　乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒。 用物体质量的大小来描述它惯性的大小，即质量是物体惯性大小的量度。 (1)飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱，这是为什么？ (2)汽车超载时遇到紧急刹车不容易停下来，为什么？ 答案　(1)减小飞机的质量以减小惯性，使飞机有较好的机动性。 (2)质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 (1)速度越大，物体的惯性越大。(　×　) (2)受力越大，物体的惯性越大。(　×　) (3)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动。(　×　) 例3　(2024·雅安市高一期末)每个学期，某校全体师生都会开展“安全文明出行”教育，学习《中华人民共和国道路交通安全法》。《中华人民共和国道路交通安全法》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.系好安全带可以增加人的惯性 C.系好安全带可以防止因人的惯性而造成伤害 D.系好安全带可以防止因车的惯性而造成伤害 答案　C 解析　惯性只与物体的质量有关，系好安全带无法影响惯性大小，故A、B错误；安全带系在人的身上，对人有一定的作用力，可以改变人的运动状态，所以系好安全带可以防止因人的惯性而造成伤害，故C正确，D错误。 例4　如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以有多种方案，方案一：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端；方案二：手持球筒，使球与球筒一起下落撞击水平面，假设球筒与水平面碰后速度立即变为0，下列说法正确的是(　　) A.方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来 B.方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从下端出来 C.方案二利用羽毛球受到的重力，使其从下端出来 D.方案二中球筒撞击水平面后速度变为0，其惯性随之消失 答案　A 解析　方案一中用力击打羽毛球筒的上端，球筒向下运动，利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，故A正确，B错误；方案二中球与球筒一起下落撞击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，利用羽毛球的惯性，使其从下端出来，故C错误；惯性是物体本身的属性，与速度无关，故D错误。 课时对点练 [分值：46分] 　[1~5题，每题4分] 考点一　理想实验 1.(2024·巴中市高一阶段练习)17世纪，物理学家伽利略根据实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，这里的实验是指“伽利略斜面实验”，关于该实验，你认为下列陈述正确的是(　　) A.该实验是一理想实验，无真实的实验基础，故其结果是荒谬可笑的 B.该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，反映出物体的运动并不需要力来维持 C.该实验肯定了亚里士多德的观点“力是改变物体运动状态的原因” D.该实验是可以在实验室完成的 答案　B 解析　伽利略的斜面实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出的结论，反映出物体的运动不需要力来维持，故A错误，B正确；该实验推翻了亚里士多德的观点，认为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C错误；该实验是理想实验，不可以在实验室完成的，故D错误。 考点二　牛顿第一定律 2.教科书中这样表述牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。其中“改变这种状态”指的是改变物体的(　　) A.时间 B.速度 C.位置 D.质量 答案　B 3.(2024·自贡市高一期末)在我国悠久的历史长河中，古人在认识自然的过程中提出的一些观点与现今的物理学理论相符合，甚至要比西方早几百年。例如《墨经》中指出：“力，形之所以奋也”，意思是力可以使物体由静到动。下列关于此句话的理解正确的是(　　) A.有力作用物体一定能运动起来 B.没有力作用物体就一定处于静止状态 C.力是改变物体运动状态的原因 D.物体的运动必须要力来维持 答案　C 解析　由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，运动不需要力来维持，C正确，A、D错误；没有力作用，物体可能处于静止或匀速直线运动状态，B错误。 考点三　惯性与质量 4.(2024·攀枝花市高一期末)对于惯性概念的理解，下列说法中正确的是(　　) A.判断物体有无惯性，要看物体是否静止或做匀速直线运动 B.惯性是物体本身的固有属性，与其是否受力、是否运动等外部因素无关 C.只有速度不易改变的物体才有惯性 D.物体所受外力的大小影响着物体惯性是否发生变化 答案　B 解析　惯性是物体本身的固有属性，物体的惯性只由其质量决定，与其是否受力、是否运动等外部因素无关，故选B。 5.(2024·泸州市高一期末)校运动会上，小李与小王在百米赛跑中分别获得冠军和亚军。若小李的质量小于小王的质量，则下列说法正确的是(　　) A.小李加速跑的过程中，其惯性增大 B.小李减速跑的过程中，其惯性减小 C.赛跑过程中，小李的惯性大于小王的惯性 D.赛跑过程中，小李的惯性小于小王的惯性 答案　D 解析　惯性大小的唯一量度是质量，小李加速跑、减速跑时质量不变，惯性不变；小李的质量小于小王的质量，小李的惯性小于小王的惯性，故选D。 　[6~9题，每题5分] 6.(2024·达州市高一期末)如图所示的情景中，下列说法正确的是(　　) A.雨雪天汽车装防滑铁链是为了帮助汽车克服惯性 B.喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时惯性不变 C.滑雪运动员下滑的快慢不会改变运动员的惯性大小 D.磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力，所以它的惯性比较小 答案　C 解析　雨雪天汽车装防滑铁链不是为了帮助汽车克服惯性，而是为了增大摩擦力，防止车辆打滑，故A错误；喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时，随着质量的减小，惯性减小，故B错误；惯性只由质量决定，所以滑雪运动员下滑的快慢不会改变运动员的惯性大小，故C正确；磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力，但惯性由质量决定，它的惯性不一定小，故D错误。 7.(多选)(2024·泸州市高一月考)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是(　　) A.地球自西向东自转，你向上跳起来后，还会落到原地 B.物体惯性大小与物体的运动状态有关 C.安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险 D.有的同学说，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 答案　AC 解析　地球自西向东自转，你向上跳起来后，由于惯性，要保持原有的运动状态，因此还会落到原地，故A正确；物体的惯性大小与其运动状态无关，只与物体的质量有关，质量越大，物体所具有的惯性就越大，故B错误；安全带的作用是防止人在汽车刹车时由于惯性而发生危险，故C正确；向上抛出的物体，在空中向上运动时，是因为物体具有惯性，而不是因为受到了向上的作用力，故D错误。 8. 如图所示，在水平且足够长的上表面光滑的小车上，质量分别为2m、m的A、B两个物块随车一起以2 m/s的速度在水平地面上向右做匀速运动。若某时刻车突然停下，空气阻力不计，则下列说法正确的是(　　) A.A与B可能会相碰 B.A与B不可能会相碰，因为B的质量较小，惯性较小，B比A的速度更大 C.由于A的质量较大，惯性较大，A、B间的距离逐渐减小，直至A与B相碰 D.由于惯性，A、B均保持2 m/s的速度做匀速运动，A与B不会相碰 答案　D 解析　因为小车上表面光滑，所以两个物块在水平方向上没有受到外力作用，当车突然停下时，由于惯性，两物块将保持2 m/s的速度不变而继续做匀速运动，不会相碰，故D正确。 9. “复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是(　　) A.高铁一定匀速向左运动 B.高铁可能突然向左加速运动 C.高铁可能突然向左减速运动 D.高铁可能突然向右加速运动 答案　B 解析　若高铁匀速向左运动，则水也匀速运动，速度相等，水不会从杯中洒出，故A错误；高铁突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，可以出现题图所示情况，故B正确；高铁突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，水向左洒出，故C错误；高铁突然向右加速，由于惯性，水还没有来得及加速，水向左洒出，故D错误。 　[6分] 10. 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 答案　A 解析　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”运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和小车向右运动，所以铁球相对小车向左运动；同理，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球的质量小，惯性小，所以乒乓球相对小车向右运动，选项A正确。 学科网（北京）股份有限公司 $