第5章 第1节 牛顿第一运动定律（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（鲁科版）

本讲义围绕牛顿第一运动定律核心知识点，梳理从亚里士多德“力维持运动”的错误观点，到伽利略理想实验揭示“力改变运动状态”，再到牛顿总结定律及惯性概念（质量是惯性唯一量度）的完整脉络，搭建递进式学习支架。 资料通过马车运动、冰壶滑行等问题情境引导思考，结合伽利略理想实验的科学推理与逻辑论证，培养科学思维和运动与相互作用观念。课中辅助教师引导探究，课后课时对点练助力学生巩固知识，查漏补缺。

第1节　牛顿第一运动定律 [学习目标]　1.理解牛顿第一运动定律的内容和意义(重难点)。2.明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象(重点)。3.知道质量是惯性大小的唯一量度(重点)。 一、力与运动的关系 对于静止的马车，若马不拉车，车就不动；对于运动的马车，马不继续拉车，车会停下来(如图所示)。以上现象是否能说明有力才有运动，运动需要外力来维持？ 答案　不能。两种现象都是由于地面的摩擦力作用。 1.几种观点 代表人物 主要观点 亚里士多德 有外力的作用时物体才能运动，要维持物体的运动就需要外力 伽利略 力不是维持物体运动的原因 笛卡儿 如果运动中的物体没有受到力的作用，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动 2.伽利略的理想实验 让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。减小右侧斜面的倾角，小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但它要运动得远些。继续减小右侧斜面的倾角，球到达同一高度时就会运动得更远。若将右侧斜面放平，球将一直运动下去。如图所示。 3.理想实验的推论 一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。 4.理想实验的意义 (1)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。 (2)伽利略理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法。 (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)伽利略理想斜面实验是假想实验，其所得结论是不可靠的。(　×　) (4)理想化的思想也是研究物理问题的重要方法。(　√　) 例1　(多选)(2024·福州市高一期末)伽利略理想斜面实验创造性把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。关于伽利略的斜面实验，下列说法正确的是(　　) A.该实验虽然是理想实验，是在思维中进行的，但仍以真实的实验为基础 B.如果斜面粗糙，不论右侧斜面倾角如何，小球也将上升到与释放点等高的位置 C.该实验说明了物体的运动不需要力来维持 D.该实验证明了力是维持物体运动的原因 答案　AC 解析　该实验是理想实验，是在思维中进行的，同时是以真实的斜面实验为基础，故A正确；如果斜面粗糙，小球会有能量损失，将不能上升到与O点等高的位置，故B错误；该实验说明了物体的运动不需要力来维持，故C正确，D错误。 二、牛顿第一运动定律及其意义 如图所示是冰壶在冰面上的运动情景。冰壶比赛过程中，运动员在冰壶前面擦扫冰面，可以使表面冰层融化，形成一层薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壶可以滑行得更远。 (1)图中的冰壶为什么会停下来？这说明了什么问题？ (2)试猜想如果冰壶不受外力作用将处于什么状态？ (3)从(1)、(2)两个问题中，我们能得到什么结论？ 答案　(1)冰壶停下来是因为受到了冰面的摩擦力的作用。说明力是改变物体运动状态的原因。 (2)冰壶原来静止，不受外力作用时，仍然静止；冰壶原来运动，不受外力作用时，将保持匀速直线运动状态。 (3)物体不受外力作用或所受合外力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态。 1.牛顿第一运动定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。 2.运动状态改变即速度发生变化，有三种情况： (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)定性揭示了力和运动的关系： ①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。 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)牛顿第一定律无法用实验直接验证，它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。 (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.惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。 骑自行车在平直公路上匀速行驶时，必须不断蹬脚踏板，这是否违背牛顿第一定律？如果不蹬脚踏板，自行车将慢慢停止，这是否说明牛顿第一定律违背事实？ 答案　不违背。不断蹬脚踏板给自行车提供动力，是为了平衡阻力；若不蹬脚踏板，由于阻力作用，自行车会慢慢停止，说明力是改变物体运动状态的原因，牛顿第一定律不违背事实。 (1)牛顿第一定律是在伽利略和笛卡儿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。(　×　) (4)物体的运动需要力来维持。(　×　) 例2　下列情形中，物体的运动状态不发生变化的是(　　) A.小石块做自由落体运动 B.小球在光滑水平面上做匀速直线运动 C.汽车在转弯时速度的大小不变 D.铅球被抛出以后的运动 答案　B 解析　运动状态的变化主要看速度的变化，即速度的大小或方向是否发生变化，小石块速度大小发生变化，汽车的速度方向发生变化，铅球的速度大小和方向均发生变化，故选B。 例3　(2023·福州市四中高一期末)下列说法错误的是(　　) A.伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验基础 B.物体不受外力作用时，一定处于静止状态 C.力是改变物体运动状态的原因 D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证 答案　B 解析　伽利略由理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，是牛顿第一定律的实验基础，A正确，不符合题意；由牛顿第一定律可知，物体不受外力作用时，处于静止状态或匀速直线运动状态，B错误，符合题意；牛顿第一定律揭示了力的含义，即力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，C正确，不符合题意；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不是由实验得出的定律，不可能用实验直接验证，D正确，不符合题意。 三、惯性 1.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，乘客身体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。 2.如图，一个弹簧压缩后用细线拴住，两边紧靠两辆质量不同的小车(m甲>m乙)，剪断细线后，弹簧同时弹射两小车，我们发现质量小的乙车加速度大，运动状态容易改变，质量大的甲车加速度小，运动状态不容易改变，这说明什么？ 答案　说明车的惯性与质量有关，质量大惯性大，质量小惯性小。 物体惯性大小仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素均无关。 1.说一说你对惯性是如何理解的？是不是静止的物体有惯性，而运动的物体没有惯性？是不是速度大的物体惯性大、速度小的物体惯性小 ？ 答案　 一切物体都具有惯性。惯性是物体的固有属性，惯性大小与物体的运动状态无关。不论物体运动与否、受力与否，都具有惯性。 2.(1)飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱，这是为什么？ (2)汽车超载时遇到危险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。 3.试再列举一些生活中的例子，人们是如何利用惯性和如何防止惯性带来的危害的？ 答案　利用：(1)跳远时利用助跑，使自己跳得更远；(2)通过拍打全是灰尘的衣服可以让衣服运动，而灰尘由于惯性离开衣服。 防止：(1)小型客车乘客要系安全带；(2)车辆运行时要保持距离。 (1)速度越大，物体的惯性越大。(　×　) (2)受力越大，物体的惯性越小。(　×　) (3)物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动。(　×　) 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：70分] [1~7题，每题4分] 考点一　伽利略理想斜面实验 1.(2024·莆田市高一期末)在16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。以下说法与伽利略观点相同的是(　　) A.一个物体维持匀速直线运动，不需要受力 B.两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快 C.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，这说明物体受的力越大，速度就越大 D.一个运动的物体，如果不再受拉力了，它总会逐渐停下来，这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态” 答案　A 解析　伽利略通过实验和推理，得到的观点为一个物体维持匀速直线运动，不需要受力，故A正确；通过实验和推理，伽利略认为在忽略空气阻力时，两物体从同一高度自由下落，较重的物体与较轻的物体下落的快慢相同，选项中的观点与伽利略观点相反，故B错误；伽利略认为物体的运动不需要力来维持，即力与速度大小没有本质关系，四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，只能够说明物体受的力越大，物体速度变化越快，选项中的观点与伽利略观点相反，故C错误；伽利略认为力不是维持物体运动的原因，一个运动的物体，如果不再受拉力了，它总会逐渐停下来，这是由于物体受到阻力的原因，并不说明静止状态是物体长时间不受力时的“自然状态”， 选项中的观点与伽利略观点相反，故D错误。 2.(多选)(2023·南平市高一期末)如图为伽利略著名的理想斜面实验示意图。让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。斜面倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远。当斜面倾角逐渐减小到零，右侧变为水平面时，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。针对这一实验以下说法正确的是(　　) A.该实验揭示了小球具有惯性 B.说明物体的运动需要力维持 C.该实验无真实实验基础，是单纯靠逻辑推理进行的 D.该实验体现了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法 答案　AD 解析　该实验中小球一直具有维持原有运动状态的特性，揭示了小球具有惯性，说明物体的运动不需要力维持，故A正确，B错误；该实验是在真实实验的基础上，通过逻辑推理得到的，是一种实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，故C错误，D正确。 考点二　牛顿第一运动定律及其意义 3.下列对牛顿第一定律的理解不正确的是(　　) 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.玩具车由于撞到障碍物而停止，这是因为其受到外力作用迫使它改变原来的运动状态 答案　C 解析　牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，总保持匀速直线运动或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律还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。在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用改变了其运动状态；玩具车由于撞到障碍物而停止，这是因为其受到外力作用迫使它改变原来的运动状态，C错误，D正确。 4.一个做匀加速直线运动的物体，在运动过程中，若所受的一切外力都突然消失，则由牛顿第一定律可知该物体将(　　) A.立即静止 B.做匀速直线运动 C.继续做匀加速直线运动 D.做变加速直线运动 答案　B 解析　做匀加速直线运动的物体，一切外力消失后，根据牛顿第一定律知，物体将做匀速直线运动。故B正确，A、C、D错误。 考点三　惯性 5.(2024·宁德市开学考)子弹从枪膛里射出后，仍能向前运动，这是因为子弹(　　) A.具有惯性 B.受到推力 C.受到重力 D.不受力 答案　A 解析　子弹从枪膛里射出后，仍能向前运动，这是因为子弹具有惯性，保持原来的运动状态。故选A。 6.(来自教材)对一些生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以分析。其中正确的是(　　) A.“强弩之末，势不能穿鲁缟”，是因为强弩的惯性减小了 B.汽车超速行驶易引发交通事故，是因为速度大的汽车惯性大 C.车辆转弯时适当减速，是为了减小车辆的惯性，使行驶更安全 D.货运列车在有些车站加挂车厢，这会增大它的惯性 答案　D 解析　质量是物体惯性大小的唯一量度，只要物体质量不变，无论它的速度如何改变，物体的惯性都不变。故选D。 7.(2024·福建三明一中高一期中)水平公路上行驶的卡车在刹车过程中(　　) A.减小牵引力可以减小卡车的惯性 B.随着车速减小，卡车的惯性逐渐增大 C.随着车速减小，卡车的惯性保持不变 D.停止运动后，卡车的惯性消失 答案　C 解析　惯性只与物体质量有关，所以减小牵引力、改变速度、停止运动均不改变惯性。故选C。 [8~10题，每题6分] 8.(多选)(2023·福州市四中高一期末)如图所示，关于两个斜面实验，下列分析正确的是(　　) A.伽利略利用图甲的U形槽进行实验，球从左边斜面滚上右侧是理想的，现实不存在的 B.伽利略利用图乙中的斜面进行实验，得出下落的小球位移与时间成正比 C.伽利略利用图甲中的斜面进行实验，得出物体的运动不需要力；利用图乙中的斜面进行实验，最后推导得出自由落体运动的规律 D.伽利略利用图甲中的斜面进行实验，物体的运动需要力来维持；利用图乙中的斜面进行实验，直接得出自由落体运动的规律 答案　AC 解析　斜面不可能没有摩擦，故伽利略利用图甲的U形槽进行实验，球从左边斜面滚上右侧是理想的，现实不存在的，A正确；伽利略利用图乙中的斜面进行实验，得出下落的小球位移与时间的平方成正比，B错误；伽利略利用图甲中的斜面进行实验，得出物体的运动不需要力维持；利用图乙中的斜面进行实验，最后推导得出自由落体运动的规律，C正确，D错误。 9.如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体甲、乙放在表面光滑且足够长的木板上，随木板一起以水平向右的相同速度沿同一直线做匀速直线运动，当木板突然停止时，下列说法中正确的是(　　) A.若m1>m2，甲将与乙发生碰撞 B.若m1<m2，甲将与乙发生碰撞 C.只有当m1=m2时，甲与乙才会碰撞 D.无论甲与乙的质量关系如何，它们始终不会碰撞 答案　D 解析　木板停止之前，两物体具有共同的速度，当木板突然停止时，物体的受力没有变化，两物体具有惯性，仍具有相同的速度，一直运动下去，它们始终不会碰撞，D正确。 10.在列车的车厢内，有一个水龙头，第一段时间内，水滴落在水龙头的正下方B点，第二段时间内，水滴落在B点的右方A点，如图所示，那么列车可能的运动是(　　) A.先静止，后向右做加速运动 B.先做匀速运动，后向左做加速运动 C.先做匀速运动，后向右做加速运动 D.上述三种情况都有可能 答案　B 解析　水滴下落时，水平方向的速度保持不变，若车静止或匀速运动，车的水平位移与水滴的水平位移相同，则落在B点；若车先做匀速运动，后向左做加速运动，则水滴仍保持下落时的水平速度，而车的水平速度增大，水平方向上车的位移大于水滴的位移，故水滴可能落在A点，同理，若车先做匀速运动，后向右做加速运动，则水滴会落到B点左端，故选B。 11.(6分)(2024·厦门一中开学考)如图所示，以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球，若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动，由此可判断列车　　　　　(“减速”或“加速”)速行驶，向　　　　　(“南”或“北”)转弯。  答案　减速　南 解析　小球在水平面内不受力作用，原来与列车一起向前做匀速直线运动，发现小球沿如图中的虚线由A向B运动，小球相对列车有向前的位移，则知列车减速运动；小球轨迹相对桌面(列车)发生向北的弯曲，说明桌子跟着列车向南拐弯。 12.(10分)如图所示，一木块放在小车上随小车一起在水平面上向右做匀速直线运动，当小车遇到一障碍物时，小车停下。 (1)(5分)如果小车上表面粗糙，则木块将如何运动？ (2)(5分)如果小车上表面光滑，则木块将如何运动？ 答案　见解析 解析　(1)当小车遇到障碍物时，小车停下，木块由于惯性将继续向右运动，若小车上表面粗糙，木块下部受到一个向左的摩擦力，使其下部的运动状态发生改变，而上部仍保持向右运动状态，所以木块将向右倾倒。 (2)如果小车上表面光滑，当小车停止时，木块保持向右运动的状态，而木块下部没有摩擦力阻碍木块的运动，整个木块由于惯性将保持向右的匀速直线运动状态。 13.(8分)(2024·厦门双十中学高一期末)如图所示，一个盛满水的容器固定在一个小车上，在容器中顶部悬挂着一个铁球，底部拴着一个乒乓球。容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向　　　运动，乒乓球相对于小车向　　　　运动(均选填“左”或“右”)。  答案　左　右 解析　铁球的质量大于相同体积的水的质量，即铁球的惯性大于相同体积的水的惯性，根据牛顿第一定律可知，相对于相同体积的水，铁球的运动状态改变的难度大一些，即当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左运动；乒乓球的质量小于相同体积的水的质量，即乒乓球的惯性小于相同体积的水的惯性，根据牛顿第一定律可知，相对于相同体积的水，乒乓球的运动状态改变的难度小一些，即当容器随小车突然向右运动时，乒乓球相对于小车向右运动。 学科网（北京）股份有限公司 $