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（人教版 江苏北京标准版）

本高中物理讲义围绕牛顿第一定律展开，梳理从亚里士多德“力是维持运动的原因”，到伽利略通过理想斜面实验否定该观点，经笛卡儿补充，最终牛顿总结得出定律的发展脉络，构建惯性概念及质量是惯性唯一量度的学习支架。 资料通过伽利略理想实验的逻辑推理培养科学思维，结合公交车刹车乘客倾倒等生活实例深化物理观念，例题与课时对点练设计助力学生理解应用，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺，强化知识掌握。

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、伽利略实验 1.亚里士多德的观点 亚里士多德从日常生活经验出发：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方，他得出结论，力是维持物体运动的原因。 2.伽利略的研究 (1)伽利略认为，运动的物体之所以会停下来是因为摩擦力的作用。 (2)理想斜面实验：如图所示，让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离增大，但所到达的高度相同。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。 (3)推理结论：力不是(填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。 (4)意义：伽利略的理想实验的本质是想象着把实际中存在、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研究物理问题的重要方法之一。 伽利略第一次确定了物理实验在物理研究中的基础地位。 3.笛卡儿的观点：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。 4.牛顿在伽利略等人工作的基础上得出牛顿第一定律。伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。 (1)伽利略的理想实验是无法实现的。(　√　) (2)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。(　×　) (3)理想化的思想也是研究物理问题的重要方法。(　√　) 例1　(2024·苏州市高一校考)伽利略的理想斜面实验示意图如图所示，不计摩擦和空气阻力，下列说法中正确的是(　　) A.该实验没有以可靠事实为依据，只是逻辑推理 B.小球在水平面上不受力的作用 C.小球沿右侧斜面上升的高度与其倾角有关 D.该实验否定了“力是维持物体运动的原因”的观点 答案　D 解析　伽利略斜面实验是以实验为基础，通过逻辑推理，得出结论，故A错误；小球在水平面上，对小球受力分析，受重力、支持力，故B错误；理想斜面实验：在左边的斜面释放小球，如果忽略摩擦力带来的影响，我们发现小球从左边的斜面滚下后，再从右边的斜面滚上，小球将上升到与左边释放高度相同的点；若将右边的倾角减小，小球还是上升到原来的高度，但通过的路程比原来更长，故C错误；理想斜面实验，是用事实加推导得出“力不是维持物体运动的原因”，故D正确。 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 说明：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。 2.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。 (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。(　×　) 例2　(2024·徐州市启星中学高一检测)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人工作的基础上，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，选项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，不只是在静止或做匀速直线运动时才有惯性，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。 1.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。惯性是物体固有的，一切物体都有惯性。 2.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、运动快慢等因素无关(填“有关”或“无关”)。 飞机在投入战斗时有时要抛掉副油箱，这是为什么？ 答案　减小飞机的质量以减小惯性，使飞机有较好的机动性。 (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3　(2024·盐城市射阳县陈洋中学高一期末)关于对牛顿第一定律和惯性的理解，下列说法正确的是(　　) A.物体运动得越快，惯性越大 B.物体的质量越大，惯性越大 C.物体所受的外力越大，惯性越大 D.物体在地球表面的惯性比在月球表面的惯性大 答案　B 解析　质量是惯性的唯一量度，与物体的运动状态、所受的外力以及所处的地理位置均无关。故选B。 例4　(2024·扬州市新华中学高一开学考)如图所示，在一辆表面光滑的小车上放有质量分别为m1、m2的两个小球，随车一起做匀速直线运动。当车突然停止运动，则两小球(设车无限长，其他阻力不计)(　　) A.一定相碰 B.一定不相碰 C.若m1<m2，则肯定相碰 D.无法确定是否相碰 答案　B 解析　车突然停止前，两个小球和小车一起做匀速直线运动，并且两个小球和小车具有相同的速度。当小车突然停止时，由于小球在光滑接触面上，因此两个小球由于惯性还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，两球的速度相同，因此两个小球间的距离不变，一定不会相碰。故B正确，A、C、D错误。 课时对点练 [分值：55分] [1~7题，每题4分] 考点一　牛顿第一定律的理解 1.一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。这句话中，改变物体的“这种状态”就是改变物体的(　　) A.质量 B.加速度 C.速度 D.惯性 答案　C 2.理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。如图所示，小球运动至斜面最低点时，速度方向改变，大小不变。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度； ②两个斜面对接，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，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。 下列理想实验各步骤顺序的排列以及关于事实和推论的分类正确的是(　　) A.顺序②①③④，①是事实，②③④是推论 B.顺序②③①④，②是事实，①③④是推论 C.顺序③②①④，③是事实，①②④是推论 D.顺序③①②④，④是事实，①②③是推论 答案　B 解析　伽利略的理想实验是以经验事实为基础，运用逻辑推理得出结论。之所以称之为理想实验，是因为实验的结果是无法用实际的实验进行验证的，但是逻辑推理的过程是合乎逻辑的、是严密的、是对实际过程的科学的抽象，因此得出的结论是对客观世界真实的反映，本题实验的四个步骤中，只有②是经验事实，①③④都是推论，实验步骤的正确顺序为②③①④，B正确。 3.(2024·江苏五市十一校高一联考)下列说法符合物理史实的是(　　) A.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，无法用实验直接验证 B.笛卡儿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持 C.伽利略提出力是维持物体运动的原因 D.亚里士多德猜想自由落体运动速度与下落时间成正比，并用实验进行验证 答案　A 解析　牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，无法用实验直接验证，故A正确；伽利略通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持，故B错误；亚里士多德提出力是维持物体运动的原因，故C错误；伽利略猜想自由落体运动速度与下落时间成正比，但并未直接验证，而是用理想斜面实验进行数学推导，故D错误。 4.(2024·常州市高级中学高一月考)关于运动和力的关系，下列说法正确的是(　　) A.力是物体位置改变的原因 B.物体运动方向的改变不需要力 C.力是改变物体运动状态的原因 D.力是物体维持一定速度的原因 答案　C 解析　力是改变物体运动状态的原因，而不是物体位置改变的原因，也不是维持一定速度的原因，选项A、D错误，C正确；物体运动方向的改变是运动状态的改变，需要力的作用，选项B错误。 考点二　惯性与质量 5.(2024·盐城市响水中学高一期中)冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以看作在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”。这里所指的“本领”取决于(　　) A.冰壶的质量 B.冰壶的速度 C.冰壶受到的推力 D.冰壶受到的阻力 答案　A 解析　根据牛顿第一定律可知，惯性是物体维持运动状态的原因，也即抵抗运动状态变化的“本领”，而惯性只与物体的质量有关。故选A。 6.(2024·盐城市响水中学高一期中)我国《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.系好安全带可以减小车的惯性 C.系好安全带是为了增大人与座椅间的摩擦力 D.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害 答案　D 解析　质量是物体惯性大小的唯一的量度，系好安全带不可以改变人和车的惯性，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的伤害，故C错误，D正确。 7.(2024·盐城市五校联盟高一期末)在交通安全教育中，新交规要求骑电动车时“戴头盔、不超速、不违规载人”。这是因为(　　) A.戴头盔会使人惯性变小 B.载人后惯性不变 C.超速时惯性会变大 D.载人后惯性会变大，不容易停止 答案　D 解析　质量是衡量惯性大小的唯一标准，戴头盔后、载人后质量变大，惯性会变大。故选D。 [8~11题，每题5分] 8.(2024·无锡市高一期中)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(　　) A.伽利略的“理想实验”表明，力是维持物体运动的原因 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 答案　B 解析　伽利略的“理想实验”表明，力不是维持物体运动的原因，A错误；地球自西向东自转，人也随着地球自西向东转，人向上跳起后，由于惯性，仍然要保持原来的运动状态，所以还会落到原地，B正确；惯性只与质量有关，与速度无关，C错误；向上抛出的物体，在空中继续向上运动，是由于惯性作用，而不是受到了向上的作用力，D错误。 9.很多城市公交车内的横杆上挂着多只“手环”。一乘客面向行车方向坐在车上观察前方的“手环”，下列说法正确的是(　　) A.车突然加速时，“手环”仍然自然下垂 B.车突然减速时，“手环”仍然自然下垂 C.若“手环”偏向右侧，则说明车在右转弯 D.若“手环”偏向右侧，则说明车在左转弯 答案　D 解析　车突然加速时，由于惯性作用，“手环”要保持原来的运动状态，所以要向后偏，故A错误；车突然减速时，由于惯性作用，“手环”要保持原来的运动状态，所以要向前偏，故B错误；车转弯时，由于惯性的作用，“手环”要保持原来的运动状态，此时车转弯方向和“手环”偏转的情况相反，若“手环”偏向右侧，则车向左转弯，故C错误，D正确。 10.(2024·扬州市高一期中)我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学在高铁上发现列车启动过程中杯中水面的形状是下图中的(　　) 答案　C 解析　列车启动过程中，速度增大，即杯子的速度增大，而杯子中的水由于惯性仍要保持原来的静止状态，所以水相对杯子向后运动，以至于杯子中的水堆积在杯子的后半部分，C正确。 11.(2024·盐城市高一期末)如图所示，甲车快速启动时车头撞上静止的乙车车尾，导致两车司机受伤。根据牛顿运动定律，下列情形最有可能出现的是(　　) A.甲司机胸部受伤 B.乙司机胸部受伤 C.两位司机都是背部受伤 D.两位司机都是胸部受伤 答案　A 解析　甲车快速启动时撞到乙车而停止运动，由于惯性，甲车司机相对于甲车向前运动，与甲车的方向盘相碰造成甲车司机胸部受伤。乙车静止，乙车车尾由于受到撞击而向前运动，乙车司机由于惯性保持静止，乙车司机相对于乙车向后运动，与乙车的座椅相碰而造成乙车司机背部受伤，故A正确，B、C、D错误。 [7分] 12.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敲击水平面，假设球筒与水平面相碰后速度立即变为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.方案二中球筒敲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敲击水平面，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。 学科网（北京）股份有限公司 $