第4.1节 牛顿第一定律（高效培优·讲义）物理人教版必修第一册

本高中物理讲义聚焦牛顿第一定律核心知识点，系统梳理从亚里士多德观点到伽利略理想斜面实验，再到牛顿总结定律的发展脉络，深入解析定律内容、适用条件及惯性与质量的关系，为学生构建运动与力的物理观念提供学习支架。 资料以科学思维为核心，通过伽利略理想实验的推理过程培养科学推理能力，“避坑指南”针对惯性与速度关系等误区强化科学论证，结合知识导图、真题闯关及分层练习，助力科学探究。课中辅助教师高效授课，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第4.1节 牛顿第一定律 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 牛顿第一定律 考点02 惯性与质量 03 避坑指南·解题通法 角度01 伽利略的理想斜面实验 角度02 牛顿第一定律的理解 角度03 惯性 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解伽利略理想斜面实验的推理思路 2.理解牛顿第一定律的内容与物理意义 3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的唯一量度 1.力不是维持物体运动的原因，是改变物体运动状态的原因 2.惯性只由质量决定，和速度大小无关 3.牛顿第一定律无法直接用实验验证，依靠逻辑推理得到 知识导图 考点01 牛顿第一定律 1、亚里士多德认为：必须有力物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 2、伽利略的理想实验 （1）斜面实验：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，小球将上升到原来释放时的高度。减小第二个斜面的倾角，原来释放时的小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。 （2）实验示意图如下： （3）科学推理 ①若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。 ②若减小第二个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在第二个斜面上滚得远些。 ③若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。 （4）推理结论：力 维持物体运动的原因。 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、牛顿第一定律的内容：一切物体总保持 ，直到有外力迫使它改变这种状态。 5、牛顿第一定律的使用范围：宏观世界中 的物体，在惯性参考系中才适用。 6、对牛顿第一定律的理解 （1）牛顿第一定律 由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，在总结前人的研究成果之上，加之丰富的想而推理得出的一条理想条件下的规律。 （2）牛顿第一定律成立的条件是物体 的作用，是 下物体所遵从的规律；在实验情况下，物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的。 （3）牛顿第一定律的意义在于它揭示了一切物体都具有的一种基本属性--惯性，还揭示了力和运动的关系：力是 物体运动状态的原因，而 产生运动的原因，也不是维持物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 【深化点拨】 1．伽利略理想实验的推论：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。 2．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。 3．牛顿第一定律说明 （1）物体因为有质量，故能保持原来的运动状态，如果没有力，它将永远保持此状态。 （2）因为有力，故改变物体的运动状态；质量是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因。 （3）物体的运动状态由速度来标定，速度不变，物体运动状态不变。 （4）物体运动状态变化，也可说成运动速度变化，即产生加速度。 4．物体的运动状态即物体运动的快慢及运动的方向，是用速度来描述的，故物体运动状态的变化有以下三种情况 （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）速度大小和方向都改变。 1．关于牛顿第一定律的理解，下列说法中正确的是（　　） A．物体受到的外力越大时惯性越小 B．物体运动状态发生变化时必定受到外力的作用 C．物体不受外力作用时一定处于静止状态 D．在水平地面上滑动的物体最终要停下来，是因为惯性消失了 2．（多选）伽利略理想斜面实验创造性地把实验、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，小球也不能上升到与释放点等高的位置 C．该实验证明了力是维持物体运动的原因 D．该实验说明了物体的运动不需要力来维持 3．小珠为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。    （1）为了使小车滑到水平面时的_______相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。 （2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越远，说明小车运动的速度改变得越______（选填“快”或“慢”）。 （3）伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做 _________运动。说明运动的物体不需要力来维持。 （4）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，该定律_____。 A．能用实验直接验证 B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确 C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的 考点02 惯性与质量 1、惯性的定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做 。牛顿第一定律又叫惯性定律。 2、惯性的量度：惯性的大小与物体运动的速度无关，与物体是否受力无关，仅与 有关， 是物体惯性大小的唯一量度。质量大的物体所具有的惯性大，质量小的物体所具有的惯性小。 3、惯性的性质 （1） 有惯性，其本质是任何物体都有惯性。 （2）惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。当物体本来静止时，它一直“想”保持这种静止状态。当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动。 4、惯性的表现形式 （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。 （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，物体惯性越大，它的运动状态越难改变。 5、加深理解惯性概念的几个方面 （1）惯性是物体的固有属性之一，物体的惯性与其所在的地理位置、运动状态、时间次序以及是否受力等均无关，任何物体都具有惯性。 （2）惯性大小的量度是质量，与物体运动速度的大小无关，绝不是运动速度大、其惯性就大，运动速度小，其惯性就小。 （3）物体不受外力时，其惯性表现为物体保持静止或匀速直线运动的状态；受外力作用时，其惯性表现为运动状态改变的难易程度不同。 【深化点拨】 1．关于惯性观点的辨析 错误观点1：物体惯性的大小与物体的受力情况、运动情况、所处位置有关。 辨析：惯性是物体本身想要保持运动状态不变的特性，它是物体本身的固有属性，与物体的受力情况、运动情况、所处位置等无关。惯性的大小用质量来量度。不同质量的物体的惯性不同，它们保持状态不变的“本领”不同，质量越大的物体，其状态变化越困难，说明它保持状态不变的“本领”越强，它的惯性越大。 错误观点2：惯性是一种力。 辨析：运动不需要力来维持，但当有力对物体作用时，力将“迫使”其改变运动状态。这时惯性表现为：若要物体持续地改变运动状态，就必须持续地对物体施加力的作用，一旦某时刻失去力的作用，物体马上保持此时的运动状态不再改变。因此惯性不是力，保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”、“由于惯性的作用”、“产生惯性”、“克服惯性”、“消除惯性”等说法是不正确的。 错误观点3：惯性就是惯性定律。 辨析：惯性是一切物体都具有的固有属性，而惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律。 错误观点4：物体的速度越大。物体的惯性越大。 辨析：惯性是物体本身的固有属性，与物体的运动情况无关。有的同学认为“惯性与物体的运动速度有关，速度大，惯性就大，速度小，惯性就小”。其理由是物体运动速度大时不容易停下来，运动速度小时就容易停下来，这种认识是错误的。产生这种错误认识的原因是没有正确理解“惯性大小表示物体运动状态改变的难易程度”这句话。事实上，在受力情况完全相同时，质量相同的物体，在任意相同的时间内，速度的变化量是相同的。所以质量是惯性大小的唯一量度。 2．惯性大小的判定方法：惯性是物体的固有属性，与物体的运动情况及受力情况无关，质量是惯性大小的唯一量度。有的同学总是认为“惯性与速度有关，物体的运动速度大惯性就大，速度小惯性就小”。理由是物体的速度大时不容易停下来，速度小时就容易停下来。这说明这部分同学没能将“运动状态改变的难易程度”与“物体从运动到静止的时间长短”区分开来。事实上，要比较物体运动状态变化的难与易，不仅要考虑物体速度变化的快与慢，还要考虑引起运动状态变化的外因--外力。具体来说有两种方法：一是外力相同时比较运动状态变化的快慢；二是在运动状态变化快慢相同的情况下比较所需外力的大小。对于质量相同的物体，无论其速度大小如何，在相同阻力的情况下，相同时间内速度变化量是相同的，这说明改变它们运动状态的难易程度是相同的。所以它们的惯性相同，与它们的速度无关。 1．人们有时要利用惯性，有时要防止惯性。下列属于防止惯性带来危害的是（　　） A．拍打衣服，把灰尘拍去 B．驾驶室座椅上安装头枕的目的是防止被追尾时造成伤害 C．跳远时快速助跑 D．锤头松了，把锤柄的一端在地上敲击几下就紧了 2．（多选）下列关于惯性的应用，正确的有（　　） A．跳远时助跑利用了惯性 B．刹车时人向前倾是因为惯性 C．拍打衣服去掉灰尘利用了惯性 D．锤头松了，撞击锤柄利用了惯性 【惯性与力的比较】 惯性 力 物理意义 物体保持匀速直线运动或静止状态的性质 物体间的相互作用 存在条件 是物体本身的固有属性，始终具有，与外界条件无关 力只有在物体间发生相互作用时才有 可量性 有大小（无具体数值，也无单位），无方位 有大小、方向及单位 牛顿第一定律的综合应用及解题步骤 1.伽利略的理想斜面实验 （1）实验逻辑：伽利略通过“可靠的事实+科学的推理”得出结论。 事实：让小球从一个斜面静止滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。 推论：减小第二个斜面的倾角，小球为了达到原来的高度，必须滚得更远。 极限推理：当第二个斜面倾角变为0（即水平）时，小球为了达到原来的高度，将永远运动下去。 （2）核心意义：它有力地推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点。 它证明了：物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 2.牛顿第一定律的深度理解 牛顿第一定律内容：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。 （1）适用条件：定律成立的前提是“不受外力”（或合外力为零）。这是一种理想状态，现实中不存在完全不受力的物体，但它是所有动力学的基础。 （2）三个常见误区（避坑重点）： 误区一：“物体受力才能运动，不受力就会停下来。” 正解：不受力时，物体可以保持匀速直线运动。停下来是因为受到了阻力。 误区二：“力是维持物体运动的原因。” 正解：力是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。 误区三：“速度越大，惯性越大。” 正解：惯性与速度无关，只与质量有关。 3.惯性：必须“分清”属性与现象 （1）惯性的定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 （2）决定因素：质量是惯性大小的唯一量度。 质量大→ 惯性小→运动状态易改变。 （3）易错辨析： 不能说：“物体受到惯性作用”或“产生惯性”。 只能说：“物体具有惯性”或“由于惯性”。惯性不是力，它是一种属性，没有方向，也没有单位。 角度01 伽利略的理想斜面实验 1．如图所示，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减小的材料，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。对三次实验结果进行对比，可以得到的最直接的结论是（　　） A．若斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B．若小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 C．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小 D．若小球不受力，它将一直保持匀速直线运动状态或静止状态 2．（多选）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．该实验揭示了物体具有惯性 B．该实验说明物体的运动需要力来维持 C．该实验无真实实验依据，是单纯靠逻辑推理进行的 D．该实验在可靠的物理事实前提下，结合逻辑推理得到结论 3．伽利略的斜面理想实验 (1)若斜面光滑，小球从左侧A处释放，到达右侧最高点D处的高度_________（选涂A．大于B．等于C．小于）A处高度。 (2)减小右边斜面倾角，小球_________（选涂A．能B．不能）继续到达等高处。 (3)继续减小右边斜面倾角，最终使它成为水平面，小球将_____（选涂A．最终停下来B．一直运动下去） (4)该斜面理想实验可以得到的结论：_____________________________ 角度02 牛顿第一定律的理解 4．关于牛顿运动定律，下列说法中正确的是（　　） A．牛顿第一定律可以用实验直接验证 B．作用力与反作用力，是作用在同一个物体上的力 C．牛顿第一定律又叫惯性定律，而惯性的大小取决于质量 D．当物体受到的外力为零时，物体一定做匀速直线运动 5．宋代《梦粱录》中详细记载了抖空竹这一传统游戏。如图所示，表演者通过操控绳子带动空竹运动，下列说法正确的是（     ） A．空竹运动到最高点的过程中，重力的方向始终垂直向下 B．将空竹抛向空中，其受到的合力不为零，运动状态改变 C．空竹落在绳上转动，使其转动的施力物体是手 D．空竹离开绳后在空中飞行，受到重力和绳子的作用力 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．伽利略认为物体的自然状态是静止的，力是维持物体运动的原因 B．亚里士多德认为力不是维持物体速度的原因 C．牛顿认为一切物体总有保持匀速直线运动状态或静止状态的属性 D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去 角度03 惯性 7．如图是一名同学在校运会时进行“急行跳远”项目时的示意图，忽略空气阻力，关于该过程下列说法正确的是（　　） A．该同学起跳时的速度越大，惯性越大，跳得越远 B．落地时，该同学受到地面的支持力是由于鞋底发生了形变 C．该同学在空中时速度不断改变，说明力是改变物体运动状态的原因 D．该同学从左向右助跑的过程中，地面受到来自于鞋底的摩擦力方向水平向右 8．如图是公元前2000年印度哈拉巴人所用的马车，若马对车施力停止后车继续前行，则（　　） A．研究马车的车轮绕车轴的转动，可将车轮视为质点 B．以马车为参考系，路边的行人一定向相反方向运动 C．马对车停止施力后车继续前行是因为车具有惯性 D．车减速前行时马对车的作用力小于车对马的作用力 9．（多选）乱扔香蕉皮是不文明的行为，路人行走时踩到香蕉皮会滑倒，引发安全事故，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．人踩到香蕉皮滑倒，是因为人受到惯性的作用 B．人走得越快越容易滑倒，所以速度越大，人的惯性越大 C．人踩到香蕉皮滑倒，是因为人下半身的速度大于上半身的速度 D．人踩到香蕉皮应该会向后滑倒 10．近年来，中国的高铁运行技术飞速发展。若将“复兴号”列车进站的过程视为匀减速直线运动，则该过程中，以站台为参考系，“复兴号”列车处于________状态（选填“静止”或“运动”）；以“复兴号”列车为参考系，路边的房屋处于________状态（选填“静止”或“运动”）。在列车减速进站的过程中，“复兴号”列车的惯性将________（选填“变大”或“变小”或“不变”）。 【例1】（2023·浙江·高考真题）在足球运动中，足球入网如图所示，则（　　）    A．踢香蕉球时足球可视为质点 B．足球在飞行和触网时惯性不变 C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D．触网时足球对网的力大于网对足球的力 【深化点拨】 （1）考查质点的判断条件，物体能否看作质点取决于研究问题是否需要考虑自身形状、大小和转动，研究香蕉球的旋转效应时足球不能简化为质点。 （2）考查惯性的决定因素，惯性大小唯一由物体质量决定，运动状态、受力情况改变都不会影响惯性大小。 （3）考查弹力的产生条件，弹力必须是相互接触且发生弹性形变才会存在，足球离开脚后不再受到脚的踢力。 （4）考查牛顿第三定律，一对相互作用力始终大小相等、方向相反，分别作用在两个不同物体上，不会出现一方大于另一方的情况。 【变式1-1】桌上，你猛地将桌布从碗盘下抽出，碗盘几乎留在原处。这一“绝活”能成功的关键原因是（　　） A．碗盘受到摩擦力的作用 B．你对桌布施加了力 C．桌布对碗盘没有施加力 D．碗盘由于惯性要保持原来的静止状态 【变式1-2】关于运动和力，下列说法中正确的是（　　） A．沿水平方向用力推课桌没推动，原因是推力小于课桌受到的摩擦力 B．用杯子把水泼出去利用了水受到的惯性作用 C．物体不受力的作用时，一定保持静止状态 D．茶杯静止在水平桌面上对桌面的压力是由茶杯发生形变产生的 【变式1-3】（多选）关于弹力、摩擦力、惯性、牛顿第三定律，下列说法正确的是（　　） A．两物体间有弹力就一定有摩擦力，弹力消失时摩擦力仍可能存在 B．牛顿第三定律适用于物体任何状态，作用力和反作用力的方向总是相反的 C．摩擦力既可以作为阻力也可以作为动力 D．踢出的足球在空中运动是因为受到惯性的作用，只有足球运动时才具有惯性 ⚡基础速刷 1．下列说法正确的是（    ） A．汽车的速度越大，它的惯性就越大 B．物体的形状改变时，其重心不一定改变 C．牛顿第一定律是牛顿通过实验发现的规律 D．伽利略利用理想斜面实验证实了“力是维持物体运动的原因”的观点 2．下列说法中与物理学史实不符的是（　　） A．牛顿第一定律是在已有实验基础上进行合理外推而来的，属于理想实验，不能直接用实验来验证 B．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因 C．惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性 D．牛顿通过多次实验发现力不是维持物体运动的原因 3．滑雪运动包含很多科学知识，如图是小雪在滑雪场景，下列说法正确的是（     ） A．小雪受到的重力与滑雪板对小雪的支持力是一对相互作用力 B．小雪对滑雪板的压力与小雪受到的重力是一对平衡力 C．小雪用滑雪杆撑地加速滑行，说明力是维持物体运动状态的原因 D．小雪在水平滑道滑向终点时，停止用力不能立即停下来是因为她具有惯性 4．（多选）下列是生活中常见的情景，说法不正确的是（　　） A．汽车刹车时，乘客会向前倾，这是因为乘客具有惯性 B．人拉行李箱在地面上加速前行，人对行李箱的拉力大于行李箱对人的拉力 C．小明同学竖直握住钢笔不动，握得越紧，手对钢笔的摩擦力越大 D．教室的考试时钟的秒针针尖在匀速转动过程中，针尖处于平衡状态 5．（多选）有关下列教材插图的说法，正确的是（　　） A．图甲中汽车速度表上的示数指的是平均速度 B．图乙中伽利略研究自由落体运动的规律时，借助斜面是为了“冲淡”重力作用 C．图丙中桌面上的实验装置采用了微小形变放大法 D．图丁中伽利略做实验时，小球“冲”上另一个斜面后可以到达原来的高度 6．某人乘坐地铁1号线去往福州南站，他在保证不影响其他乘客和地铁列车正常行驶的条件下设计了如图所示的简易装置。他将细线一端系在竖直把手的顶端，另一端系在钢笔顶端的笔帽上。匀速直线运动时，线与笔自然下垂处于竖直状态。在一段直线运动过程中，他拍摄了两张照片如图甲、乙所示，此过程地铁速度方向在图中已标出，则甲图中地铁速度大小______（填“增大”“减小”或“不变”），乙图中地铁速度大小______（填“增大”“减小”或“不变”）。 🚀能力跃升 7．如图所示，某同学在桌子边缘用一杯水压着一张纸，现欲向右把纸拉走，而让水杯留在桌上，实验时发现纸拉得越快，水杯越稳定，几乎处于静止状态。则拉得越快（     ） A．水杯惯性越大，水杯越不会动 B．水杯几乎静止故受到的是静摩擦力 C．水杯对纸的摩擦力越大 D．纸对水杯的摩擦力不变 8．在广西平陆运河护坡加固施工中，一台工程机械通过牵引绳将护坡加固构件沿倾斜坡面缓慢匀速向上拉动，其简化图如图所示。构件运动过程视为匀速直线运动，处于受力平衡状态，不计空气阻力。在此过程中（     ） A．构件匀速运动，合外力不为零，速度越大惯性越大 B．构件受到重力、坡面支持力、牵引力、滑动摩擦力，合力为零 C．坡面给构件的支持力大小等于构件自身的重力大小 D．增大牵引力，构件对坡面压力增大 9．如图，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．两车司机都是胸部受伤 B．甲车司机背部受伤 C．乙车司机背部受伤 D．若司机系安全带，可以减少惯性，不用受伤 10．（多选）两轮自平衡电动车相较于摩托车具有运动灵活，操作简单，绿色环保等优点，如图所示，下列分析正确的是（　　） A．自平衡电动车运动灵活是因为惯性比较小 B．自平衡电动车及人受到的重力和对地面的压力是一对平衡力 C．轮胎上凹凸不平的花纹是为了增加运动时的摩擦力 D．地面对自平衡电动车的支持力是由于自平衡电动车发生形变而产生的 11．（多选）我们经常会接触到一些民谚、俗语，都蕴含着丰富的物理知识，以下理解正确的是（    ） A．“秤砣虽小压千斤”——通过巧妙的方式可以省力，说明作用力可以小于反作用力 B．“树欲静而风不止”——说明力是维持物体运动状态的原因，没有外力作用物体将静止 C．“人心齐，泰山移”——若各个分力的方向一致，则合力的大小等于各分力的大小之和 D．“轻装上阵”——减轻质量可以减小惯性，使运动状态更容易改变 12．科学技术的不断发展，给我们的工作和生活带来了方便，也带来新的精彩。如图为手机拍摄竖直放置的水瓶在向左水平运动时，形成的水面形状。其中（a）图反映水瓶在_________运动，（b）图反映水瓶在_________运动。 🌟思维挑战 13．水平放置的密闭玻璃管内充有水，如图所示，中间有一个小气泡，当玻璃管突然沿水平方向向右运动时，关于水中气泡的运动情况和解释正确的是（　　） A．由于气泡具有惯性，气泡会停留在玻璃管的右端 B．由于气泡具有惯性，气泡会停留在玻璃管的左端 C．由于气泡的惯性比水小，气泡会被水挤到玻璃管的右端 D．由于气泡的惯性比水小，气泡会被水挤到玻璃管的左端 14．天宫课堂”第四课于2023年9月21日15时45分开课，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙“乒乓球”实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍击球，水球被弹开，弹开的水球相对于“天宫”做匀速直线运动。对于该实验说法正确的是（　　） A．击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的 B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力 C．此实验中水球体积越大其惯性越大 D．在梦天实验舱内可做实验直接验证牛顿第一定律 15．（多选）往塑料瓶中放入一个钢球，之后向瓶中注水，拧上瓶盖后瓶内有一个小气泡。将塑料瓶平放在水平桌面上，用手抓住瓶盖使塑料瓶沿水平方向运动。某时刻，若塑料瓶水平向右运动，则相对塑料瓶，下列判断可能正确的是（　　） A．钢球与气泡均向右运动 B．钢球与气泡均向左运动 C．钢球向右运动，气泡向左运动 D．钢球向左运动，气泡向右运动 16．（多选）如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速度直线运动。下列说法正确的是（　　） A．三个物块将保持图中位置不变，与容器一起向右加速运动 B．物块a将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 C．物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速度运动 D．物块c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 17．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，如图所示，伽利略设计了一个理想实验： ①如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度 ②继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动 ③减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ④在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面 （1）请将上述关于理想实验的描述按正确的逻辑顺序排列：_____（只要填写序号） （2）上述关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是：( ) A．①是事实，②、③和④是推论 B．②是事实，①、③和④是推论 C．③是事实，①、②和④是推论 D．④是事实，①、②和③是推论 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4.1节 牛顿第一定律 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 牛顿第一定律 考点02 惯性与质量 03 避坑指南·解题通法 角度01 伽利略的理想斜面实验 角度02 牛顿第一定律的理解 角度03 惯性 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解伽利略理想斜面实验的推理思路 2.理解牛顿第一定律的内容与物理意义 3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的唯一量度 1.力不是维持物体运动的原因，是改变物体运动状态的原因 2.惯性只由质量决定，和速度大小无关 3.牛顿第一定律无法直接用实验验证，依靠逻辑推理得到 知识导图 考点01 牛顿第一定律 1、亚里士多德认为：必须有力物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 2、伽利略的理想实验 （1）斜面实验：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，小球将上升到原来释放时的高度。减小第二个斜面的倾角，原来释放时的小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。 （2）实验示意图如下： （3）科学推理 ①若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。 ②若减小第二个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在第二个斜面上滚得远些。 ③若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。 （4）推理结论：力不是维持物体运动的原因。 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。 5、牛顿第一定律的使用范围：宏观世界中低速运动的物体，在惯性参考系中才适用。 6、对牛顿第一定律的理解 （1）牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，在总结前人的研究成果之上，加之丰富的想而推理得出的一条理想条件下的规律。 （2）牛顿第一定律成立的条件是物体不受任何外力的作用，是理想条件下物体所遵从的规律；在实验情况下，物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的。 （3）牛顿第一定律的意义在于它揭示了一切物体都具有的一种基本属性--惯性，还揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是产生运动的原因，也不是维持物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 【深化点拨】 1．伽利略理想实验的推论：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。 2．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。 3．牛顿第一定律说明 （1）物体因为有质量，故能保持原来的运动状态，如果没有力，它将永远保持此状态。 （2）因为有力，故改变物体的运动状态；质量是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因。 （3）物体的运动状态由速度来标定，速度不变，物体运动状态不变。 （4）物体运动状态变化，也可说成运动速度变化，即产生加速度。 4．物体的运动状态即物体运动的快慢及运动的方向，是用速度来描述的，故物体运动状态的变化有以下三种情况 （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）速度大小和方向都改变。 1．关于牛顿第一定律的理解，下列说法中正确的是（　　） A．物体受到的外力越大时惯性越小 B．物体运动状态发生变化时必定受到外力的作用 C．物体不受外力作用时一定处于静止状态 D．在水平地面上滑动的物体最终要停下来，是因为惯性消失了 【答案】B 【详解】A．惯性是物体保持原有运动状态的性质，惯性大小只由物体的质量决定，与物体受到的外力大小无关，故A错误； B．物体运动状态发生变化，说明物体的速度发生变化，即加速度，根据牛顿第二定律有 因此合外力，物体必定受到外力作用，故B正确； C．物体不受外力作用时，根据牛顿第一定律，物体可能保持静止状态，也可能做匀速直线运动，故C错误； D．在水平地面上滑动的物体最终停下来，是因为物体受到摩擦力作用，惯性是物体的固有属性，只与质量有关，不会消失，故D错误。 故选B。 2．（多选）伽利略理想斜面实验创造性地把实验、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，小球也不能上升到与释放点等高的位置 C．该实验证明了力是维持物体运动的原因 D．该实验说明了物体的运动不需要力来维持 【答案】ABD 【详解】A．该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，同时是以斜面实验为基础，故A正确； B．如果斜面粗糙，小球会有能量损失，将不能上升到与释放点等高的位置，故B正确； CD．该实验说明了物体的运动不需要力来维持，故D正确，C错误。 故选ABD。 3．小珠为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。    （1）为了使小车滑到水平面时的_______相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。 （2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越远，说明小车运动的速度改变得越______（选填“快”或“慢”）。 （3）伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做 _________运动。说明运动的物体不需要力来维持。 （4）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，该定律_____。 A．能用实验直接验证 B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确 C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的 【答案】 速度 慢 匀速直线 C 【详解】（1）[1]为了使小车滑到水平面时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。 （2）[2]小车滑行的距离越远，说明小车运动的速度改变得越慢； （3）[3]如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做匀速直线运动； （4）[4]实际中不存在不受力的物体，牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的，不能用实验直接验证，但是个正确的定律。 故选C。 考点02 惯性与质量 1、惯性的定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。 2、惯性的量度：惯性的大小与物体运动的速度无关，与物体是否受力无关，仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大的物体所具有的惯性大，质量小的物体所具有的惯性小。 3、惯性的性质 （1）一切物体都具有惯性，其本质是任何物体都有惯性。 （2）惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。当物体本来静止时，它一直“想”保持这种静止状态。当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动。 4、惯性的表现形式 （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。 （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，物体惯性越大，它的运动状态越难改变。 5、加深理解惯性概念的几个方面 （1）惯性是物体的固有属性之一，物体的惯性与其所在的地理位置、运动状态、时间次序以及是否受力等均无关，任何物体都具有惯性。 （2）惯性大小的量度是质量，与物体运动速度的大小无关，绝不是运动速度大、其惯性就大，运动速度小，其惯性就小。 （3）物体不受外力时，其惯性表现为物体保持静止或匀速直线运动的状态；受外力作用时，其惯性表现为运动状态改变的难易程度不同。 【深化点拨】 1．关于惯性观点的辨析 错误观点1：物体惯性的大小与物体的受力情况、运动情况、所处位置有关。 辨析：惯性是物体本身想要保持运动状态不变的特性，它是物体本身的固有属性，与物体的受力情况、运动情况、所处位置等无关。惯性的大小用质量来量度。不同质量的物体的惯性不同，它们保持状态不变的“本领”不同，质量越大的物体，其状态变化越困难，说明它保持状态不变的“本领”越强，它的惯性越大。 错误观点2：惯性是一种力。 辨析：运动不需要力来维持，但当有力对物体作用时，力将“迫使”其改变运动状态。这时惯性表现为：若要物体持续地改变运动状态，就必须持续地对物体施加力的作用，一旦某时刻失去力的作用，物体马上保持此时的运动状态不再改变。因此惯性不是力，保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”、“由于惯性的作用”、“产生惯性”、“克服惯性”、“消除惯性”等说法是不正确的。 错误观点3：惯性就是惯性定律。 辨析：惯性是一切物体都具有的固有属性，而惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律。 错误观点4：物体的速度越大。物体的惯性越大。 辨析：惯性是物体本身的固有属性，与物体的运动情况无关。有的同学认为“惯性与物体的运动速度有关，速度大，惯性就大，速度小，惯性就小”。其理由是物体运动速度大时不容易停下来，运动速度小时就容易停下来，这种认识是错误的。产生这种错误认识的原因是没有正确理解“惯性大小表示物体运动状态改变的难易程度”这句话。事实上，在受力情况完全相同时，质量相同的物体，在任意相同的时间内，速度的变化量是相同的。所以质量是惯性大小的唯一量度。 2．惯性大小的判定方法：惯性是物体的固有属性，与物体的运动情况及受力情况无关，质量是惯性大小的唯一量度。有的同学总是认为“惯性与速度有关，物体的运动速度大惯性就大，速度小惯性就小”。理由是物体的速度大时不容易停下来，速度小时就容易停下来。这说明这部分同学没能将“运动状态改变的难易程度”与“物体从运动到静止的时间长短”区分开来。事实上，要比较物体运动状态变化的难与易，不仅要考虑物体速度变化的快与慢，还要考虑引起运动状态变化的外因--外力。具体来说有两种方法：一是外力相同时比较运动状态变化的快慢；二是在运动状态变化快慢相同的情况下比较所需外力的大小。对于质量相同的物体，无论其速度大小如何，在相同阻力的情况下，相同时间内速度变化量是相同的，这说明改变它们运动状态的难易程度是相同的。所以它们的惯性相同，与它们的速度无关。 1．人们有时要利用惯性，有时要防止惯性。下列属于防止惯性带来危害的是（　　） A．拍打衣服，把灰尘拍去 B．驾驶室座椅上安装头枕的目的是防止被追尾时造成伤害 C．跳远时快速助跑 D．锤头松了，把锤柄的一端在地上敲击几下就紧了 【答案】B 【详解】A．拍打衣服，把灰尘拍去，是利用惯性使灰尘和衣服分离，故A不符合题意； B．驾驶室座椅上安装头枕，防止被追尾时造成伤害：当车被追尾时，车辆会突然加速，人的身体随座椅向前运动，但头部由于惯性会保持原来的运动状态向后仰，头枕可以托住头部，防止颈椎受伤，这是防止惯性带来的危害，故B符合题意； C．跳远时快速助跑，是利用惯性来提高跳远成绩，故C不符合题意； D．锤头松了，把锤柄的一端在地上敲击几下就紧了，是利用惯性使锤头和锤柄紧套在一起，故D不符合题意。 故选B。 2．（多选）下列关于惯性的应用，正确的有（　　） A．跳远时助跑利用了惯性 B．刹车时人向前倾是因为惯性 C．拍打衣服去掉灰尘利用了惯性 D．锤头松了，撞击锤柄利用了惯性 【答案】ABCD 【详解】A．跳远助跑使人起跳前获得较大初速度，起跳后人体由于惯性保持向前的运动状态，可提升跳远成绩，属于对惯性的利用，故A正确。 B．刹车时车迅速减速，人的下半身随车减速，上半身由于惯性仍保持原来向前的运动状态，因此向前倾，该描述符合惯性规律，故B正确。 C．拍打衣服时，衣服受力运动，灰尘由于惯性保持原来的静止状态，从而与衣服分离掉落，是利用惯性去除灰尘，故C正确。 D．撞击锤柄时，锤柄受力停止运动，锤头由于惯性仍保持向下的运动状态，因此紧套在锤柄上，是对惯性的利用，故D正确。 故选ABCD。 【惯性与力的比较】 惯性 力 物理意义 物体保持匀速直线运动或静止状态的性质 物体间的相互作用 存在条件 是物体本身的固有属性，始终具有，与外界条件无关 力只有在物体间发生相互作用时才有 可量性 有大小（无具体数值，也无单位），无方位 有大小、方向及单位 牛顿第一定律的综合应用及解题步骤 1.伽利略的理想斜面实验 （1）实验逻辑：伽利略通过“可靠的事实+科学的推理”得出结论。 事实：让小球从一个斜面静止滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。 推论：减小第二个斜面的倾角，小球为了达到原来的高度，必须滚得更远。 极限推理：当第二个斜面倾角变为0（即水平）时，小球为了达到原来的高度，将永远运动下去。 （2）核心意义：它有力地推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点。 它证明了：物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 2.牛顿第一定律的深度理解 牛顿第一定律内容：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。 （1）适用条件：定律成立的前提是“不受外力”（或合外力为零）。这是一种理想状态，现实中不存在完全不受力的物体，但它是所有动力学的基础。 （2）三个常见误区（避坑重点）： 误区一：“物体受力才能运动，不受力就会停下来。” 正解：不受力时，物体可以保持匀速直线运动。停下来是因为受到了阻力。 误区二：“力是维持物体运动的原因。” 正解：力是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。 误区三：“速度越大，惯性越大。” 正解：惯性与速度无关，只与质量有关。 3.惯性：必须“分清”属性与现象 （1）惯性的定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 （2）决定因素：质量是惯性大小的唯一量度。 质量大→ 惯性小→运动状态易改变。 （3）易错辨析： 不能说：“物体受到惯性作用”或“产生惯性”。 只能说：“物体具有惯性”或“由于惯性”。惯性不是力，它是一种属性，没有方向，也没有单位。 角度01 伽利略的理想斜面实验 1．如图所示，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减小的材料，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。对三次实验结果进行对比，可以得到的最直接的结论是（　　） A．若斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B．若小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 C．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小 D．若小球不受力，它将一直保持匀速直线运动状态或静止状态 【答案】A 【详解】A．实验中，斜面的粗糙程度逐渐减小，意味着小球受到的摩擦力逐渐减小。观察到小球上升的最高位置1、2、3依次升高，越来越接近起始点O的高度。通过这个趋势可以合理推断，如果摩擦力减小到零，即斜面完全光滑，小球将不会有机械能损失，因此会上升到与O点等高的位置。这是对实验结果进行理想化外推得出的最直接的结论，故A正确； B．小球在运动过程中受到重力、支持力和摩擦力（不为零时）的作用，其速度大小和方向都在改变，即运动状态在改变。这个结论是正确的，但它描述的是任何一次实验中的普遍现象，而不是通过对比三次实验结果得出的最直接结论。对比三次实验的核心在于研究摩擦力对运动的影响，故B错误； C．该实验中没有改变小球的质量，也没有保证小球受到的力一定，因此无法得出加速度与质量、力的关系，即牛顿第二定律，故C错误； D．该实验是伽利略的理想斜面实验，是引出牛顿第一定律（惯性定律）的基础。但实验本身并不能直接得出“若小球不受力，它将一直保持匀速直线运动状态或静止状态”这个结论。这个结论是在选项A的基础上，进一步将斜面倾角减小至零进行理想化推论才能得到的。因此，相对于本实验的直接观察和推断，A是更直接的结论，故D错误。 故选A。 2．（多选）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．该实验揭示了物体具有惯性 B．该实验说明物体的运动需要力来维持 C．该实验无真实实验依据，是单纯靠逻辑推理进行的 D．该实验在可靠的物理事实前提下，结合逻辑推理得到结论 【答案】AD 【详解】AB．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，该实验揭示了物体具有惯性，该实验说明物体的运动不需要力来维持，故A正确，B错误； CD．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。 故选AD。 3．伽利略的斜面理想实验 (1)若斜面光滑，小球从左侧A处释放，到达右侧最高点D处的高度_________（选涂A．大于B．等于C．小于）A处高度。 (2)减小右边斜面倾角，小球_________（选涂A．能B．不能）继续到达等高处。 (3)继续减小右边斜面倾角，最终使它成为水平面，小球将_________（选涂A．最终停下来B．一直运动下去） (4)该斜面理想实验可以得到的结论：_____________________________ 【答案】(1)B (2)A (3)B (4)力不是维持物体运动状态的原因 【详解】（1）由于斜面光滑，没有能量损失，小球从左侧A处释放，到达右侧最高点D处的高度等于A处高度。故选B。 （2）减小右边斜面倾角，小球能继续到达等高处，故选A。 （3）继续减小右边斜面倾角，最终使它成为水平面，小球将一直运动下去，故选B； （4）当斜面光滑时，物体的运动状态不变，会一直运动下去，所以该理想斜面实验可以得到的结论：力不是维持物体运动状态的原因。 角度02 牛顿第一定律的理解 4．关于牛顿运动定律，下列说法中正确的是（　　） A．牛顿第一定律可以用实验直接验证 B．作用力与反作用力，是作用在同一个物体上的力 C．牛顿第一定律又叫惯性定律，而惯性的大小取决于质量 D．当物体受到的外力为零时，物体一定做匀速直线运动 【答案】C 【详解】A．牛顿第一定律是基于理想斜面实验推理得出的规律，现实中无法实现物体不受任何外力的条件，不能用实验直接验证，故A错误； B．作用力与反作用力是两个相互作用的物体之间的相互作用力，分别作用在两个不同的物体上，故B错误； C．牛顿第一定律揭示了物体具有保持原有运动状态的性质，因此又叫惯性定律，质量是惯性大小的唯一量度，惯性大小只取决于质量，故C正确； D．当物体受到的合外力为零时，物体处于平衡状态，可能做匀速直线运动，也可能保持静止，故D错误。 故选C 5．宋代《梦粱录》中详细记载了抖空竹这一传统游戏。如图所示，表演者通过操控绳子带动空竹运动，下列说法正确的是（     ） A．空竹运动到最高点的过程中，重力的方向始终垂直向下 B．将空竹抛向空中，其受到的合力不为零，运动状态改变 C．空竹落在绳上转动，使其转动的施力物体是手 D．空竹离开绳后在空中飞行，受到重力和绳子的作用力 【答案】B 【详解】A．重力的方向始终竖直向下，“垂直向下”没有明确的参照方向，表述不准确，故A错误； B．空竹被抛向空中后，若忽略空气阻力，只受重力，合力不为零，速度发生变化，即运动状态改变，故B正确； C．空竹在绳上转动时，绳直接对空竹施加摩擦力，直接施力物体是绳而不是手，故C错误； D．空竹离开绳后与绳不接触，不受绳子的作用力；若忽略空气阻力，只受重力，故D错误。 故选B。 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．伽利略认为物体的自然状态是静止的，力是维持物体运动的原因 B．亚里士多德认为力不是维持物体速度的原因 C．牛顿认为一切物体总有保持匀速直线运动状态或静止状态的属性 D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去 【答案】CD 【详解】A．伽利略认为物体的自然状态是静止或者匀速直线运动，力是改变物体运动状态的原因，A错误； B．亚里士多德认为力是维持物体速度的原因，B错误； C．牛顿认为一切物体总有保持匀速直线运动状态或静止状态的属性，即惯性，C正确； D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去，D正确。 故选CD。 角度03 惯性 7．如图是一名同学在校运会时进行“急行跳远”项目时的示意图，忽略空气阻力，关于该过程下列说法正确的是（　　） A．该同学起跳时的速度越大，惯性越大，跳得越远 B．落地时，该同学受到地面的支持力是由于鞋底发生了形变 C．该同学在空中时速度不断改变，说明力是改变物体运动状态的原因 D．该同学从左向右助跑的过程中，地面受到来自于鞋底的摩擦力方向水平向右 【答案】C 【详解】A．物体的惯性只与其质量有关，助跑是为了获得更大的起跳速度，不会增大惯性，故A错误； B．该同学受到地面支持力的施力物体为地面，是由于地面发生了弹性形变，故B错误； C．同学在空中时受重力作用，速度不断改变，说明力是改变物体运动状态的原因，故C正确； D．该同学从左向右助跑的过程中，向左蹬鞋子，鞋底相对地面有向左的运动趋势，地面相对鞋底有向右运动趋势，地面受到来自于鞋底的摩擦力为静摩擦力，方向水平向左，故D错误。 故选C。 8．如图是公元前2000年印度哈拉巴人所用的马车，若马对车施力停止后车继续前行，则（　　） A．研究马车的车轮绕车轴的转动，可将车轮视为质点 B．以马车为参考系，路边的行人一定向相反方向运动 C．马对车停止施力后车继续前行是因为车具有惯性 D．车减速前行时马对车的作用力小于车对马的作用力 【答案】C 【详解】A．研究车轮绕车轴的转动时，车轮的大小、形状对转动的影响不可忽略，因此不能将车轮视为质点，故A错误； B．以运动的马车为参考系时，行人的运动方向取决于两者的相对速度。若行人与马车同方向运动且速度大于马车，则行人相对于马车是向前运动，即与马车运动方向相同，并非“一定”向相反方向运动，故B错误； C．惯性是物体保持原有运动状态的性质，马停止对车施力后，车由于惯性会保持原来的运动状态继续前行，故C正确； D．马对车的作用力和车对马的作用力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小始终相等，与车的运动状态无关，故D错误。 故选C。 9．（多选）乱扔香蕉皮是不文明的行为，路人行走时踩到香蕉皮会滑倒，引发安全事故，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．人踩到香蕉皮滑倒，是因为人受到惯性的作用 B．人走得越快越容易滑倒，所以速度越大，人的惯性越大 C．人踩到香蕉皮滑倒，是因为人下半身的速度大于上半身的速度 D．人踩到香蕉皮应该会向后滑倒 【答案】CD 【详解】AB．惯性是物体自有的属性，惯性大小只与质量有关，A、B错误； CD．人踩到香蕉皮滑倒，是因为人下半身的速度大于上半身的速度，人应该会向后滑倒，C、D正确。 故选CD。 10．近年来，中国的高铁运行技术飞速发展。若将“复兴号”列车进站的过程视为匀减速直线运动，则该过程中，以站台为参考系，“复兴号”列车处于________状态（选填“静止”或“运动”）；以“复兴号”列车为参考系，路边的房屋处于________状态（选填“静止”或“运动”）。在列车减速进站的过程中，“复兴号”列车的惯性将________（选填“变大”或“变小”或“不变”）。 【答案】 运动 运动 不变 【详解】[1]“复兴号”列车进站的过程视为匀减速直线运动，则该过程中，以站台为参考系，“复兴号”列车处于运动状态。 [2]以“复兴号”列车为参考系，路边的房屋处于运动状态。 [3]在列车减速进站的过程中，“复兴号”列车的质量不变，物体的惯性只与质量有关，可得“复兴号”列车的惯性将不变。 【例1】（2023·浙江·高考真题）在足球运动中，足球入网如图所示，则（　　）    A．踢香蕉球时足球可视为质点 B．足球在飞行和触网时惯性不变 C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D．触网时足球对网的力大于网对足球的力 【答案】B 【详解】A．在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，故A错误； B．惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B正确； C．足球在飞行时脚已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故C错误； D．触网时足球对网的力与网对足球的力是相互作用力，大小相等，故D错误。 故选B。 【深化点拨】 （1）考查质点的判断条件，物体能否看作质点取决于研究问题是否需要考虑自身形状、大小和转动，研究香蕉球的旋转效应时足球不能简化为质点。 （2）考查惯性的决定因素，惯性大小唯一由物体质量决定，运动状态、受力情况改变都不会影响惯性大小。 （3）考查弹力的产生条件，弹力必须是相互接触且发生弹性形变才会存在，足球离开脚后不再受到脚的踢力。 （4）考查牛顿第三定律，一对相互作用力始终大小相等、方向相反，分别作用在两个不同物体上，不会出现一方大于另一方的情况。 【变式1-1】桌上，你猛地将桌布从碗盘下抽出，碗盘几乎留在原处。这一“绝活”能成功的关键原因是（　　） A．碗盘受到摩擦力的作用 B．你对桌布施加了力 C．桌布对碗盘没有施加力 D．碗盘由于惯性要保持原来的静止状态 【答案】D 【详解】桌布被抽出前，碗盘处于静止状态，由于惯性，将桌布抽出的过程中，碗盘要保持原来的静止状态。 故选D。 【变式1-2】关于运动和力，下列说法中正确的是（　　） A．沿水平方向用力推课桌没推动，原因是推力小于课桌受到的摩擦力 B．用杯子把水泼出去利用了水受到的惯性作用 C．物体不受力的作用时，一定保持静止状态 D．茶杯静止在水平桌面上对桌面的压力是由茶杯发生形变产生的 【答案】D 【详解】A．推课桌没推动，课桌处于静止状态，水平方向受力平衡，推力与摩擦力大小相等，而非小于课桌受到的摩擦力，故A错误； B．惯性是物体本身的属性，不能说“受到惯性作用”，只能说水具有惯性，故B错误； C．根据牛顿第一定律，物体不受力时，会保持静止或匀速直线运动状态，并非一定保持静止状态，故C错误； D．茶杯对桌面的压力本质是弹力，弹力由施力物体的弹性形变产生，茶杯对桌面的压力，施力物体是茶杯，因此该压力是茶杯形变产生的，故D正确。 故选D。 【变式1-3】（多选）关于弹力、摩擦力、惯性、牛顿第三定律，下列说法正确的是（　　） A．两物体间有弹力就一定有摩擦力，弹力消失时摩擦力仍可能存在 B．牛顿第三定律适用于物体任何状态，作用力和反作用力的方向总是相反的 C．摩擦力既可以作为阻力也可以作为动力 D．踢出的足球在空中运动是因为受到惯性的作用，只有足球运动时才具有惯性 【答案】BC 【详解】A．有摩擦力必有弹力，有弹力不一定有摩擦力，没有弹力也没有摩擦力，故A错误； B．牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时也适用，作用力和反作用力的方向总是相反的，故B正确； C．摩擦力既可以作为动力也可以作为阻力，当摩擦力作为动力时方向和物体的运动方向相同，而作为阻力时方向和物体的运动方向相反，故C正确； D．踢出的足球由于惯性在空中继续运动，惯性是物体的一种属性，不能说足球受惯性作用，惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态无关，足球不论是静止还是运动都具有惯性，故D错误。 故选BC。 ⚡基础速刷 1．下列说法正确的是（    ） A．汽车的速度越大，它的惯性就越大 B．物体的形状改变时，其重心不一定改变 C．牛顿第一定律是牛顿通过实验发现的规律 D．伽利略利用理想斜面实验证实了“力是维持物体运动的原因”的观点 【答案】B 【详解】A．惯性是物体的固有属性，大小仅由物体的质量决定，与运动速度无关，故A错误； B．物体形状改变时，若质量分布的等效对称中心不变，重心位置可不发生变化，例如均匀正方体铁块被压成等厚均匀圆板，重心仍在几何中心，故B正确； C．牛顿第一定律是基于大量实验事实、通过逻辑推理得出的结论，不存在完全不受外力的实验环境，无法通过直接实验验证，不是通过实验发现的规律，故C错误； D．伽利略的理想斜面实验推翻了“力是维持物体运动的原因”的错误观点，证实了力是改变物体运动状态的原因，故D错误。 故选B。 2．下列说法中与物理学史实不符的是（　　） A．牛顿第一定律是在已有实验基础上进行合理外推而来的，属于理想实验，不能直接用实验来验证 B．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因 C．惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性 D．牛顿通过多次实验发现力不是维持物体运动的原因 【答案】D 【详解】A．牛顿第一定律基于伽利略等人的实验，通过理想化外推得出，无法直接实验验证，故A正确。 B．亚里士多德主张力是维持物体运动的原因，符合史实，故B正确。 C．惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，任何情况下均存在，故C正确。 D．伽利略通过斜面实验等发现力不是维持运动的原因，牛顿在此基础上总结定律，而非亲自通过多次实验发现，故D错误。 故选D。 3．滑雪运动包含很多科学知识，如图是小雪在滑雪场景，下列说法正确的是（     ） A．小雪受到的重力与滑雪板对小雪的支持力是一对相互作用力 B．小雪对滑雪板的压力与小雪受到的重力是一对平衡力 C．小雪用滑雪杆撑地加速滑行，说明力是维持物体运动状态的原因 D．小雪在水平滑道滑向终点时，停止用力不能立即停下来是因为她具有惯性 【答案】D 【详解】A．小雪受到的重力与滑雪板对小雪的支持力作用在同一物体上，不符合相互作用力的条件，不是一对相互作用力，故A错误； B．小雪对滑雪板的压力与小雪受到的重力作用在不同物体上，不符合平衡力的条件，不是一对平衡力，故B错误； C．小雪用滑雪杆撑地加速滑行，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C错误； D．小雪在水平滑道滑向终点时，停止用力不能立即停下来是因为她具有惯性，仍要保持原来的运动状态，故D正确。 4．（多选）下列是生活中常见的情景，说法不正确的是（　　） A．汽车刹车时，乘客会向前倾，这是因为乘客具有惯性 B．人拉行李箱在地面上加速前行，人对行李箱的拉力大于行李箱对人的拉力 C．小明同学竖直握住钢笔不动，握得越紧，手对钢笔的摩擦力越大 D．教室的考试时钟的秒针针尖在匀速转动过程中，针尖处于平衡状态 【答案】BCD 【详解】A．汽车刹车时，乘客会向前倾，这是因为乘客具有惯性，仍保持原来运动状态，故A正确； B．人拉行李箱在地面上加速前行，人对行李箱的拉力等于行李箱对人的拉力，是相互作用力，故B错误； C．小明同学竖直握住钢笔不动，握得越紧，手对钢笔的摩擦力大小不变，根据平衡可知，摩擦力始终平衡重力，故C错误； D．秒针针尖在匀速转动过程中，速度方向时刻改变，针尖处于非平衡状态，故D错误。 本题选择错误的，故选BCD。 5．（多选）有关下列教材插图的说法，正确的是（　　） A．图甲中汽车速度表上的示数指的是平均速度 B．图乙中伽利略研究自由落体运动的规律时，借助斜面是为了“冲淡”重力作用 C．图丙中桌面上的实验装置采用了微小形变放大法 D．图丁中伽利略做实验时，小球“冲”上另一个斜面后可以到达原来的高度 【答案】BC 【详解】A．图甲中汽车速度表上的示数指的是速率，故A错误； B．伽利略研究自由落体运动的规律时，利用斜面进行实验，“冲淡”重力的作用，其实是为了使物体下落的时间更长些，减小实验误差，使得测量时间更容易，故B正确； C．图丙中桌面上的实验装置采用了微小形变放大法，故C正确； D．图丁中伽利略做实验时，由于实际情况存在摩擦阻力，所以小球“冲”上另一个斜面后不可以到达原来的高度，故D错误。 故选BC。 6．某人乘坐地铁1号线去往福州南站，他在保证不影响其他乘客和地铁列车正常行驶的条件下设计了如图所示的简易装置。他将细线一端系在竖直把手的顶端，另一端系在钢笔顶端的笔帽上。匀速直线运动时，线与笔自然下垂处于竖直状态。在一段直线运动过程中，他拍摄了两张照片如图甲、乙所示，此过程地铁速度方向在图中已标出，则甲图中地铁速度大小______（填“增大”“减小”或“不变”），乙图中地铁速度大小______（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 减小 增大 【详解】[1][2]由于甲图中笔帽摆动的方向与地铁运动方向相同，地铁做减速运动；乙图中笔帽摆动的方向与地铁运动方向相反，说明地铁做加速运动。 🚀能力跃升 7．如图所示，某同学在桌子边缘用一杯水压着一张纸，现欲向右把纸拉走，而让水杯留在桌上，实验时发现纸拉得越快，水杯越稳定，几乎处于静止状态。则拉得越快（     ） A．水杯惯性越大，水杯越不会动 B．水杯几乎静止故受到的是静摩擦力 C．水杯对纸的摩擦力越大 D．纸对水杯的摩擦力不变 【答案】D 【详解】A．物块的惯性由质量决定，与拉纸的快慢没有关系，故A错误； B．水杯与纸发生相对滑动，水杯受到的是滑动摩擦力，故B错误； CD．纸受到的是滑动摩擦力，纸受到的正压力不变，根据滑动摩擦力公式可知，水杯对纸的摩擦力不变，与纸的运动快慢无关，故C错误，D正确。 故选D。 8．在广西平陆运河护坡加固施工中，一台工程机械通过牵引绳将护坡加固构件沿倾斜坡面缓慢匀速向上拉动，其简化图如图所示。构件运动过程视为匀速直线运动，处于受力平衡状态，不计空气阻力。在此过程中（     ） A．构件匀速运动，合外力不为零，速度越大惯性越大 B．构件受到重力、坡面支持力、牵引力、滑动摩擦力，合力为零 C．坡面给构件的支持力大小等于构件自身的重力大小 D．增大牵引力，构件对坡面压力增大 【答案】B 【详解】A．惯性是物体的固有属性，其大小只与质量有关，与速度大小无关，故A错误； B．构件在斜面上向上运动，受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的牵引力以及沿斜面向下的滑动摩擦力，共四个力作用；由于构件处于平衡状态，根据平衡条件可知合力为零，故B正确； C．设斜面倾角为，对构件，根据平衡条件可知，坡面给构件的支持力大小 可知坡面给构件的支持力大小小于构件自身的重力大小，故C错误； D．坡面给构件的支持力大小，根据牛顿第三定律可知，构件对坡面压力也为，与牵引力大小无关，故D错误。 故选B。 9．如图，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．两车司机都是胸部受伤 B．甲车司机背部受伤 C．乙车司机背部受伤 D．若司机系安全带，可以减少惯性，不用受伤 【答案】C 【详解】ABC．甲车撞击乙车时，甲车速度突然减小，甲车司机的下半身随甲车减速，上半身由于惯性保持原来向前的运动状态，因此司机向前倾倒，导致胸部受伤。乙车原本静止，被撞击后突然向前加速，乙车司机的下半身随乙车加速向前，上半身由于惯性保持原来的静止状态，因此司机向后仰，导致背部受伤，故C正确，故AB错误； D．惯性是物体的固有属性，大小只和物体质量有关，系安全带只能减小撞车带来的危害，不能减小惯性，故D错误。 故选C。 10．（多选）两轮自平衡电动车相较于摩托车具有运动灵活，操作简单，绿色环保等优点，如图所示，下列分析正确的是（　　） A．自平衡电动车运动灵活是因为惯性比较小 B．自平衡电动车及人受到的重力和对地面的压力是一对平衡力 C．轮胎上凹凸不平的花纹是为了增加运动时的摩擦力 D．地面对自平衡电动车的支持力是由于自平衡电动车发生形变而产生的 【答案】AC 【详解】A．自平衡电动车运动灵活是因为质量较小，则惯性比较小，运动状态容易改变，A正确； B．自平衡电动车及人受到的重力和地面对自平衡电动车的支持力是一对平衡力，B错误； C．轮胎上凹凸不平的花纹是为了增大车与地面之间的粗糙程度，增加运动时的摩擦力，故C正确； D．地面对自平衡电动车的支持力是由于地面发生形变而产生的，D错误。 故选AC。 11．（多选）我们经常会接触到一些民谚、俗语，都蕴含着丰富的物理知识，以下理解正确的是（    ） A．“秤砣虽小压千斤”——通过巧妙的方式可以省力，说明作用力可以小于反作用力 B．“树欲静而风不止”——说明力是维持物体运动状态的原因，没有外力作用物体将静止 C．“人心齐，泰山移”——若各个分力的方向一致，则合力的大小等于各分力的大小之和 D．“轻装上阵”——减轻质量可以减小惯性，使运动状态更容易改变 【答案】CD 【详解】A．根据牛顿第三定律，作用力和反作用力总是等大反向，作用在两个物体上，A错误； B．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，没有外力作用物体将静止或者保持匀速直线运动状态，B错误； C．若各个分力的方向一致，则合力的大小等于各分力的大小之和，C正确； D．质量是惯性大小的量度，减轻质量可以减小惯性，使运动状态更容易改变，D正确。 故选CD。 12．科学技术的不断发展，给我们的工作和生活带来了方便，也带来新的精彩。如图为手机拍摄竖直放置的水瓶在向左水平运动时，形成的水面形状。其中（a）图反映水瓶在_________运动，（b）图反映水瓶在_________运动。 【答案】 匀速 减速 【详解】[1]（a）图水面是水平的，表明水在水平方向并未受到的其它力影响，即水瓶做的是匀速运动 [2]（b）图看出大部分的水聚集瓶子的左侧，因为水瓶原本是向左运动的，当瓶子水平向左做减速运动，瓶中水由于惯性保持向左的运动，但在阻碍作用下形成了聚集到左侧。 🌟思维挑战 13．水平放置的密闭玻璃管内充有水，如图所示，中间有一个小气泡，当玻璃管突然沿水平方向向右运动时，关于水中气泡的运动情况和解释正确的是（　　） A．由于气泡具有惯性，气泡会停留在玻璃管的右端 B．由于气泡具有惯性，气泡会停留在玻璃管的左端 C．由于气泡的惯性比水小，气泡会被水挤到玻璃管的右端 D．由于气泡的惯性比水小，气泡会被水挤到玻璃管的左端 【答案】C 【详解】惯性的大小由物体质量决定，质量越大，惯性越大。当玻璃管突然向右运动时，管内的水和气泡由于惯性，都要保持原来的静止状态。水的质量远大于气泡的质量，因此水的惯性远大于气泡的惯性，水会相对玻璃管向左运动，将质量小、惯性小的气泡 “挤” 向右端。 故选C。 14．天宫课堂”第四课于2023年9月21日15时45分开课，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙“乒乓球”实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍击球，水球被弹开，弹开的水球相对于“天宫”做匀速直线运动。对于该实验说法正确的是（　　） A．击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的 B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力 C．此实验中水球体积越大其惯性越大 D．在梦天实验舱内可做实验直接验证牛顿第一定律 【答案】C 【详解】A．击球过程中，水球所受弹力是由于球拍发生形变产生的，故A错误； B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对相互作用力，故B错误； C．梦天实验舱内，水球体积越大，水球质量越大，其惯性越大，故C正确； D．牛顿第一定律是理想情况，不可用实验直接验证，故D错误。 故选C。 15．（多选）往塑料瓶中放入一个钢球，之后向瓶中注水，拧上瓶盖后瓶内有一个小气泡。将塑料瓶平放在水平桌面上，用手抓住瓶盖使塑料瓶沿水平方向运动。某时刻，若塑料瓶水平向右运动，则相对塑料瓶，下列判断可能正确的是（　　） A．钢球与气泡均向右运动 B．钢球与气泡均向左运动 C．钢球向右运动，气泡向左运动 D．钢球向左运动，气泡向右运动 【答案】CD 【详解】钢的密度大于水的密度，而空气的密度小于水的密度，若塑料瓶水平向右加速，瓶中的水和钢球要保持原来的运动状态，则相对塑料瓶，水和钢球向左运动，气泡质量小，惯性小，水会将气泡挤向右运动；同理若塑料瓶水平向右减速，则相对塑料瓶，水和钢球向右运动，气泡向左运动。若塑料瓶水平向右匀速运动，则钢球、气泡、塑料瓶相对静止。 故选CD。 16．（多选）如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速度直线运动。下列说法正确的是（　　） A．三个物块将保持图中位置不变，与容器一起向右加速运动 B．物块a将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 C．物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速度运动 D．物块c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 【答案】CD 【详解】由题意可知，c浮在上面对上壁有压力，可知c排开水的质量大于本身的质量；同理b排开水的质量等于本身的质量，a排开水的质量小于本身的质量；则当容器向右加速运动时，由牛顿第一定律可知，物块a将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压；物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速度运动；物块c因相等体积的水将向左运动，则导致c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压（可将c想象为一个小气泡）。 故选CD。 17．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，如图所示，伽利略设计了一个理想实验： ①如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度 ②继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动 ③减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ④在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面 （1）请将上述关于理想实验的描述按正确的逻辑顺序排列：_____（只要填写序号） （2）上述关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是：( ) A．①是事实，②、③和④是推论 B．②是事实，①、③和④是推论 C．③是事实，①、②和④是推论 D．④是事实，①、②和③是推论 【答案】 ④①③② D 【详解】（1）[1]伽利略设计了一个理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。正确的逻辑顺序排列④①③②； （2）[2]关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论．则④是事实，①、②和③是推论，①中不可能没有摩擦；③有摩擦是不可能达到原来高度的；②即使水平也不可能匀速运动。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $