4.1 牛顿第一定律（高效培优·讲义）物理沪科版必修第一册

4.1 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 运动与力的关系 角度02 惯性现象的分析 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知道惯性是一切物体固有的属性； ②理解牛顿第一定律的内容； ③能用牛顿第一定律和惯性概念解释简单的实际现象。 1. 用惯性概念解释有关实际问题。 2. 体会伽利略研究运动和力关系的思想方法,了解理想实验的作用； 考点01 牛顿第一定律 1．内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，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。 2．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，加以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，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)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有的一种基本属性﹣﹣惯性； (4)牛顿第一定律揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因，而不是产生运动，也不是维持物体运动状态的原因。 3．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。 例1. 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（　　） A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的 B．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 C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性 D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性 【答案】A 【解析】A、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，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A正确； B、虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，是牛顿第二定律的基础，也为科学的发展奠定了基础，故B错误； C、D、牛顿第一定律表明物体具有保持原来速度不变的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关，故C错误，D也错误。 考点02 惯性与质量 1．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。 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。 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，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； (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。 6. 常见惯性有关观点的辨析： (1)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，或者说只由质量决定。质量越大的物体，惯性越大。 (2)错误观点2：惯性是一种力。 辨析：惯性不是力，保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”的说法是不正确的。 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 (3)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。 例2. 以下关于惯性的说法正确的是（　　） A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大 B．用相同的水平力，分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大 C．匀速行驶中的客车突然刹车，乘客向前倾，这是由于惯性所引起的 D．物体不受外力作用时才有惯性 【答案】C 【解析】惯性只与物体质量有关，与其它都无关。 角度01 运动和力的关系 1．（25-26高一上·上海徐汇·阶段检测）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大于该同学对地面的压力 C．该同学在空中时不受力，说明力不是维持运动的原因 D．该同学起跳时对地面的压力大于他自己的重力 【答案】D 【详解】A．该同学起跳时的速度越大，跳得越远，但物体的惯性大小不变，因为惯性大小由质量决定，与速度大小无关，故A错误； B．根据牛顿第三定律可知，落地时，该同学受到地面的支持力等于该同学对地面的压力，故B错误； C．该同学在空中时只受重力，其速度不断变化，说明力是改变物体运动状态的原因，故C错误； D．该同学起跳时竖直方向有向上的加速度，处于超重状态，故该同学对地面的压力大于他自己的重力，故D正确。 故选D。 角度02 惯性现象的分析 2．（25-26高一上·上海宝山·阶段检测）运输钢管的板车上，钢管易滑动，钢管由于惯性撞击到了驾驶室导致意外事故发生，会发生于（　　） A．板车迅速加速时 B．板车紧急刹车时 C．板车以很大的速度沿水平面匀速前进时 D．以上三种情况均可能发生 【答案】B 【详解】A．板车向前加速，钢管由于惯性，倾向于保持原速（较慢或静止），因此相对于板车向后滑动（向车尾方向），不会撞击前部驾驶室，故A错误。 B．板车紧急刹车时，板车减速（负加速度），钢管由于惯性，倾向于继续向前运动，因此相对于板车向前滑动，可能撞击前部驾驶室，故B正确。 C．板车以很大的速度沿水平面匀速前进时，无加速度，钢管与板车相对静止，无滑动，不会撞击驾驶室，故C错误。 D．由于AC不符合题意，故D错误。 故选B。 1．（25-26高一上·上海浦东新·阶段检测）牛顿第一定律___________牛顿第二定律的推论（选填“A、是”或“B、不是”）；用牛顿第________（选填“A、一”或“B、二”）定律来解释质量是物体惯性大小的唯一量度。 【答案】 B B 【详解】[1]牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动规律并定义了惯性，牛顿第二定律给出了加速度与力和质量的定量关系，所以牛顿第一定律不是牛顿第二定律的推论。故选B。 [2]力是改变物体运动状态的原因，加速度描述物体运动状态变化的快慢，由可得F一定时，m越大，a越小；即物体运动状态越不容易改变；说明m越大，物体惯性越大；a一定时，m越大，F越大，即要更大的力才能改变相同的运动状态，说明m越大，物体惯性越大，所以m是惯性大小的量度，即能用牛顿第二定律来解释质量是物体惯性大小的量度。故选B。 2．（25-26高一上·上海浦东新·阶段检测）我国道路交通安全法规定：严禁超速，严禁超载，严禁疲劳驾驶，驾乘人员必须系好安全带等，这些规定的物理依据是（　　） A．汽车超速会增大汽车的惯性 B．汽车超载会增大汽车的惯性 C．疲劳驾驶会缩短驾驶员的反应时间 D．系安全带会减小驾乘人员的惯性 【答案】 B 【详解】AB．汽车惯性的大小仅仅与车的质量有关，超载会增大汽车的惯性，超速不会增大汽车的惯性， 超速会使刹车的距离增大，故A错误，B正确； C．疲劳驾驶会使驾驶员的反应时间增大，故C错误； D．人的惯性的大小仅仅与人的质量有关，系安全带不能减小驾乘人员的惯性，故D错误。 故选B。 ⚡基础速刷 1．以下关于惯性的说法中正确的是（　　） A．物体的速度越大，惯性越大 B．一辆汽车静止时没有惯性，运动后产生惯性 C．汽车紧急制动可以改变其惯性的大小 D．静止的比赛用铅球的惯性比高速飞行的步枪子弹的惯性大 【答案】D 【解析】A、质量是惯性大小唯一的量度，质量越大，惯性越大，与速度无关，故A错误； B、惯性是物体固有的属性，任何物体在任何状态下都有惯性，故B错误； C、质量是惯性大小唯一的量度，汽车紧急制动其惯性的大小不变，故C错误； D、质量是惯性大小唯一的量度，质量越大，惯性越大，所以质量大的铅球的惯性比子弹的惯性大，故D正确。 2．惯性小的物体（　　） A．速度一定小 B．加速度一定小 C．体积一定小 D．质量一定小 【答案】D 【解析】惯性的大小只与物体的质量有关，惯性小的物体质量一定小，与速度、加速度以及体积无关，故ABC错误，D正确。 3．以下关于惯性的说法正确的是（　　） A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大 B．用相同的水平力，分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大 C．匀速行驶中的客车突然刹车，乘客向前倾，这是由于惯性所引起的 D．物体不受外力作用时才有惯性 【答案】C 【解析】A、惯性大小与物体速度的大小无关。故A错误。 B、用相同的水平力，分别推放在地面上的两个材料不同的物体，难以推动的物体受到的最大静摩擦力大，并非惯性一定大。故B错误。 C、匀速行驶中的客车突然刹车，乘客下半身随车减速，而上半身由于惯性保持原来向前的速度而向前倾倒，故C正确。 D、物体不受外力作用和受力作用时都有惯性。故D错误。 4．如图所示，底部装有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周均有一定空间。当公交车（　　） A．缓慢启动时，a、b均相对于公交车向后运动 B．急刹车时，行李箱a相对于公交车向前运动 C．缓慢转弯时，a、b均相对于公交车向外侧运动 D．急转弯时，行李箱a相对于公交车向内侧运动 【答案】B 【解析】设行李箱a竖立时与汽车发生相对运动的加速度为a1，行李箱b平放时与汽车发生相对运动的加速度为a2，根据实际情况可知a1＜a2。 A、缓慢起动时，汽车的加速度比较小，如果小于a1，则两只行李箱不会相对车子运动，故A错误； B、急刹车时，汽车减速运动的加速度很大，行李箱a一定相对车子向前运动，故B正确； C、缓慢转弯时，只要转动的向心加速度小于a1，两只行李箱不会相对车子向外侧运动，故C错误； D、急转弯时，行李箱a一定会相对车子向外侧运动，不会相对车子向内侧运动，故D错误。 5．以下说法中正确的是（　　） A．被踢出的冰块，在水平冰面上继续受到脚的作用向前运动 B．急速前进的自行车紧急刹车，车上的人向前倾，是由于受自行车向前冲力的作用 C．做变速直线运动的物体，速度越大，惯性越大 D．同一物体做匀速直线运动和匀速圆周运动时，惯性一样大 【答案】D 【解析】A、被踢出的冰块，在水平冰面上继续运动是由于惯性，不受到脚的作用向前运动，故A错误； B、当自行车急刹车时，车上的人下半身随车静止，而上半身由于惯性保持原来的运动状态继续向前运动，所以人会向前倾，并不是由于受自行车向前冲力的作用，故B错误； C、质量是惯性大小唯一的量度，质量越大，惯性越大，与速度无关，故C错误； D、质量是惯性大小唯一的量度，与物体的运动状态无关，同一物体做匀速直线运动和匀速圆周运动时，惯性一样大，故D正确。 🚀能力跃升 6．在历史上关于重物和轻物坠落哪个快的问题，亚里士多德和伽利略有不同的观点．如图所示的实验中，两端封闭的玻璃管称为“牛顿管”，将一个硬币和一根羽毛放在牛顿管中，让它们同时下落，如果在玻璃管中充满空气时，发现　 　下落得更快．将玻璃管抽真空后重做实验，观察到的实验现象是　 　．这个实验结论证明了　 　的观点是正确的． 【答案】硬币，硬币和羽毛同时落地，伽利略． 【解析】根据牛顿第二定律，有：F﹣f＝ma，解得：a＝g﹣f/m； 有空气阻力时，对于羽毛，质量小，阻力大，故加速度小，故硬币下落快； 将玻璃管抽真空后重做实验，阻力f减为零，硬币和羽毛的加速度相同，故下落一样快，从而证明伽利略的观点是正确的． 7．一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球做实验，用以判断火车运动的情况，并可得到如下结论： （1）若小球在竖直方向保持静止，表明火车正在做　 　运动； （2）若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆，表明火车正在做　 　运动； （3）若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆，表明火车正在做　 　运动； （4）若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆，表明火车正在做　 　运动。 【答案】（1）匀速直线运动； （2）匀加速直线运动；（3）匀减速直线运动；（4）向左转弯 【解析】（1）小球在竖直悬线下保持静止，说明小球相对于火车是静止的，则火车做匀速直线运动； （2）若小球突然向正后方摆动，说明火车的速度大于小球的速度，则火车在做匀加速直线运动； （3）若小球突然向正前方摆动，说明小球的速度大于火车的速度，则火车在做减速直线运动； （4）若小球突然向右摆动，说明火车在左转弯，则火车在做向左转弯运动。 🌟思维挑战 8．正在运动的物体，若所受的一切力突然同时消失，那么它将（　　） A．立即停止 B．做加速运动 C．做减速运动 D．做匀速运动 【答案】D 【解析】因为物体在运动，根据牛顿第一定律可知，当物体所受的一切外力都消失时，物体将保持原来的速度做匀速直线运动。故ABC错误，D正确。 9．（25-26高一上·上海闵行·阶段检测）在某停车场，甲、乙两辆同型号的车发生了碰撞事故。甲车司机背部受伤，乙车司机胸部受伤。根据两位司机的伤情，可以判定（　　） A．甲车车头撞了静止的乙车车尾 B．乙车车头撞了静止的甲车车头 C．甲车车尾撞了静止的乙车车尾 D．乙车车头撞了静止的甲车车尾 【答案】D 【详解】司机受伤是由于惯性，碰撞时，身体会保持原来的运动状态，与车的运动变化产生相对运动，从而受伤。根据伤情分析：甲车司机背部受伤，表明甲车被突然加速，车尾受到撞击；乙车司机胸部受伤，表明乙车被突然减速，车头受到撞击。因此，碰撞点应为甲车车尾与乙车车头。 故选D。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.1 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 运动与力的关系 角度02 惯性现象的分析 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知道惯性是一切物体固有的属性； ②理解牛顿第一定律的内容； ③能用牛顿第一定律和惯性概念解释简单的实际现象。 1. 用惯性概念解释有关实际问题。 2. 体会伽利略研究运动和力关系的思想方法,了解理想实验的作用； 考点01 牛顿第一定律 1．内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，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。 2．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，加以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，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)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有的一种基本属性﹣﹣惯性； (4)牛顿第一定律揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因，而不是产生运动，也不是维持物体运动状态的原因。 3．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。 例1. 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（　　） A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的 B．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 C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性 D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性 考点02 惯性与质量 1．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。 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。 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，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； (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。 6. 常见惯性有关观点的辨析： (1)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，或者说只由质量决定。质量越大的物体，惯性越大。 (2)错误观点2：惯性是一种力。 辨析：惯性不是力，保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”的说法是不正确的。 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 (3)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。 例2. 以下关于惯性的说法正确的是（　　） A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大 B．用相同的水平力，分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大 C．匀速行驶中的客车突然刹车，乘客向前倾，这是由于惯性所引起的 D．物体不受外力作用时才有惯性 角度01 运动和力的关系 1．（25-26高一上·上海徐汇·阶段检测）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大于该同学对地面的压力 C．该同学在空中时不受力，说明力不是维持运动的原因 D．该同学起跳时对地面的压力大于他自己的重力 角度02 惯性现象的分析 2．（25-26高一上·上海宝山·阶段检测）运输钢管的板车上，钢管易滑动，钢管由于惯性撞击到了驾驶室导致意外事故发生，会发生于（　　） A．板车迅速加速时 B．板车紧急刹车时 C．板车以很大的速度沿水平面匀速前进时 D．以上三种情况均可能发生 1．（25-26高一上·上海浦东新·阶段检测）牛顿第一定律___________牛顿第二定律的推论（选填“A、是”或“B、不是”）；用牛顿第________（选填“A、一”或“B、二”）定律来解释质量是物体惯性大小的唯一量度。 2．（25-26高一上·上海浦东新·阶段检测）我国道路交通安全法规定：严禁超速，严禁超载，严禁疲劳驾驶，驾乘人员必须系好安全带等，这些规定的物理依据是（　　） A．汽车超速会增大汽车的惯性 B．汽车超载会增大汽车的惯性 C．疲劳驾驶会缩短驾驶员的反应时间 D．系安全带会减小驾乘人员的惯性 ⚡基础速刷 1．以下关于惯性的说法中正确的是（　　） A．物体的速度越大，惯性越大 B．一辆汽车静止时没有惯性，运动后产生惯性 C．汽车紧急制动可以改变其惯性的大小 D．静止的比赛用铅球的惯性比高速飞行的步枪子弹的惯性大 2．惯性小的物体（　　） A．速度一定小 B．加速度一定小 C．体积一定小 D．质量一定小 3．以下关于惯性的说法正确的是（　　） A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大 B．用相同的水平力，分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大 C．匀速行驶中的客车突然刹车，乘客向前倾，这是由于惯性所引起的 D．物体不受外力作用时才有惯性 4．如图所示，底部装有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周均有一定空间。当公交车（　　） A．缓慢启动时，a、b均相对于公交车向后运动 B．急刹车时，行李箱a相对于公交车向前运动 C．缓慢转弯时，a、b均相对于公交车向外侧运动 D．急转弯时，行李箱a相对于公交车向内侧运动 5．以下说法中正确的是（　　） A．被踢出的冰块，在水平冰面上继续受到脚的作用向前运动 B．急速前进的自行车紧急刹车，车上的人向前倾，是由于受自行车向前冲力的作用 C．做变速直线运动的物体，速度越大，惯性越大 D．同一物体做匀速直线运动和匀速圆周运动时，惯性一样大 🚀能力跃升 6．在历史上关于重物和轻物坠落哪个快的问题，亚里士多德和伽利略有不同的观点．如图所示的实验中，两端封闭的玻璃管称为“牛顿管”，将一个硬币和一根羽毛放在牛顿管中，让它们同时下落，如果在玻璃管中充满空气时，发现　 　下落得更快．将玻璃管抽真空后重做实验，观察到的实验现象是　 　．这个实验结论证明了　 　的观点是正确的． 7．一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球做实验，用以判断火车运动的情况，并可得到如下结论： （1）若小球在竖直方向保持静止，表明火车正在做　 　运动； （2）若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆，表明火车正在做　 　运动； （3）若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆，表明火车正在做　 　运动； （4）若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆，表明火车正在做　 　运动。 🌟思维挑战 8．正在运动的物体，若所受的一切力突然同时消失，那么它将（　　） A．立即停止 B．做加速运动 C．做减速运动 D．做匀速运动 9．（25-26高一上·上海闵行·阶段检测）在某停车场，甲、乙两辆同型号的车发生了碰撞事故。甲车司机背部受伤，乙车司机胸部受伤。根据两位司机的伤情，可以判定（　　） A．甲车车头撞了静止的乙车车尾 B．乙车车头撞了静止的甲车车头 C．甲车车尾撞了静止的乙车车尾 D．乙车车头撞了静止的甲车车尾 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $