4.1 牛顿第一定律 专题复习课件 -2027届高考物理一轮复习 教科版

第四章 牛顿运动定律 1 1 牛顿第一定律 2 知识点1 力与运动的关系 题型1 基本点 知识点2 牛顿第一定律 惯性 题型2 重 点 知识点3 质量是惯性大小的量度 题型3 重 点 要点1 应用牛顿第一定律分析问题 难 点 题型1 伽利略理想实验 题型2 对牛顿第一定律的理解 题型3 对惯性概念的理解 题型4 应用牛顿第一定律分析问题 知源梳理 重难点突破 题型方略 随堂夯实 01 02 03 04 3 知识点1 力与运动的关系 题型1 基本点 1.历史上关于力与运动的关系的认识 代表人物 对力和运动关系的看法 研究方法 对力和运动关系看法的发展 _______________ 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 要静止在某个地方，即力是维持 物体运动的原因 基于生活 经验得来 亚里士多德没有对观察到的物理现象进行深入的分 析，只看到对物体施加的推力，而未考虑到运动的 物体之所以会停下，是因为受到摩擦阻力等作用 理解1 知源梳理 4 代表人物 对力和运动关系的看法 研究方法 对力和运动关系看法的发展 _______________ 伽利略 如果没有摩擦阻力，运动的物体 将保持某个速度一直运动下去， 即力不是维持物体运动的原因 （理想实 验）实验 逻辑推 理 伽利略理想斜面实验的实验事实、设计思路、科学 推论这一思维过程，虽不同于科学实验，但仍能解 释力与运动的关系 _______________ 笛卡尔 原来运动的物体如果没有其他物 体的作用，将会做匀速直线运动 数学演绎 法 笛卡尔强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直 线性 <m></m> 注意1 续表 5 1 维持运动需要力吗？ 你一定有过这样的生活经验：在平地上骑自行车的时候，即使不踩踏板，车也会前进一段距离，但因为没有继 续用力，它最终还是要停下来.但物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停下来，是因为受到了摩擦阻力. 1 （1）亚里士多德的观点是错误的. （2）伽利略和笛卡尔的观点是正确的，但均不够全面. （3）在亚里士多德的年代，甚至伽利略和笛卡尔时代，都没有提出力的概念，为表述方便，在陈述亚里士多德 等人的思想时借用了力的概念. 6 2.伽利略的理想实验 （1）事实：<m></m>、<m></m>是两个对接的斜面，让小球从<m></m>斜面上某高度处由静止滚下，小球将滚上<m></m>斜面， 所达到的高度略低于在<m></m>上释放时的高度. （2）推理1：如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度. 推理2：减小右侧斜面的倾角（如、 ），小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但这时它要运动得远些. 推理3：继续减小右侧斜面的倾角，最后变成水平面（如 ），小球无法到达释放时的高度，将以恒定的 速率永远运动下去. 7 （3）结论：物体的运动不需要力来维持. （4）伽利略理想斜面实验的意义 ①伽利略用“实验 逻辑推理”的方法推翻了亚里士多德的观点. ②揭示了力不是维持物体运动的原因. ③第一次确立了物理实验在研究中的基础地位和在自然科学的理论研究中的重要地位. ④局限性：“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，不能用来作为检验认识正确与否的标准. 8 知识点2 牛顿第一定律 惯性 题型2 重 点 1.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. 求甚解 9 对“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”的理解 这句话揭示了运动和力的关系，纠正了“力是维持物体运动的原因”的错误观点，明确指出了力是改变物体 运动状态的原因，进而说明了力是产生加速度的原因. 举例1 1 为了培养足球人才，全国各地开设了很多足球特色学校.某足球特色学校的学生在练习踢足球时，足 球在水平地面上滚动时慢慢停下来，有没有可能不受阻力作用呢？ 分析：足球在水平地面上滚动时慢慢停下来，运动状态发生了变化，而力是改变物体运动状态的原因，所以足 球一定受到阻力的作用. 【说明】牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上，总结前人经验，指出物体速度变化的原因是什么，并指出 这个原因和运动的关系. 10 2.惯性 牛顿第一定律表明，物体这种保持原来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. 牛顿第一定律指出一切物体在任何条件下都具有惯性. 3.牛顿第一定律的成立条件 牛顿第一定律只适用于惯性系.在有些参考系中，不受力的物体会保持静止状态或匀速直线运动状态，这样 的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系.例如，研究地面上的物体时，一般把地面看成惯性系，相对地面静止或 做匀速直线运动的参考系，也可以看成惯性系. 拓展1 1 惯性系与非惯性系 火车沿平直轨道匀速运动时，可将火车看成惯性系来研究火车内其他物体的运动. 以加速运动的火车为参考系，原来静止在火车内光滑水平桌面上的物体会相对火车向后做加速运动，但物体在 水平方向上并没有受力，因此牛顿第一定律并不成立，这样的参考系称为非惯性系. 11 4.对牛顿第一定律的理解 （1）牛顿第一定律的实质：力和运动的关系. （2）明确了惯性的概念. （3）牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态，故其并非实验定律，实际上不受外力作用的物体是不存 在的，当物体所受合外力为零时其效果跟不受外力作用时的效果相同，可以把“不受外力作用”理解为“合外力为 零”. 说明1 1 牛顿第一定律中的等效思想 12 知识点3 质量是惯性大小的量度 题型3 重 点 1.惯性的具体表现形式 物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来. （1）当物体不受外力或者所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变，原来静止的物体保持 静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动. 举例2 2 用棍子敲打悬挂的被子，被子受力运动，被子上的灰尘所受合外力为零，保持静止.可以用这种方法除 掉被子上的灰尘. 13 （2）当物体受到合外力作用时，惯性表现为改变物体运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状 态越难改变.例如，静止的汽车比静止的篮球更难运动起来. 理解2 2 惯性的表现 汽车在高速行驶时紧急刹车，不会马上停下来，因为汽车具有惯性，会滑行一段距离后才停下来，因此在行驶 过程中需要保持安全车距. 14 2.惯性大小的量度 质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小等价于改变物体运动状态的难易程度.质量越大，惯性越大；惯 性越大，运动状态越难改变. 惯性与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素均无关. 理解3 3 在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都用相同的力，则相对于 轮船来说，无论向哪个方向都跳得一样远. 轮船和运动员一起做匀速直线运动，运动员竖直跳起时，由于惯性，运动员在空中还要在水平方向上和轮船以 同样的速度匀速运动，所以人会落回原来的位置，这和运动员站在静止的轮船上是一样的，所以我们可以把这 个情况当成运动员站在静止的轮船上跳远，无论向哪个方向都跳得一样远. 15 3.对惯性的理解 （1）惯性与力无关：惯性不是力，不能说“物体受到惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”“克服惯性”等. （2）惯性与速度无关：惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关.切勿认为物体的速度越大，惯 性越大，也不要认为运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性. 无论外力多大，物体的速度都不会发生“突变”的原因是物体具有惯性. （3）惯性不同于惯性定律：惯性是物体本身具有的属性，无先决条件；惯性定律是一条规律，揭示了物体 不受外力时的运动状态，“不受外力”是先决条件. 16 要点1 应用牛顿第一定律分析问题 难 点 应用牛顿第一定律分析问题的具体思路如下： 1.研究对象的确定：依据问题情境选择研究对象，研究对象可以是单一物体，也可以是多物体系统； 2.运动状态的变化：明确物体（系统）原先的运动状态，分析物体（系统）受力后的运动状态变化，明确 不受力的“部分”运动状态不变化； 3.模型的简化：把握问题本质，将复杂的实际情境简化为熟悉的物理模型，更易于解题. 重难点突破 17 例1 [2025 ·四川眉山一模] 如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器顶部悬挂一只铁 球，在底部拴住一只乒乓球，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 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 【解析】如图所示，比较铁球和同体积的“水球”，小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和“水 球”都“想”保持原有的静止状态，但铁球比同体积的“水球”的质量大，惯性大，铁球的运动状态难 改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，所以小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左 运动；比较乒乓球和同体积的“水球”，同理可知，由于同体积的“水球”比乒乓球的质量大，惯性 大，“水球”的运动状态更不容易改变，“水球”由于要保持原来的静止状态，把乒乓球“挤到”前方，所以乒乓球 相对于小车向右运动，故A正确，B、C、D错误（技巧：物体处在液体中，当处在容器中的液体加速运动时， 若物体的密度大于液体的密度，则物体将向与加速度相反的方向运动，若物体的密度小于液体的密度，则物体 将向与加速度相同的方向运动，若物体的密度等于液体的密度，则物体与液体相对静止）. 18 基础应用 题型1 伽利略理想实验 【题型分析】“三谈”伽利略理想实验 （1）谈“理想”:①接触面不可能绝对光滑；②水平面不可能做得无限长. （2）谈“实验”:理论实验，非真实的科学实验. （3）谈“魅力”:伽利略“理想实验”的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法，在实验事实的基 础上进行合理外推. 题型方略 19 例1 在研究物体运动的原因时，伽利略设计了理想斜面实验，某同学按照伽利略的方法进行实验并现场拍摄频 闪照片，如图所示.下列说法中正确的是( ) B A.实验中，小球是从右侧斜面滚下，“冲”上左侧斜面 B.小球在斜面上运动的加速度比在斜面 上的大 C.小球在斜面和斜面上的最高点是等高的 D.小球在水平面 上的运动是匀速的 【解析】实验中，小球是从左侧斜面滚下，“冲”上右侧斜面，故A错误；小球每次都从左侧斜面由同一高度滑 落，到达斜面底时速度相同，由图可知，小球在斜面上运动的距离比在斜面 上运动的距离短，根据 可知，小球在斜面上运动的加速度比在斜面 上的大，故B正确；由于实验过程中不可能没有摩 擦力，小球在斜面和斜面上的最高点不可能是等高的，故C错误；同理可知，小球在水平面 上的运动是减 速运动，故D错误. 20 1-1.[2026·辽宁锦州] （多选）科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作 用.下列说法符合历史事实的是( ) BCD A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变 B.伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去 C.笛卡尔指出，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，既不停下来也不 偏离原来的方向 D.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 【解析】亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论，一旦物体具有 一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，B正确；笛卡尔指出，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，既不停下来也不偏离原来的方向，C正确；由牛顿第一定 律知，D正确. 21 题型2 对牛顿第一定律的理解 例2 下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是( ) D A.由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态 B.处于静止状态或匀速直线运动状态的物体，一定不受任何外力作用 C.伽利略理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因 D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了物体运动状态改变的原因 【解析】物体只有在不受力的作用或合外力为零时，才能保持静止状态或匀速直线运动状态，故A错误；处于 静止状态或匀速直线运动状态的物体，可能不受外力作用，也可能受到外力的作用，但合外力为零，故B错误； 伽利略的理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因，但不能说明力是改变物体运动状态的原因，故C错 误；牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了物体运动状态改变的原因，故D正确. 22 2-1.下列说法正确的是( ) B A.伽利略理想斜面实验的结论是完全基于实验事实得出的 B.伽利略理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因 C.牛顿第一定律（惯性定律）反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此物体只在不受外力时才有惯性 D.牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的 【解析】伽利略理想斜面实验的结论是在实验事实基础上经过科学推理得出的，不能完全通过实验完成，但它 是正确的，故A错误；同理，故D错误；伽利略理想斜面实验证明了力不是维持物体运动状态的原因，故B正确； 牛顿第一定律（惯性定律）反映了物体不受外力作用时的运动规律，物体在任何情况下都有惯性，与是否受力 无关，故C错误. 23 题型3 对惯性概念的理解 例3 如图所示为月球车的示意图，当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时，下面判 断正确的是( ) C A.在地面运动时的惯性较大 B.在月面运动时的惯性较大 C.在地面和月面上运动时的惯性一样大 D.在地面运动时的质量较大 【解析】惯性的大小仅与物体的质量有关，与物体的运动状态与空间位置无关，所以当该月球车分别在地面和 月面以相同的速率行驶时惯性是一样大的，故A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，不随物体的空间位 置改变，故D错误. 24 3-1.大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动（如图甲），为了防止油涌动导致车体重心急剧变化带来的危 害，在油罐车内部设置了一些固定挡板（如图乙）.下列说法错误的是( ) B 甲 乙 A.油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧 B.油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动 C.油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动 D.油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板，油也几乎不会涌动 【解析】由于惯性，油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的 质量，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性，油向前剧烈涌动，设置挡板并不能改变油 的惯性，但能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使 没有挡板，油也几乎不会涌动，故D正确. 25 高分进阶 题型4 应用牛顿第一定律分析问题 【解题通法】 26 例4 如图所示，一个劈形物体 （各面均光滑）放在固定的斜面上，上表面水平，在其上表面放 一个光滑小球.劈形物体 由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( ) B A.沿斜面向下的直线 B.竖直向下的直线 C.无规则的曲线 D.垂直斜面的直线 【解析】牛顿第一定律内容为“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”，劈形物体各表面均光滑，小球也光滑，故小球在水平方向不受外力作用，水平方向运动状态不变 （点拨：分析物体运动的基础是受力分析），即水平方向不会发生运动，仅沿竖直方向运动，故B正确. 27 4-1.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、的、两个物块随车一起以 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( ) D A.与 可能会相碰 B.与不可能会相碰，因为的质量较小，惯性较小，比 的速度更大 C.由于的质量较大，惯性较大，、间的距离逐渐减小，直至与 相碰 D.由于惯性，、均保持的速度做匀速运动，与 不会相碰 【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 的速度不变而继续做匀速运动，不会相碰，故D正确. 28 A组 学业基础 1.［知识点1][2026·江苏学情检测]伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合， 可大致表示其实验和思维的过程如图中甲、乙、丙、丁所示．对这一过程的分析，下列说法正确的是( ) C A.伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 B.丁是实验现象，甲、乙、丙是经过合理外推得到的结论 C.运用甲实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量 D.运用丁实验，可“放大”重力的作用，使时间更容易测量 随堂夯实 29 【解析】伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上 合理进行理想化的推理，A错误；甲、乙、丙均是实验现象，丁是经过合理外推得到的结论，B错误； 伽利略没有直接利用自由落体运动进行实验（关键点：由于伽利略时代靠滴水计时，所以不能精确测量 自由落体所用的时间），而是让铜球沿阻力较小的斜面滚下，“冲淡”重力的作用，使铜球沿斜面下滑 的时间增加，更容易测量，C正确，D错误． 30 2.［知识点3]如图所示为高速照相机连拍的自行车极限运动中某运动员在空中的情形， 为该运动员运动的最高 点.关于这个情形下列说法正确的是( ) C A.运动员能在空中运动一段距离，是靠空气推力维持的 B.运动员在空中运动的过程中，其惯性先变小后变大 C.运动员做曲线运动说明力是改变物体运动状态的原因 D.若运动员运动到点时所有外力都消失，则运动员立即沿 方向竖直下落 【解析】运动员能在空中运动一段距离，是由于惯性，不是靠空气的推力维持，故A错误；运动员在空中运动 的过程中，因质量不变，则其惯性不变，故B错误；运动员做曲线运动说明力是改变物体运动状态的原因，故C 正确；若运动员运动到点时所有外力都消失，则运动员会沿 方向做匀速直线运动，故D错误. 31 3.［知识点2]（多选）小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机，在旅途中用它拍下了火车内桌面上塑料杯不同瞬间的 状态，如图甲、乙、丙所示，则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是( ) AC 甲 乙 丙 A.图甲中火车在匀速运动，图乙中火车突然向左加速，图丙中火车突然向左减速 B.图甲中火车在匀速运动，图乙中火车突然向右加速，图丙中火车突然向左加速 C.图甲中火车在匀速运动，图乙中火车突然向右减速，图丙中火车突然向右加速 D.图甲中火车在匀速运动，图乙中火车突然向左加速，图丙中火车突然向右减速 32 【解析】图甲中，塑料杯相对于桌面的运动状态没有发生改变，说明此时火车在匀速运动或处于静止状态；图 乙中，塑料杯向右倾倒，说明火车突然向左加速（或向右减速），因为火车突然向左加速（向右减速）时，塑 料杯的下部由于摩擦也随着加速（减速），而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以会向右倾倒；图丙中， 塑料杯向左倾倒，说明火车突然向左减速（或向右加速），因为火车突然向左减速（向右加速）时，塑料杯的 下部由于摩擦也随着减速（加速），而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以会向左倾倒.综上可知，图甲 中火车在匀速运动（或静止），图乙中火车突然向左加速（或向右减速），图丙中火车突然向左减速 （或向右加速），故选A、C. 33 B组 应考能力 4.［知识点2]（多选）在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗.若 突然发现碗中的水向右洒出，如图所示.则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的 是( ) BD A.小车可能匀速向左运动 B.小车可能突然向左加速运动 C.小车可能突然向左减速运动 D.小车可能突然向右减速运动 【解析】若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随小车开始向左加速，根据牛顿第一定律可知， 碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向右洒出，故A错误，B正确；若小车突 然向左减速运动，碗随小车一起开始向左减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性，仍保持向左的匀速运动， 水相对于碗向左运动，水向左洒出，故C错误；若小车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随小车开始 向右减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向 右洒出，故D正确. 34 5.［知识点2]一列以速度匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上 处有一相对桌面静止的小球.由于列车运动 状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图所示（俯视图）的虚线从点运动到 点，则说明列车是减速且在向 北转弯的图是( ) C A. B. C. D. 【解析】列车做减速运动，小球由于惯性相对于桌面向前运动，即向左运动，B、D错误；列车向北转弯，由于 惯性，小球相对于桌面向南运动，C正确，A错误. 35 6.［知识点2、3]一仪器中的电路如图所示，其中是质量为（ 较大）的一个钨块，将仪器固定在一辆汽车上， 试分析在汽车启动和刹车时，分别是哪个灯亮？ 【答案】汽车启动时绿灯亮，刹车时红灯亮 【解析】当汽车启动时，钨块由于惯性，要保持原来的静止状态，因而相对汽车向后运动，将绿灯与电源接通， 绿灯亮.同理可知,汽车刹车时红灯亮. 36 $