2023-2024学年粤教版必修第一册 第四章　第一节　牛顿第一定律 课件（56张）

第一节牛顿第一定律核心素养目标物理观念(1)了解伽利略关于运动和力的关系的认识。(2)能准确叙述牛顿第一定律的内容。(3)知道质量是物体惯性大小的量度。科学思维(1)能领悟理想实验的科学推理方法及其意义。(2)能对牛顿第一定律所揭示的运动和力的关系有较深刻理解。(3)能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度，会解释有关的惯性现象。科学态度与责任通过具体实例，体会生活中惯性的应用与防止，乐于将所学知识应用于日常生活。CONTENTS目录新知预览·抓必备素养浸润·提能力知能演练·重落实课时跟踪检测新知预览·抓必备高效学习夯基固本1知识点一人类对运动和力的关系的认识历程代表人物主要观点亚里士多德有力作用在物体上，物体才____；撤掉力，运动就____伽利略物体的运动不需要力来____笛卡尔如果没有其他原因，运动的物体将继续以________沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会______________运动停止维持同一速度偏离原来的方向知识点二牛顿的总结1．牛顿第一定律：一切物体总保持____________状态或____状态，直到有外力迫使它____这种状态为止。2．惯性：物体具有保持原来____________状态或____状态的性质，叫作惯性。牛顿第一定律又叫作____定律。3．意义(1)揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是使物体产生加速度的原因。(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——____。匀速直线运动静止改变匀速直线运动静止惯性惯性4．惯性与质量(1)决定物体惯性大小的物理量是它的____。质量大的物体惯性__。(2)质量：只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。质量大一辆货车在公路上行驶时，司机发现前面有异常情况，紧急刹车。货车在公路上又运行了较长一段距离才停下来。(1)货车从刹车到停下来的过程中，货车的运动状态不断发生变化。

()(2)地面对货车的摩擦阻力是改变货车运动状态的原因。

()(3)由于惯性，货车有保持匀速直线运动状态的趋势，所以刹车后，货车没有立即停下来，而是又向前运行了一段距离。

()(4)货车承载的货物越重，惯性越大。

()(5)货车行驶速度越大，惯性越大。

()√√√√×素养浸润·提能力互动探究重难突破2要点一伽利略理想斜面实验的理解在伽利略的斜面实验中，当斜面变为水平面时，小球要达到原有高度将永远运动下去。在现实生活中可能发生吗？为什么？提示：不可能发生，因为在现实生活中，摩擦是不可能避免的。1．伽利略理想斜面实验的意义(1)伽利略用“实验和科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。(2)第一次确立了物理实验在物理学研究中的基础地位。(3)揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。2．真实实验与理想实验的比较真实实验真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验理想实验理想实验是一种思维活动，是从抽象思维中设想出来的、无法做到的实验【典例1】理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，如图所示。下面是关于该实验被打乱的步骤：①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。②图为两个对接的斜面，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。(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列__________(填写序号即可)。解析(1)理想实验的思想方法，即在实验事实的基础上，经过合理的想象，获取结论。针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④。②③①④

(2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，请问步骤②属于________________。解析步骤②属于可靠的实验事实。可靠的实验事实1．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。下列说法不符合历史事实的是(

)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．笛卡儿指出：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A

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：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，B正确；笛卡儿指出：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。2．关于伽利略的理想斜面实验的叙述正确的是(

)A．这个实验是凭空想象的B．这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的C．理想实验是一种不科学的方法D．理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验解析：理想实验是伽利略在实验事实的基础上，经过合理的想象得到的，所以实验方法是科学的，结论也是可靠的，故B正确，A、C、D错误。B

要点二牛顿第一定律的理解火车在某段东西方向的水平轨道上匀速行驶，某时刻发现杯子向西倾倒，火车可能如何运动？提示：可能向东加速，也可能向西减速。1．运动状态改变的三种情况(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发生改变。2．对牛顿第一定律的理解(1)提出了惯性概念定律的前半部分内容“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了所有物体普遍具有的一种属性——惯性，即物体保持匀速直线运动或静止状态，是本质属性，不需要条件。一切物体在任何情况下都具有保持匀速直线运动或静止状态的性质。因此，牛顿第一定律又叫惯性定律。(2)明确了力的作用效果定律的后半部分内容“直到有外力迫使它改变这种状态为止”，说明了力的作用效果可以改变物体的运动状态。定律中明确指出力可以改变物体的运动状态。(3)揭示了力和运动的关系牛顿第一定律指出物体不受外力时的运动规律，定律描述的只是一种理想状态，而实际中物体不受外力的作用的情况是不存在的，当物体所受到的合外力为零时，其效果跟不受外力的作用效果相同。力与运动的关系：运动不需要力维持，但运动状态的改变离不开力的作用。【典例2】如图所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在劈形物体上表面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球m在碰到斜面前的运动轨迹是(

)A．沿斜面向下的直线B．竖直向下的直线C．无规则直线

D．抛物线解析由于劈形物体M各面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力的作用，故小球m在水平方向上将保持“静止”状态；小球m在竖直方向上受到重力及物体M的支持力作用，当劈形物体从静止开始释放后，小球在碰到斜面前在竖直方向的运动状态也发生改变，所以小球的运动轨迹是竖直向下的直线，故选B。B|易错警示|关于牛顿第一定律的三点注意(1)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结出来的。

(2)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。(3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。(惯性参考系是指以相对地面静止或匀速直线运动的物体作为参考，简称惯性系)1．物体的运动状态改变了，不可能发生的是(

)A．速率不变 B．运动方向改变C．物体未受任何力 D．运动方向不变解析：物体的运动状态发生了变化，即速度发生了变化，可能是速度大小(即速率)变化，也可能是方向变化，还可能是大小和方向同时变化。物体的运动状态发生了变化，一定是因为物体受到了力的作用，故选C。C

2．(多选)关于牛顿第一定律的理解正确的是(

)A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律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，是由于没有外力维持木块运动的结果D．飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态ABD

解析：牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动状态或静止状态，故A正确；不受外力作用时，由于惯性的作用，物体的运动状态保持不变，故B正确；水平地面上的木块最终要停下来，是因为木块受到了摩擦力的作用，故C错误；力是改变物体运动状态的原因，故物体运动状态发生改变时，一定受到了外力的作用，飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态，故D正确。要点三惯性的理解1．惯性的大小(1)质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大；反之则越小。(2)惯性大小与物体运动状态(速度)、受力情况以及所处地理位置均无关。2．惯性的表现(1)不受力时，惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态。(2)受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变。【典例3】如图所示，一个盛水的容器固定在一辆小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，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)(

)解析

因为小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时，铁球相对于小车向左运动；同理，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球向右运动，选项A正确。AA．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1．如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，行李箱四周有一定空间。当公交车(

)A．缓慢起动时，两只行李箱一定相对公交车向后运动B．急刹车时，行李箱a一定相对公交车向前运动C．缓慢转弯时，两只行李箱一定相对公交车向外侧运动D．急转弯时，行李箱b一定相对公交车向内侧运动B

解析：缓慢起动的公交车具有向前的加速度，但加速度较小，若行李箱所受的静摩擦力足以提供该加速度，则行李箱可以相对公交车静止，A项错误；急刹车时，公交车的加速度较大，行李箱轮子受到公交车的静摩擦力较小，行李箱a一定相对公交车向前运动，B项正确；缓慢转弯时，公交车具有指向轨迹内侧的较小的加速度，当行李箱所受的静摩擦力足以提供其加速度时，行李箱相对公交车静止，C项错误；急转弯时，公交车的加速度较大，若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供其所需的向心力，则行李箱b做离心运动，即相对公交车向外侧运动，若行李箱b所受的静摩擦力足以提供其所需的向心力，则行李箱b相对公交车静止，D项错误。2．关于惯性的大小，下面说法中正确的是(

)A．两个质量相同的物体，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大B．在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C．推动地面上静止的物体，要比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以物体静止时惯性大D．两个质量相同的物体，不论速度大小如何，它们的惯性的大小一定相同解析：物体的惯性大小只与物体的质量有关，两个质量相同的运动物体，惯性大小相等，与速度和所处位置无关，故A、B、C错误，D正确。D

|要点回眸|知能演练·重落实内化知识巩固技能31．伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(

)A．物体运动的速度越大，其惯性越大B．没有力的作用，物体只能处于静止状态C．物体做变速运动时，没有惯性D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动解析：惯性是物体的固有属性，与物体的运动速度或加速度大小无关，没有力的作用，物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，故A、B、C错误，D正确。D

2．一天下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了。列车进站过程中(箭头表示列车进站的方向)，他发现水面的形状如选项图中的(

)解析：列车进站速度减小，由于惯性水相对玻璃窗向前运动，故C正确。C

3．某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则(

)A．此同学无法取出羽毛球B．该同学是在利用羽毛球的惯性C．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D．羽毛球会从筒的下端出来解析：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，羽毛球受到向下的摩擦力，是在利用羽毛球的惯性，故B正确。B

4．在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外，谷有瘪粒。为了将它们分离，农民常用一种叫作“风谷”的农具分选，如图所示，对它的分选原理描述错误的是(

)A．石子质量大惯性大，飞得最远B．草屑和瘪谷粒质量小，飞得最近C．草屑和瘪谷粒的惯性最大，飞得最近D．空气阻力作用使它们速度变化快慢不同解析：小石子、实谷粒、草屑和瘪谷粒，它们飞出时初速度基本相同，由于形状和大小不同，在飞行中受到的空气阻力的影响不同。一般来说，小石子受到的阻力的影响比草屑等杂物受到的阻力的影响要小，所以它们的速度变化快慢不同。草屑和瘪谷粒质量小，惯性小，速度变化快，故落点近；小石子质量大，惯性大，速度大小不易改变，速度变化得慢，故落点远。故A、B、D正确，C错误。C

课时跟踪检测41．下列关于伽利略的说法，正确的是(

)A．伽利略认为，在同一地点，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢B．伽利略猜想物体做自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了证明C．伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来D．伽利略的理想斜面实验，完全是理想的，没有以事实为基础C

解析：伽利略认为，在同一地点，重的物体和轻的物体应该下落得同样快，故A错误；伽利略猜想物体做自由落体运动的速度与下落时间成正比，但没有直接用实验进行证明，故B错误；伽利略斜面实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特的方法即在实验的基础上，进行理想化推理，伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来，故C正确；伽利略的理想斜面实验，是以斜面实验的事实为基础的，故D错误。2．图1、2分别表示伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究过程，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。下列说法正确的是(

)A．图1中通过对小球在斜面上运动的研究，合理外推得出小球自由落体运动是匀变速直线运动B．图1中先在倾角较小的斜面上进行实验，可以减小小球重力，使时间测量更容易C．图2中实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持D．图2中在左侧斜面上由静止释放小球，小球可运动到比释放点更高的位置A

解析：伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法准确记录自由落体的时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小很多，所用时间长得多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，得出小球自由落体运动是匀变速直线运动的结论，A正确，B错误；伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，C错误；题图2中在左侧斜面上由静止释放小球，小球不可能运动到比释放点更高的位置，D错误。3．如图所示的是小芸与同学们在“阳光体育活动”中训练排球时的情景，下列有关说法中正确的是(

)A．垫球时，手感觉疼，说明球与手之间的作用力是相互的B．球被垫起后，能继续向上运动，是因为球始终受到向上的力的作用C．球被垫起后，上升到最高点时，处于平衡状态D．球下落过程速度越来越大，说明球的惯性越来越大解析：垫球时，手感觉疼，说明球与手之间的作用力是相互的，故选项A正确；球在空中继续向上运动，是由于球具有惯性，球没有受到向上的力的作用，故选项B错误；球上升到最高点时，速度为零，处于瞬间的静止，但是由于受重力的作用会向下落，因此此时不是平衡状态，故选项C错误；球下落过程速度越来越大，是由于球在重力作用下向下加速运动，惯性不变，故选项D错误。A

4．目前，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”依然自然下垂B．车突然减速时，“手环”依然自然下垂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，所以向前偏，故B错误；若“手环”偏向右侧，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”出现的情况相反，所以车向左偏转，故C错误，D正确。D

5．根据牛顿第一定律可知，下列说法正确的是(

)A．静止的物体一定不受其他物体的作用B．物体受力才会运动，当外力停止作用后，物体会慢慢停下来C．物体运动状态发生变化，物体一定受到外力作用D．物体不受力的作用时运动状态也能改变解析：静止的物体可能不受其他物体的作用或受到平衡力的作用，故A错误；力是改变物体运动状态的原因，运动中的物体不受力时，会保持原来的运动状态，故B错误；物体运动状态发生改变时一定受到力的作用，故C正确；由牛顿第一定律可知，物体不受力的作用时，其运动状态一定不会改变，故D错误。C

6．下列说法正确的是(

)A．运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大B．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为火车静止时比运动时惯性大C．乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球惯性小的缘故D．物体受到的外力大，则惯性就小；受到的外力小，则惯性就大解析：一切物体都具有惯性，惯性大小仅由物体的质量决定，与外界因素(受力与否、受力的大小、运动状态以及所处环境)无关，故A、B、D错误；乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量很小，惯性小，运动状态容易改变，故C正确。C

7．对于一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是(

)A．采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明：可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B．“强弩之末，势不能穿鲁缟”，这表明强弩的惯性减小了C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性D．自行车转弯时，车手一方面要适当的控制速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的C

解析：惯性是物体的固有属性，大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与其他任何因素均无关，故A、B错误；摘下或加挂一些车厢，改变了质量，从而改变了惯性，故C正确；人和车的质量不变，则其惯性不变，故D错误。8．在列车的车厢内，有一个自来水龙头C。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解析：水滴下落时，水平方向保持原来的速度，若车匀速运动，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，而车的水平位移增大，故水滴可能落在A处，故选项B正确。B

9．2022年2月4日第24届冬奥会开幕式在北京举行。冰壶是冬奥会的正式比赛项目之一。冰壶从运动员手中离开后，还可以继续向前运动一段距离，如图所示，这是因为冰壶(

)A．不受力的作用B．受到一个向前的力C．在运动过程中合力为零D．具有保持原来运动状态的性质解析：冰壶被推出后不再受向前的推力，竖直方向受到的重力与支持力平衡，水平方向受到冰面对它的向后的摩擦力，故A、B、C错误；冰壶被推出后不再受推力，冰壶还可以继续向前运动一段距离，这是因为冰壶具有保持原来运动状态的性质，故D正确。D

10．同学们到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“∩”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中竖直向上弹出一小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中。下列说法正确的是(

)A．站在地面上看，小球运动的轨迹是直线B．小球相对于小