2024-2025学年人教高中物理同步讲义练习必修一4.1 牛顿第一定律 （原卷版）（人教版2019必修第一册）

4.1牛顿第一定律学习目标学习目标课程标准学习目标1．知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法。2．理解牛顿第一定律的内容及意义。3．理解惯性的概念，会解释惯性的有关现象。4．能够应用牛顿第一定律分析求解问题。1、通过阅读或者查阅资料等途径了解牛顿第一定律的发现过程，体会人类认识事物本质的曲折过程，培养学生严谨的科学态度。2、能准确叙述牛顿第一定律的内容，并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解。3、了解伽利略关于运动和力的关系的认识，了解他的理想实验和相应的推理过程，领会实验加推理的科学研究方法，培养学生科学推理和想象能力。4、能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。002预习导学课前研读课本，梳理基础知识：一、运动与力的关系”的历史认知1.亚里士多德认为：必须，物体才能运动；没有力的作用，物体就要.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.减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度当第二个斜面放平，小球将(2)推理结论：力(填“是”或“不是”)维持物体运动的原因.实验事实让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个对接的斜面推理1如果没有摩擦力，小球将上升到原来的高度.推理2如果减小第二个斜面的倾斜度，小球会通过更长的路程，仍然可以达到原来的高度.推理3继续减小第二个斜面的倾斜度，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而将沿水平面持续运动下去.实验结论力不是维持物体运动的原因.实验的意义①伽利略用“实验+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研究中的基层地位；③揭示了力不是维持物体运动的原因.3.笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以运动，既不停下来也不偏离原来的方向.二、牛顿第一定律1．内容一切物体总保持状态或状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．2．意义(1)指出力不是物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生的原因．(2)指出了一切物体都有，因此牛顿第一定律又称．3．惯性(1)定义：物体具有保持原来状态或状态的性质．(2)量度：是物体惯性大小的唯一量度，的物体惯性大，的物体惯性小．(3)普遍性：惯性是物体的属性，一切物体都有惯性．与物体的运动情况和受力情况无关．（二）即时练习：【小试牛刀1】中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”．这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是()A．力是维持物体运动的原因B．力是物体位移变化的原因C．力是物体位置变化的原因D．力是物体运动状态改变的原因【小试牛刀2】我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考探索。根据所学知识分析，下列说法正确的是（）A．“力，刑（形）之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因B．“强努之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度减小而减小C．“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作用力的效果可以相互抵消【小试牛刀3】(多选)在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是()A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速003探究提升【问题探究1】伽利略的理想斜面实验(1)事实:AB、BC是两个对接的斜面，让小球从M斜面上某高度处由静止滚下。小球将滚上BC斜面，所达到的高度略低于在AB上释放时的高度。推理1：如果斜面光滑，小球将上升到原来择放时的高度.推理2：减小右侧斜面的倾角(如BD、BE)，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BF)，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。（3）结论:物体的运动不需要力来维持。总结：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.谈“实验"：理论实验,非真实的科学实验。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。【典型例题1】伽利略曾用如图甲所示的“理想实验”研究力与运动的关系，用图乙所示的实验研究自由落体运动．下列说法正确的是（）A．图甲中，完全没有摩擦阻力的斜面实际存在，因此该实验可实际完成B．图甲实验中，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持C．图乙实验直接验证了自由落体运动的速度是均匀变化的D．图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使运动时间变长，便于测量【典型例题2】大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动（如图1），为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板（如图2）。则下列说法正确的是（）A．油罐车向前启动时，由于惯性，油罐内的油将向前涌动B．油罐车内设置挡板，减小了油罐内的油的惯性C．油罐车在变速行驶过程中容易涌动，是油罐内的油惯性不断变化引起的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【对点训练1】伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图（a）、（b）分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是（）A．图（a）通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动B．图（a）中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易C．图（b）中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成D．图（b）伽利略通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持【对点训练2】伽利略在研究自由落体运动时，设计了如图所示的斜面实验，下列关于这个实验的说法正确的是（）A．伽利略认为小球沿斜面的运动是自由落体运动B．伽利略让小球从斜面上滚下来用来“冲淡”重力C．斜面倾角一定时，让小球从斜面上静止滚下，测得，说明小球做匀变速运动D．伽利略将实验和逻辑推理结合起来，推出自由落体运动是匀变速运动【问题探究2】对牛顿第一定律的理解与应用1．牛顿第一定律：牛顿第一定律不是实验定律，它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论；物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件，其实际意义是物体受到的合外力为零．2．惯性：惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大．3．惯性的两种表现形式(1)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．(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)．【典型例题3】如图甲和乙，是踩香蕉皮摔倒和一名骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的照片。下面是从物理的角度去解释这两种情境，其中正确的是（）A．甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了原因B．乙图中人和车摔倒是因为雨天路面太滑造成的C．踩香蕉皮摔倒是因为下半身速度大于上半身的速度造成的D．自行车行驶速度越大，其惯性越大，所以造成人车倒地现象【典型例题4】2021年8月8日，东京奥运会闭幕，中国运动健儿们取得了优异的成绩，如图是他们在运动赛场上的一些运动场景。下列有关说法正确的是（）A．甲图中举重运动员比赛时手上会抹些镁粉，这是为了减小手和杆之间的摩擦B．乙图中乒乓球运动员把乒乓球用力击出，球的速度改变，说明力可以改变物体的运动状态C．丙图中运动员赛跑冲过终点后，还会继续前行，这是因为运动员受到了惯性的作用D．丁图中运动员游泳过程中，运动员手对水的作用力和水对手的作用力是一对平衡力【对点训练3】春秋时期齐国人的著作《考工记辀人篇》中有“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马拉车的时候，马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，这一现象说明了车具有惯性，下列关于惯性的说法正确的是A．马对车的力越大，车的惯性越大B．车的速度越大，惯性越大C．车的质量越大，惯性越大D．车的惯性与质量无关【对点训练4】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）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【问题探究3】惯性与质量 1.惯性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。惯性是牛顿第一定律的表现方式，“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”揭示了物体的一个固有属性--惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。2.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。例如，冰壶在冰面运动时，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变。(2)当物体受到外力作用时，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，静止的篮球比静止的汽车更容易运动起来。3.惯性的量度(1)质量是物体惯性大小的唯一量度，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。(2)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。例如，同样一辆汽车,停在车库时与在高速公路上行驶时，运动状态、受力情况及所处位置均发生了变化，但质量不变，惯性就不变。【典型例题5】关于惯性的下列说法，正确的是（）A．球由静止释放后加速下落，说明力改变了惯性B．物体随着“神舟十一号”飞船进入太空，其惯性将消失C．投掷出去的标枪靠惯性向远处运动D．物体沿水平面滑动，速度越大滑行的时间越长，说明速度大惯性就大【典型例题6】质量分别为m1、m2的两个物体甲与乙放在表面光滑且足够长的木板上，随木板一起以水平向右的相同速度沿同一直线做匀速直线运动，当木板突然停止时，以下说法正确的是（）A．若m1>m2，甲将与乙发生碰撞B．若m1<m2，甲将与乙发生碰撞C．保有当m1=m2，甲与乙才不会碰撞D．无论甲与乙的质量有关系如何，它们始终不会碰撞【对点训练5】（多选）在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是()A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速【对点训练6】如图所示，楔形物体的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上。在的水平上表面放一光滑小球，后释放，则小球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．无规则的曲线 D．抛物线004体系构建005记忆清单1．牛顿第一定律：牛顿第一定律不是实验定律，它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论；物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件，其实际意义是物体受到的合外力为零．2．惯性：惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大．3．惯性的两种表现形式(1)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．(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)．4.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发生改变.5.揭示了运动和力的关系：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，即力是产生加速度的原因；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；牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的.00601强化训练1．春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动，这是关于惯性最早的记述。下列说法正确的是（）A．“马力既竭”时马没有了惯性 B．“马力既竭”时车的惯性不变C．马的拉力越大，车的惯性越大 D．马车速度越大，车的惯性越大2.如图甲所示，随着人们的生活水平的提高，房车旅游逐渐成为时尚。图乙为固定在房车中的一张桌子，桌上固定着一个盛满水的透明容器，容器的顶部刚好有一个气泡；另一蓝色玻璃球也放在水平桌面上（不固定）。若坐在旁边沙发上休息的人突然发现气泡开始相对桌面向右运动时，下列现象和判断可能正确的是（）A．玻璃球同时相对桌面向右运动，断定房车正在加速后退B．玻璃球同时相对桌面向右运动，断定房车正在减速后退C．玻璃球同时相对桌面向左运动，断定房车正在加速前进D．玻璃球同时相对桌面向左运动，断定房车正在减速前进3.下列事例中，利用了物体的惯性的是（）A．①② B．③④C．①④ D．②③4.如图是乒乓球比赛中的场景，下列说法正确的是（）A．乒乓球速度越大，惯性越大B．击球时，球和拍都会发生弹性形变C．球在空中运动时，运动状态不变D．球被水平击出后，若所受外力全部消失，球将立即竖直下落5.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，P为该运动员运动的最高点。关于这个现象下列说法正确的是（）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．若运动到P点时所有外力都消失，则立即沿PA方向竖直下落6.关于力与运动，下列说法正确的是（）A．伽利略通过理想斜面实验说明了力是维持物体运动的原因B．物体不受力或者所受合外力为零时，物体一定处于静止状态C．牛顿在伽利略研究成果的基础上总结出了牛顿第一定律D．物体的速度越大，其所具有的惯性就越大7.（多选）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。惯性能解释日常生活中的许多现象。下面几个生活实例，不是利用惯性的是（）A．除去衣服上的灰尘时，需用力拍打衣服 B．小型客车前排乘客需要系安全带C．跳远运动员起跳前需要助跑 D．苹果从树上落下8．交通部门提醒大家“雪天路滑，请注意交通安全！”下列关于冰雪道路的说法错误的是（）A．“雪天路滑”是指下雪后物体与地面间的接触面变光滑了B．同一车辆在冰雪地面上行驶比在没有冰雪的路面上行驶惯性大一些C．冰雪地面行车必须慢速驾驶，主要是为了防止由于惯性带来的危险D．人在冰雪地面行走时容易摔倒，其原因与惯性有关9.羽毛球因为简单易学，老少皆宜，从而被广大人民群众喜爱，下列与羽毛球运动有关的说法中，正确的是（）A．运动员在发球时，球拍对羽毛球的力和羽毛球对球拍的力大小相等B．如果羽毛球在上升过程中受到的力全部消失，羽毛球将静止C．羽毛球在下落过程中，速度变快，惯性变大D．羽毛球在接触球拍后方向改变，说明力是使物体运动的原因10．（多选）如图所示，某次冰球比赛中，运动员用冰球杆沿不同方向击打冰球上的不同部位，冰球的运动状态随之发生改变。这个事例说明（）A．力可以改变物体的运动状态 B．力的作用效果与力的方向有关C．力的作用效果与力的作用点无关 D．物体的运动需要力来维持11．（多选）在静止的列车上，有两个注满水的容器，容器中分别用细线系着铁球和乒乓球，在列车启动的过程中，小球所处状态表示正确的是（图中箭头表示启动方向）（）A． B．C． D．12.我国高铁列车在运行过程中十分平稳。某列高铁列车沿直线进站时，车厢内水平桌面上水杯内的水面形状可能是()