（人教版）必修第一册高一物理同步讲练测专题4.1 牛顿第一定律（讲）（原卷版）

专题4.1牛顿第一定律【讲】一．讲核心素养物理观念：明确惯性概念和牛顿第一定律的内容。科学思维：深入理解力和运动的关系。科学探究：知道伽利略理想实验及推理方法。科学态度与责任：能用惯性知识解释有关现象。二．讲考点与题型【考点一】理想实验的魅力1．伽利略的理想实验(1)(实验事实)如图所示，两个斜面平滑地对接在一起，小球从一个斜面的某一高度自由滚下，在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等，伽利略分析高度的微小差别是由摩擦阻力引起的。(2)(科学推理)若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。(3)(科学推理)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。(4)(科学推理)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。2．伽利略理想实验的意义(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。(4)“理想实验”的研究方法在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。【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，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论。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，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动。(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)。(2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类。属于可靠事实的步骤是；属于理想化推论的步骤是。【素养提升】本题考查的核心素养是科学思维、科学探究及科学态度与责任。【规律方法】理解理想实验应注意的三点(1)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。(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验。(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的。【变式训练1】(2021·北京学业考试)(多选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验，装置为两个对接的斜面，让小球沿左边的斜面滑下，并滚上右边的斜面，然后改变右边斜面的倾角，重复操作，利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片，则()A．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，因此牛顿第一定律是实验定律B．由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小，因此证实了“物体的运动需要力维持”C．当右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，说明“如果没有外力的作用，小球将在水平面上永远运动下去”D．如果没有摩擦，小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度【考点二】牛顿第一定律1．运动状态变化的三种情况(1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动)(2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速圆周运动)(3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做曲线运动)2．对牛顿第一定律的理解(1)明确了惯性的概念牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明了物体所具有的一个重要的属性——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。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。(2)揭示了力和运动的关系牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。(3)反映了物体不受外力时的运动状态匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义。【例2】(2021·醴陵期末)关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是()A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接证明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【素养提升】本题考查的核心素养是物理观念及科学思维。【规律方法】力和运动的关系(1)力的作用效果是使物体发生形变或速度发生改变，而速度的改变就意味着物体的运动状态发生了改变，因此，力的作用效果是改变了物体的运动状态，也可以说“力是使物体运动状态改变的原因”．(2)力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．【变式训练1】．(2021·北京学业考试)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【变式训练2】．(多选)(2021·郑州高一检测)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D．飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态【例3】如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，若不考虑其他阻力，则两个小球()A．一定相碰 B．一定不相碰C．不一定相碰 D．无法确定【素养提升】本题考查的核心素养是物理观念及科学思维。【规律方法】应用牛顿第一定律解题步骤应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。【变式训练】．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，在其上表面放一个光滑小球m。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()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【考点三】对惯性的理解和应用1．惯性与质量(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．2．惯性与力(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，始终具有且与外界条件无关；力只有在物体间相互作用时才有，离开了物体就无所谓力．因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的．(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．对同一物体，力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．(3)惯性与物体的受力情况无关．惯性与力的区别可由下表反映惯性力物理意义物体保持匀速直线运动状态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量度有大小(无具体数值，也无单位)，无方向有大小、方向、作用点及单位3.惯性与速度(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的属性．(2)一切物体都具有惯性，和物体是否有速度及速度的大小无关．【例3】(2021·湖南邵阳学业水平考试)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，它们的惯性的大小一定相同【素养提升】本题考查的核心素养是物理观念及科学思维。【规律方法】1．惯性与惯性定律(1)惯性不是惯性定律．惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性．(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律．2．惯性的表现形式(1)在不受力的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态，有“惰性”的意思．(2)在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难改变．3．惯性现象的分析方法(1)明确研究对象原来的运动状态．(2)明确当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，这一部分的运动状态的变化情况．(3)该物体由于惯性将保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象．【变式训练1】月球表面上的重力加速度为地球表面上的重力加速度的eq\f(1,6)，同一个飞行器在月球表面上与在地球表面上相比较()A．惯性减小eq\f(1,6)，重力不变B．惯性和重力都减小为在地球表面时的eq\f(1,6)C．惯性不变，重力减小为在地球表面时的eq\f(1,6)D．惯性和重力都不变【变式训练2】(2021·渝中校级期末)下列关于惯性的说法中正确的是()A．物体惯性的大小仅由质量决定，与物体的运动状态和受力情况无关B．物体加速度越大，说明它的速度改变的越快，因此加速度越大的物体惯性越小C．行驶的火车速度大，刹车后向前运动距离长，这说明物体速度越大，惯性越大D．做自由落体运动的物体处于完全失重状态，因此做自由落体运动的物体无惯性三．讲知识体系四．课堂练习1．下列说法正确的是()A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用2．漫画中的情景在公交车急刹时常会出现。为提醒乘客注意，公交公司征集到几条友情提示语，其中对惯性的理解正确的是()A．站稳扶好，克服惯性B．稳步慢行，避免惯性C．当心急刹，失去惯性D．谨防意外，惯性恒在3．如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右水平拉动木块，小球的位置可能落在桌面上的哪点()A．A点 B．B点C．O点 D．无法确定4．如图所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力，则运动员()A．起跳时脚对滑板的作用力