2024屆高考物理大一輪復習：第四章 牛頓第一定律

第四章

L運動和力的關系

1牛頓第一定律

［學習目標I1.理解牛頓第一定律的內容和意義2明確慣性的概念，會用慣性解釋有關現(xiàn)象,

知道質量是慣性大小的唯一量度.

梳理教材夯實基礎

一、理想實驗的魅力

1.亞里士多德認為：必須有力作用在物體上,物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止

在某個地方.

2.伽利略的理想實驗

(1)斜面實驗：如圖所示，讓一個小球沿斜面從靜止狀態(tài)開始運動，小球將“沖”上另一個斜

面.如果沒有摩擦，小球將到達原來的高度.減小第二個斜面的傾角，小球運動的距離更長，

但所到達的高度相同.當?shù)诙€斜面最終變?yōu)樗矫鏁r，小球將永遠運動下去.

(2)推理結論：力不是(選填"是”或“不是”)維持物體運動的原因.

3.笛卡兒的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運

動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向.

二、牛頓第一定律

1.牛頓第一定律的內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面

的力迫使它改變這種狀態(tài).

2.慣性

(1)物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫作慣性.牛頓第一定律也被叫作慣鮭

定律.

(2)慣性是物體的固直屬性，一切物體都具有慣性.

三、慣性與質量

物體慣性大小僅與質量有關,質量是物體慣性大小的唯一量度,慣性大小與物體是否運動、

運動快慢等因素均無關.

。即學即用

I.判斷下列說法的正誤.

（1）伽利略的理想實驗是永遠無法實現(xiàn)的.（V）

（2）伽利略的理想實臉說明了力是維持物體運動的原因.（X）

⑶由牛頓第一定律可知，做加速直線運動的物體所受外力全部消失時，物體立刻靜

止.（X）

（4）物體從豎直向上運動的氣球上掉落后，立即向下運動.（X）

（5）速度越大，物體的慣性越大.（X）

（6）受力越大，物體的慣性越大.（X）

2.前進中的大巴車突然剎車時，乘客向傾倒；在勻速直線運動的火車上豎直跳起，

人會落在（選填“原來位置”“原位置前”或“原位置后”）.

答案前原來位置

探究重點提升素養(yǎng)

一、伽利略理想實驗

【導學探究】

在伽利略的斜面實驗的各個過程中（如圖所示），哪些可以通過實驗完成？哪些是推理得出

的？

答案小球由靜止狀態(tài)從斜面上滾下，可以滾上另一斜面，是實驗事實，可以通過實驗完成,

其余各個結論是由推理得出的，不可以通過實驗完成.

【知識深化】

1.理想實驗的推論

一切運動著的物體在沒有受到外力的時候，它的速度將保持不變，并且一直運動下去.

2.理想實驗的意義

（1）伽利略理想實驗是以可靠的實驗事實為基礎，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因

素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律.

（2）伽利略理想實驗是把實驗和邏輯推理相結合的一種科學研究方法.

【例1】理想實驗有時更能深刻地反映自然規(guī)律.如圖所示，伽利略設想了一個理想實驗，其

中有一個是實驗事實，其余是推論.

①減小第二個斜面的傾角，小球在這一斜面上仍然要達到原來的高度；

②兩個斜面對接，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面；

③如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放時的高度；

④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球將沿水平面做持續(xù)的勻速運動.

(1)請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列：(填數(shù)字序號).

(2)在上述的設想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論.下列關于事實和推

論的分類正確的是(填選項前的字母).

A.①是事實，②③④是推論

B.②是事實，①③④是推論

C.③是事實，①②④是推論

D.④是事實，①②③是推論

答案(1)②③①④(2)B

解析步驟②是理想實臉的實臉基礎，屬于可靠的事實，在此基礎上利用推理，先得到小球

不受阻力作用將上升到原來釋放時的高度的推論，再設想減小第二個斜面的傾角，小球在這

一斜面上仍然要達到原來的高度，繼續(xù)減小第二個斜面的傾角直至第二個斜面成為水平面，

得到小球將勻速運動的推論.所以正確的順序排列是②③①④，②是事實，①③④是推論.

二、牛頓第一定律

【導學探究】

如圖所示是冰壺在冰面上運動的情景.冰壺比賽過程中，運動員在冰壺前面擦掃冰面，可以

使表面冰層融化，形成一層薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行得更

遠.

(1)圖中的冰壺為什么會停下來？這說明了什么問題？

(2)試猜想如果冰壺不受外力作用將處于什么狀態(tài)？

(3)從(1)、(2)兩個問題中，我們能得到什么結論？

答案(1)冰壺停下來是因為受到了冰面的摩擦力的作用.說明力是改變物體運動狀態(tài)的原

因.

(2)冰壺原來靜止，不受外力作用時，仍然靜止；冰壺原來運動，不受外力作用時將保持勻速

直線運動狀態(tài).

(3)物體不受外力作用或所受合力為零時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài).

【知識深化】

1.運動狀態(tài)改變即速度發(fā)生變化，有三種情況：

(1)速度的方向不變，大小改變.

(2)速度的大小不變，方向改變.

(3)速度的大小和方向同時改變.

2.對牛頓第一定律的理解

(1)定性揭示了力和運動的關系：

①力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因.

②物體不受外力時的運動狀態(tài)：勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài).

(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性.因此牛頓第一定律也叫慣性定律.

(3)牛頓第一定律是牛頓在總結前人工作的基礎上得出的，是在理想實驗的基礎上加以科學抽

象和邏輯推理得到的，但其得到的一切結論經(jīng)過實踐證明都是正確的.

(4)牛頓第一定律無法用實驗直接驗證.它所描述的是一種理想狀態(tài)，即不受外力的狀態(tài).

【例2】(2021?吉林油田高級中學高一期中)關于牛頓第一定律，下列說法中正確的是()

A.牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”的基礎上總結出來的

B.不受力作用的物體是不存在的，故牛頓第一定律的建立毫無意義

C.牛頓第一定律表明，力是維持物體運動的原因

D.物體不受力的作用一定處于靜止狀態(tài)

答案A

解析牛頓第一定律是在伽利略“理想實臉”的基礎上總結出來的，故A正確；不受力作用

的物體是不存在的，合力為零的物體也適用于牛頓第一定律，故B錯誤；牛頓第一定律表明，

力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故C錯誤；物體不受力的作用也可能處于勻速直線運動狀態(tài)，

故D錯誤.

針對訓練(多選)關于牛頓第一定律的理解正確的是()

A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律

B.不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變

C.在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊的運動

D.奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)

答案ABD

解析牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態(tài)，即總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止

狀態(tài)，A、B正確；牛頓第一定律揭示了力和運動的關系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，

而不是維持物體運動狀態(tài)的原因，在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于摩擦力的作

用改變了木塊的運動狀態(tài)；奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用而改變

了原來的運動狀態(tài)，C錯誤，D正確.

三、慣性

【導學探究】

(1)如圖所示，公交車在運行時突然急剎車，車內乘客身體為什么會向前傾倒？

（2）“同一物體在地球上的重力比在月球上大，所以物體在地球上的慣性比在月球上大”，這

種說法對嗎？為什么？

答案（1）乘客隨車一起運動，當急剎車時，車停止運動，乘客的下半部分受到車的摩擦力作

用也隨車停止運動，而上半部分由于要保持原來的運動狀態(tài)，故向前傾倒.

（2）不對.慣性大小只與質量有關，與位置無關.雖然物體在地球上的重力比在月球上大，但

物體的質量不變，即慣性不變.

【知識深化】

I.慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性.

2.物體慣性的大小由質量決定，與物體的運動狀態(tài)無關，與是否受力無關，與物體的速度大

小無關.

3.慣性的表現(xiàn)

（1）在不受力的條件下，慣性表現(xiàn)出維持其原來運動狀態(tài)的“能力”，有“惰性”的意思.

（2）在受力的條件下，慣性的大小表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度.質量越大，慣性越大，運

動狀態(tài)越難改變.

【例3】（2022?無錫市高一期末）關于慣性，下列說法正確的是（）

A.汽車的速度越大，它的慣性就越大

B.同一物體運動時的慣性大于靜止時的慣性

C.各種機床的底座做得很笨重，目的是增大慣性

D.“嫦娥五號”衛(wèi)星在地球上的慣性與它繞月球飛行時的慣性不同（燃料消耗忽略不計）

答案C

解析物體的慣性大小與物體的質量有關，質量不變慣性不變，與運動狀態(tài)無關，與所處的

地理位置無關，A、B、D錯誤；各種機床的底座做得很笨重，目的是增大慣性，使其靜止的

狀態(tài)不易改變，C正確.

【例4】（多選）在水平路面上有一輛勻速行駛的小車，小車上固定著盛滿水的碗.若突然發(fā)現(xiàn)

碗中的水向右灑出，如圖所示，則關于小車在此種情況下的運動，下列描述正確的是（）

A.小車勻速向左運動

B.小車可能突然向左加速運動

C.小車可能突然向左減速運動

D.小車可能突然向右減速運動

答案BD

解析若小車勻速向左運動，小車、碗、水速度相同且不變，三者無相對運動，水不會灑出，

選項A錯誤；若小車原來向左勻速運動，突然開始向左加速運動，碗隨小車開始向左加速，

根據(jù)牛頓第一定律可知，碗中的水由于慣性仍保持原來的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右運

動，水向右灑出，選項B正確；若小車突然向左減速運動，碗隨小車一起開始向左減速，根

據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性，仍保持向左的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向左運動，水

向左灑出，選項C錯誤；若小車原來向右勻速運動，突然向右減速運動，碗隨小車開始向右

減速，根據(jù)牛頓第一定律可知，水由于慣性仍要保持向右的勻速運動狀態(tài)，水相對于碗向右

運動，水將向右灑出，選項D正確.

課時對點練

；基礎對點練

考點一對牛頓第一定律的理解

1.如圖所示為現(xiàn)代人在實驗室所做的伽利略斜面實驗的頻閃照片的組合圖，實驗中把小球從

左側斜面的某個位置由靜止釋放，它將沖上右側斜面，頻閃照片顯示小球在右側斜面運動過

程中相鄰的兩個小球間的距離依次減?。蝗绻覀刃泵孀兂伤?，頻閃照片顯示小球在右側

斜面運動過程中相鄰的兩小球間的距離幾乎相等.對于這個實驗，以下敘述正確的是（）

A.小球沖上右側斜面后做減速運動，表明“力是維持物體運動的原因”的結論是正確的

B.小球最終也會在右側水平面上停下來，表明“力是維持物體運動的原因”的結論是正確

的

C.因為沒有絕對光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦力，小球將在水

平面上永遠運動下去”的結論是荒謬可笑的

D.上述實驗表明“如果沒有摩擦力，小球將在水平面上永遠運動下去”的結論是正確的

答案D

解析小球沖上右側斜面后做減速運動，表明“力是維持物體運動的原因”的結論是錯誤的，

故A錯誤：小球最終也會在右側水平面上停下來，是由于受到摩擦力的作用，故B錯誤；因

為沒有絕對光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦力，小球將在水平面上

永遠運動下去”的結論是一種理想的推論，但是卻有著非常重要的現(xiàn)實意義，它開創(chuàng)了研究

物理問題的新的方法，該結論是正確的，故C錯誤，D正確.

2.下列說法正確的是（）

A.牛頓第一定律是科學家憑空想象出來的，沒有實驗依據(jù)

B.牛頓第一定律無法用實驗直接驗證，因此是不成立的

C.理想實驗的思維方法與質點概念的建立一樣，都是一種科學抽象的思維方法

D.由牛頓第一定律可知，物體的運動需要力來維持

答案C

解析牛頓第一定律是在理想實驗的基礎上經(jīng)過合理歸納總結出來的，但無法用實驗來直接

驗證，但其結論是正確的，故選項A、B錯誤；理想實臉的思維方法與質點概念的建立相同，

都是突出主要因素、忽略次要因素的科學抽象的思維方法，故選項C正確；物體的運動不需

要力來維持，故選項D錯誤.

3.（2022?哈爾濱市第三十二中學高二期末）一個做勻加速直線運動的物體，在運動過程中，若

所受的一切外力都突然消失，則由牛頓第一定律可知，該物體將（）

A.立即靜止

B.改做勻速直線運動

C.繼續(xù)做勻加速直線運動

D.改做變加速直線運動

答案B

解析根據(jù)牛頓第一定律可知，一切物體總保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非有

力來改變這種狀態(tài)，所以當物體所受的一切外力都突然消失時，物體之后的運動狀態(tài)將保持

不變，將以該時刻的瞬時速度做勻速直線運動，故B正確.

考點二慣性的理解與應用

4.下列關于慣性的說法正確的是（）

A.人走路時沒有慣性，被絆倒時有慣性

B.百米賽跑到達終點時不能立即停下來是由于慣性，停下來后就沒有慣性了

C.物體沒有受外力作用時有慣性，受外力作用后慣性被克服了

D.物體的慣性與物體的運動狀態(tài)及受力情況均無關

答案D

解析慣性是物體的固有屬性，物體在任何情況下都有慣性，且慣性的大小與物體的運動狀

態(tài)及受力情況均無關，它僅取決于物體的質量，因此A、B、C錯誤，D正確.

5.關于物體的慣性，以下說法正確的是（）

A.物體的運動速度越大，物體越難停下來，說明運動速度大的物體慣性大

B.汽車突然減速時，車上的人向前傾，拐彎時人會往外甩，而汽車勻速前進時，車上的人

感覺平穩(wěn)，說明突然減速和拐彎時人有慣性，勻速運動時人沒有慣性

C.在同樣大小的剎車力的作用下，超載車更不容易停下來，是因為超載車慣性大

D.在沿長直水平軌道勻速運動的火車上，門窗緊閉的車廂內有一人向上跳起后，發(fā)現(xiàn)落回

原處，這是因為人跳起后，車繼續(xù)向前運動，人落下后必定向后偏些，但因時間太短，偏后

距離太小，不明顯而己

答案c

解析物體的慣性大小只由質量決定，與物體的速度大小無關，A錯誤；一切物體都具有慣

性，不論物體處于加速、減速還是勻速運動狀態(tài)，B錯誤；超載車質量大，保持原來運動狀

態(tài)的本領強，慣性大，C正確；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于慣性，人

在水平方向的速度不變，與車速相同，因此仍落在車廂內原處，D錯誤.

6.（2022?北京市豐臺區(qū)高一期末）為了車輛的行駛安全，《中華人民共和國道路交通安全法實

施條例》中有以下規(guī)定.遵守以下哪條規(guī)定能夠減小突發(fā)事故時車輛及駕乘人員的慣性（）

A.機動車載物嚴禁超載

B.機動車不得超過限速標志標明的最高時速

C.飲酒后不得駕駛機動車

D.駕乘人員應當按規(guī)定使用安全帶

答案A

解析慣性只和物體的質量有關，與其他物理量無關，質量越小慣性越小，嚴禁超載，減小

機動車的總質量，可以減小慣性，A正確.

能力綜合練

7.（2022?上海奉賢區(qū)致遠高級中學高一期末）下列選項是四位同學根據(jù)圖中駕駛員和乘客的身

體姿勢，分別對向前運動的汽車運動情況作出的判斷，其中正確的是（）