4.1 牛顿第一定律—人教版（2019）高中物理必修第一册学案

1、 1.牛顿第一定律目标体系构建明确目标·梳理脉络 【学习目标】1理解牛顿第一定律的内容及意义。2理解惯性的概念，会解释有关的惯性现象。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理·落实新知 知识点 1理想实验的魅力1力与运动关系的不同认识代表人物主要观点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_伽利略力不是_维持_物体运动的原因笛卡儿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_2伽利略的斜面实验：(1)理想实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，再让小球冲上第二个斜面，如果没

2、有摩擦，无论第二个斜面的倾角如何，小球达到的高度_相同_。若将第二个斜面放平，_小球将永远运动下去_。(2)实验结论：力不是_维持物体运动的原因_。知识点 2牛顿第一定律1内容：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外力迫使它改变这种状态。2力和运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是_改变_物体运动状态的原因。知识点 3惯性与质量1惯性：物体具有保持原来_匀速直线运动_状态或_静止_状态的性质叫作惯性。2惯性的量度：_质量_是物体惯性大小的唯一量度。预习自测 判一判(1)伽利略的理想实验是不科学的假想实验。(×)(2)笛卡儿认为若没有力作用，物

3、体的运动状态就不会改变。()(3)速度越大的物体，惯性越大。(×)(4)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。(×)(5)力无法改变物体的惯性。()(6)牛顿认为力的真实效应总是改变物体的速度，而不是使物体运动。()选一选如图为我国女子冰壶队的比赛画面，冰壶惯性的大小取决于冰壶的(D)A位置B速度C受力D质量解析：惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性的大小只与物体的质量有关，与运动状态无关，故选D。想一想请根据图中的情景，说明车子所处的状态，并对这种情景做出解释。答案：从图(1)可以看出，乘客向前倾，说明乘客相对车厢有向前运动的速

4、度，所以汽车在减速。从图(2)可看出，乘客向后倾，说明乘客有相对车厢向后运动的速度，说明汽车在加速。课内互动探究细研深究·破疑解难 探究对牛顿第一定律的理解情境导入_在足球场上，为了不使足球停下来，运动员带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球(如下图甲)。又如为了不使自行车减速，总要不断地用力蹬脚踏板(如下图乙)。这些现象不正说明了运动需要力来维持吗？那为什么又说“力不是维持物体运动的原因”？提示：这一问题，我们可以这样思考：如果足球不是在草地上滚动，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚动，它将会滚出比草地上远得多的距离，这说明了由于阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变，足球在草地

5、上滚动时所受阻力大，运动状态很快发生改变；足球在水泥地面上滚动时所受阻力小，运动状态改变得慢，但终究还是要停下来。在盘带足球时，人对足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已经变小的运动速度再变大的作用。自行车的例子也是同样的道理。这两个例子都充分说明了阻力能使物体的运动状态发生改变(物体的速度变小)，动力也能使物体的运动状态发生改变(物体的速度变大)，即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。要点提炼_1牛顿第一定律的物理意义：(1)揭示了力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因：物体受力的作用，它的运动状态就一定发生改变，并且产生加速度。力不是维持物体运动的原因：物体若不受力，它

6、将做匀速直线运动或者保持静止状态。(2)揭示了一切物体都具有的一种属性惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。2物体运动状态改变的三种情况：(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。(物体做匀速曲线运动)(3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做变速曲线运动)特别提醒(1)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。(2)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得出的。(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。典例剖析_典题1根据牛顿第一定律下列说法中正确的是(C)A静止或匀

7、速直线运动的物体，一定不受任何外力作用B物体运动不停止是因为受到力的作用C要改变物体运动状态，必须有外力作用D外力停止作用后，物体由于惯性会很快停下来思路引导：解析：若物体受的合力为零，可能处于静止或匀速直线运动，A错误；物体运动不停止是因为惯性的原因，运动不需要力来维持，B错误；力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故C正确；由牛顿第一定律可知，外力停止作用后，物体由于惯性会保持原来的运动状态，故D错误，故选C。思维升华：牛顿第一定律巧应用(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的

8、原因。(2)由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力的作用，所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况。 (3)应用步骤：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。对点训练_1如图所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明发现：用力推时，木箱才能运动；撤去推力，木箱便停下来。有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正确的是(D)A木箱的运动需要力来维持B木箱由静止到运动需要力的作用，由运动到静止不需要力的作用C撤去推力，木箱停下来是木箱具有惯

9、性的表现D撤去推力，木箱停下来是由于摩擦力的作用解析：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故选项A、B、C错误，D正确。探究对惯性概念的理解情境导入_锤头松了，把锤柄的一端在凳子上撞击几下，锤头就套紧了，为什么？试解释其中的原因。提示：锤与柄原来都处于运动状态，柄撞在凳子上受到阻力作用，改变了它的运动状态，就停止了运动，锤头由于惯性仍保持原来的运动状态，这样锤头就继续向前运动紧套在锤柄上了。要点提炼_1惯性与质量的关系(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。(2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。(3)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

10、与力的关系(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，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。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。3惯性与速度的关系(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身固有的性质，其大小仅由物体质量决定。(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。4惯性与惯性定律的关系(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。特

11、别提醒 (1)在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。(2)在受力条件下，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。典例剖析_典题2关于物体的惯性，下列说法中正确的是(C)A运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体的速度越大，惯性也越大B静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大的缘故C乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小D在宇宙飞船中的物体不存在惯性思路引导：一切物体在任何状态下都有惯性，其大小取决于物体的质量，和其他因素无关。解析：一切物体都具有惯性，惯性的大小只与物体的质量有关。惯性是物体本身的一种属性，与外界因素(

12、受力的大小以及所处的环境)及自身的运动状态无关，故A、D选项错误；静止的火车启动时，速度变化缓慢，是因为火车的质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大，B选项错误；乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，在相同的力的作用下，运动状态容易改变，故C选项正确。思维升华：惯性理解两注意(1)注意一个“一切”，即一切物体具有惯性；(2)注意一个“唯一”，即质量是惯性大小的“唯一”量度。对点训练_2请你用惯性的知识来解释一下为什么在足球场上奔跑的人被绊倒时是向前趴着倒下，而在雪地上慢走的人滑倒时，则多是向后仰着摔倒(见下图)?解析：在讨论人绊倒还是滑倒的过程中，要区分人各部分的运动情况，所以决不能

13、再将人看成质点，并对人各部分运动情况分别讨论。人被绊倒时，首先是人的脚由于受力而停止向前，而人的上半身由于惯性仍要前进，所以人上半身向前趴着倒下。慢走的人，由于进入光滑地面，脚所受阻力突然减小，脚速度加快，而人的上半身由于惯性仍将维持原来较慢的速度，所以人将向后仰倒。核心素养提升以题说法·启智培优 易错点：不能正确理解惯性的含义而出错案例歼击机在进入战斗状态时要扔掉副油箱，这样做的目的是(B)A减小重力，使运动状态保持稳定B减小惯性，有利于运动状态的改变C减小质量，增大速度D增大速度，使运动状态易于改变错因分析：初学者往往从速度角度考虑问题，认为扔掉副油箱，减小质量的目的是增大速度。

14、从而错选CD。衡量战斗机性能的重要指标是其机动性，也就是运动状态改变的难易程度。扔掉副油箱，减小质量，减小战斗机的惯性，有利于运动状态的改变，选项B正确。素养警示惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，与物体是否受力无关。与物体的速度大小无关。素养脉络构建知识构建·整体呈现 课堂达标检测沙场点兵·名校真题 1(2020·山东省昌乐二中高一上学期检测)立夏“斗蛋”，是深受小朋友们喜欢的一项传统民俗，如图所示，把鸡蛋A快速向另一个静止的鸡蛋B撞去，结果鸡蛋B被撞破了，已知两个鸡蛋质量大小关系为mA<mB，则下列说法正确的是(A)AA鸡蛋的惯性小于B

15、鸡蛋的惯性BA鸡蛋的惯性大于B鸡蛋的惯性CA对B的作用力大小小于B对A的作用力大小DA对B的作用力大小大于B对A的作用力大小解析：质量是惯性大小的唯一量度，因为mA<mB，所以B鸡蛋的惯性大，故A正确，B错误；A对B的作用力和B对A的作用力为作用力与反作用力，一定大小相等，故C、D错误。2(多选)(2019·山东省日照高一上学期检测)“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是(BD)A高铁匀速向左运动B高铁可能突然向左加速运动C高铁可能突然向左减速运动D高铁可能突然

16、向右减速运动解析：如果小车正在向左匀速运动，突然加速，则碗中的水由于惯性仍保持原有的速度，就会向右洒出，故B正确；如果小车正向右匀速运动，突然减速，则碗中的水由于惯性仍保持原来的速度，就会向右洒出，故D正确。3(2019·湖南省湘东五校高一上学期段考)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(B)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：该同学的做法能利用羽毛球的惯性，从筒的上端取出羽毛球，球筒向下运动时，球受到向下的摩擦力，综上所

17、述，选项B项正确。4(2020·东戴河高一检测)如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，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)(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：因为相同体积的水质量与球的质量不相同，质量越大，运动状态越难改变，故铁球运动状态的改变比瓶子中同体积的水慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而乒乓球运动状态的改变比瓶子中同体积的水快，所以乒乓球会相对瓶子向右偏。夯基提能作业规范训练·实效检测请同学们认

18、真完成 练案15 合格考训练(25分钟·满分60分) )一、选择题(本题共8小题，每题6分，共48分)1(2019·甘肃省兰州市第二片区高一上学期期末)关于惯性，下列说法中正确的是(C)A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B物体运动速度大时惯性大C质量是惯性大小的唯一量度D体积越大的物体惯性越大解析：惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大惯性越大，质量越小惯性越小，质量是惯性大小的唯一量度，故选C。2如图所示，惯性最大的是(B)解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大，故选项B正确。32013年1月1日起实施的新交通法规中规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都

19、应在胸前系上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害(C)A车速太快B车速太慢C紧急刹车D突然启动解析：车速太快或车速太慢时人相对于车没有前倾或后仰的趋势，所以不会使人受伤，故A、B选项不合题意；当紧急刹车时，车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人冲向前而受伤，故C选项符合题意；突然启动时，人会向后仰，有靠背支撑，安全带不起作用，故D不合题意。4下列关于惯性的说法中，正确的是(B)A物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性B抛出去的物体，脱手后能继续向远处运动靠的是惯性C同一物体在地球上的惯性比在月球上的惯性大D物体在高速运动时不容易停下来，所以物体的速度越大，惯性越

20、大解析：任何物体在任何情况下都有惯性，故A错误；抛出去的物体，脱手后能继续向远处运动靠的是惯性，故B正确；质量是决定惯性大小的唯一量度，故同一物体在地球上的惯性和在月球上一样，故C错误；惯性与速度大小无关，故D错误，故选B。5(2019·河北省石家庄高一上学期期末)如图甲、乙分别表示伽利略对“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)A图甲中通过对小球在斜面运动的研究，合理外推得出小球自由落体运动是匀变速运动B图甲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图乙中实验为“理想实验”，通

21、过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持D图乙中在左侧斜面由静止释放小球，小球可运动到比释放点更高的位置解析：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，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力得到作用效果，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得多，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运动的结论，故A正确，B错误；伽利略用抽象思维、数学推

22、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，故C错误；图乙中在左侧斜面由静止释放小球，小球不可能运动到比释放点更高的位置，选项D错误，故选A。6如图所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面以较小的速率和在月面以较大的速率行驶时，下列判断正确的是(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，与物体的运动状态无关，所以当该月球车分别在地面和月面行驶时的惯性是一样大的，A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，是不变的，D错误。7一碗水放置于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀加速运动时，水面形状

23、接近于图(B)解析：火车向右加速时，由于惯性水面形状应接近于图B。8漫画中的情景在公交车急刹时常会出现。公交公司为了宣传乘车安全，向社会征集用于贴在公交车上的友情提示语，下面为征集到的其中几条，你认为对惯性的理解正确的是(D)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，惯性恒在解析：惯性只与物体的质量有关，所以惯性恒在，选项D正确。二、非选择题9(12分)在水平轨道上行驶的火车车厢中的桌面上放有一个皮球，它能静止在桌面上，如果皮球相对于桌面向火车前进方向的乘客发生下列运动，试说明火车的运动状态发生了怎样的变化。(1)皮球向前运动。(2)皮球向右运动。答案：见解析解析

24、：(1)火车平稳行驶时，皮球和车厢保持相对静止状态，当火车减速时，皮球由于惯性仍要保持原来的运动状态，所以会突然向火车行驶的方向运动。(2)皮球突然摆向火车行驶的右侧，说明此时火车是向左方拐弯，而皮球由于惯性，仍保持原来的运动状态，所以才表现为向右运动。 等级考训练(15分钟·满分40分) )一、选择题(本题共5小题，每题7分，共35分)1下列事例中，利用了物体的惯性的是(C)跳远运动员在起跳前尽可能高速助跑跳伞运动员在落地前打开降落伞自行车轮胎制成不平整的花纹铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转ABCD解析：利用了物体惯性的是跳远和掷铁饼，故选C。2在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑

25、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(C)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：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。本题选错误的，故选C。3(多选)如图所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两小球原来随车一起运动。当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球(B)A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰D无法确定解析：因小车表面光滑，因此球在水平方向上没有受到外力作用。原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰。4(多选)下面是摘自20世纪美国报纸上的一篇小文