2024届高考物理大一轮复习：第四章 牛顿第一定律

第四章

L运动和力的关系

1牛顿第一定律

［学习目标I1.理解牛顿第一定律的内容和意义2明确惯性的概念，会用惯性解释有关现象,

知道质量是惯性大小的唯一量度.

梳理教材夯实基础

一、理想实验的魅力

1.亚里士多德认为：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

在某个地方.

2.伽利略的理想实验

(1)斜面实验：如图所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜

面.如果没有摩擦，小球将到达原来的高度.减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，

但所到达的高度相同.当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去.

(2)推理结论：力不是(选填"是”或“不是”)维持物体运动的原因.

3.笛卡儿的观点：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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向.

二、牛顿第一定律

1.牛顿第一定律的内容：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

的力迫使它改变这种状态.

2.惯性

(1)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.牛顿第一定律也被叫作惯鮭

定律.

(2)惯性是物体的固直属性，一切物体都具有惯性.

三、惯性与质量

物体惯性大小仅与质量有关,质量是物体惯性大小的唯一量度,惯性大小与物体是否运动、

运动快慢等因素均无关.

。即学即用

I.判断下列说法的正误.

（1）伽利略的理想实验是永远无法实现的.（V）

（2）伽利略的理想实脸说明了力是维持物体运动的原因.（X）

⑶由牛顿第一定律可知，做加速直线运动的物体所受外力全部消失时，物体立刻静

止.（X）

（4）物体从竖直向上运动的气球上掉落后，立即向下运动.（X）

（5）速度越大，物体的惯性越大.（X）

（6）受力越大，物体的惯性越大.（X）

2.前进中的大巴车突然刹车时，乘客向倾倒；在匀速直线运动的火车上竖直跳起，

人会落在（选填“原来位置”“原位置前”或“原位置后”）.

答案前原来位置

探究重点提升素养

一、伽利略理想实验

【导学探究】

在伽利略的斜面实验的各个过程中（如图所示），哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出

的？

答案小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成,

其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成.

【知识深化】

1.理想实验的推论

一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去.

2.理想实验的意义

（1）伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因

素，从而更深刻地揭示了自然规律.

（2）伽利略理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法.

【例1】理想实验有时更能深刻地反映自然规律.如图所示，伽利略设想了一个理想实验，其

中有一个是实验事实，其余是推论.

①减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度；

②两个斜面对接，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：(填数字序号).

(2)在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论.下列关于事实和推

论的分类正确的是(填选项前的字母).

A.①是事实，②③④是推论

B.②是事实，①③④是推论

C.③是事实，①②④是推论

D.④是事实，①②③是推论

答案(1)②③①④(2)B

解析步骤②是理想实脸的实脸基础，属于可靠的事实，在此基础上利用推理，先得到小球

不受阻力作用将上升到原来释放时的高度的推论，再设想减小第二个斜面的倾角，小球在这

一斜面上仍然要达到原来的高度，继续减小第二个斜面的倾角直至第二个斜面成为水平面，

得到小球将匀速运动的推论.所以正确的顺序排列是②③①④，②是事实，①③④是推论.

二、牛顿第一定律

【导学探究】

如图所示是冰壶在冰面上运动的情景.冰壶比赛过程中，运动员在冰壶前面擦扫冰面，可以

使表面冰层融化，形成一层薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壶可以滑行得更

远.

(1)图中的冰壶为什么会停下来？这说明了什么问题？

(2)试猜想如果冰壶不受外力作用将处于什么状态？

(3)从(1)、(2)两个问题中，我们能得到什么结论？

答案(1)冰壶停下来是因为受到了冰面的摩擦力的作用.说明力是改变物体运动状态的原

因.

(2)冰壶原来静止，不受外力作用时，仍然静止；冰壶原来运动，不受外力作用时将保持匀速

直线运动状态.

(3)物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态.

【知识深化】

1.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改变.

2.对牛顿第一定律的理解

(1)定性揭示了力和运动的关系：

①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.

②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.

(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性.因此牛顿第一定律也叫惯性定律.

(3)牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学抽

象和逻辑推理得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的.

(4)牛顿第一定律无法用实验直接验证.它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态.

【例2】(2021•吉林油田高级中学高一期中)关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是()

A.牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的

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，力是维持物体运动的原因

D.物体不受力的作用一定处于静止状态

答案A

解析牛顿第一定律是在伽利略“理想实脸”的基础上总结出来的，故A正确；不受力作用

的物体是不存在的，合力为零的物体也适用于牛顿第一定律，故B错误；牛顿第一定律表明，

力是改变物体运动状态的原因，故C错误；物体不受力的作用也可能处于匀速直线运动状态，

故D错误.

针对训练(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的运动

D.奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

答案ABD

解析牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止

状态，A、B正确；牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，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原因，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作

用改变了木块的运动状态；奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变

了原来的运动状态，C错误，D正确.

三、惯性

【导学探究】

(1)如图所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？

（2）“同一物体在地球上的重力比在月球上大，所以物体在地球上的惯性比在月球上大”，这

种说法对吗？为什么？

答案（1）乘客随车一起运动，当急刹车时，车停止运动，乘客的下半部分受到车的摩擦力作

用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒.

（2）不对.惯性大小只与质量有关，与位置无关.虽然物体在地球上的重力比在月球上大，但

物体的质量不变，即惯性不变.

【知识深化】

I.惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性.

2.物体惯性的大小由质量决定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大

小无关.

3.惯性的表现

（1）在不受力的条件下，惯性表现出维持其原来运动状态的“能力”，有“惰性”的意思.

（2）在受力的条件下，惯性的大小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.

【例3】（2022•无锡市高一期末）关于惯性，下列说法正确的是（）

A.汽车的速度越大，它的惯性就越大

B.同一物体运动时的惯性大于静止时的惯性

C.各种机床的底座做得很笨重，目的是增大惯性

D.“嫦娥五号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性不同（燃料消耗忽略不计）

答案C

解析物体的惯性大小与物体的质量有关，质量不变惯性不变，与运动状态无关，与所处的

地理位置无关，A、B、D错误；各种机床的底座做得很笨重，目的是增大惯性，使其静止的

状态不易改变，C正确.

【例4】（多选）在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗.若突然发现

碗中的水向右洒出，如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是（）

A.小车匀速向左运动

B.小车可能突然向左加速运动

C.小车可能突然向左减速运动

D.小车可能突然向右减速运动

答案BD

解析若小车匀速向左运动，小车、碗、水速度相同且不变，三者无相对运动，水不会洒出，

选项A错误；若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随小车开始向左加速，

根据牛顿第一定律可知，碗中的水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运

动，水向右洒出，选项B正确；若小车突然向左减速运动，碗随小车一起开始向左减速，根

据牛顿第一定律可知，水由于惯性，仍保持向左的匀速运动状态，水相对于碗向左运动，水

向左洒出，选项C错误；若小车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随小车开始向右

减速，根据牛頓第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右

运动，水将向右洒出，选项D正确.

课时对点练

；基础对点练

考点一对牛顿第一定律的理解

1.如图所示为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图，实验中把小球从

左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过

程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧

斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等.对于这个实验，以下叙述正确的是（）

A.小球冲上右侧斜面后做減速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的

B.小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确

的

C.因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦力，小球将在水

平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的

D.上述实验表明“如果没有摩擦力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的

答案D

解析小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的，

故A错误：小球最终也会在右侧水平面上停下来，是由于受到摩擦力的作用，故B错误；因

为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦力，小球将在水平面上

永远运动下去”的结论是一种理想的推论，但是却有着非常重要的现实意义，它开创了研究

物理问题的新的方法，该结论是正确的，故C错误，D正确.

2.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，物体的运动需要力来维持

答案C

解析牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接

验证，但其结论是正确的，故选项A、B错误；理想实脸的思维方法与质点概念的建立相同，

都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故选项C正确；物体的运动不需

要力来维持，故选项D错误.

3.（2022•哈尔滨市第三十二中学高二期末）一个做匀加速直线运动的物体，在运动过程中，若

所受的一切外力都突然消失，则由牛顿第一定律可知，该物体将（）

A.立即静止

B.改做匀速直线运动

C.继续做匀加速直线运动

D.改做变加速直线运动

答案B

解析根据牛顿第一定律可知，一切物体总保持原来匀速直线运动状态或静止状态，除非有

力来改变这种状态，所以当物体所受的一切外力都突然消失时，物体之后的运动状态将保持

不变，将以该时刻的瞬时速度做匀速直线运动，故B正确.

考点二惯性的理解与应用

4.下列关于惯性的说法正确的是（）

A.人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性

B.百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来后就没有惯性了

C.物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了

D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关

答案D

解析惯性是物体的固有属性，物体在任何情况下都有惯性，且惯性的大小与物体的运动状

态及受力情况均无关，它仅取决于物体的质量，因此A、B、C错误，D正确.

5.关于物体的惯性，以下说法正确的是（）

A.物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大

B.汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会往外甩，而汽车匀速前进时，车上的人

感觉平稳，说明突然减速和拐弯时人有惯性，匀速运动时人没有惯性

C.在同样大小的刹车力的作用下，超载车更不容易停下来，是因为超载车惯性大

D.在沿长直水平轨道匀速运动的火车上，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后，发现落回

原处，这是因为人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定向后偏些，但因时间太短，偏后

距离太小，不明显而己

答案c

解析物体的惯性大小只由质量决定，与物体的速度大小无关，A错误；一切物体都具有惯

性，不论物体处于加速、减速还是匀速运动状态，B错误；超载车质量大，保持原来运动状

态的本领强，惯性大，C正确；人向上跳起后，人在水平方向不受外力作用，由于惯性，人

在水平方向的速度不变，与车速相同，因此仍落在车厢内原处，D错误.

6.（2022•北京市丰台区高一期末）为了车辆的行驶安全，《中华人民共和国道路交通安全法实

施条例》中有以下规定.遵守以下哪条规定能够减小突发事故时车辆及驾乘人员的惯性（）

A.机动车载物严禁超载

B.机动车不得超过限速标志标明的最高时速

C.饮酒后不得驾驶机动车

D.驾乘人员应当按规定使用安全带

答案A

解析惯性只和物体的质量有关，与其他物理量无关，质量越小惯性越小，严禁超载，减小

机动车的总质量，可以减小惯性，A正确.

能力综合练

7.（2022•上海奉贤区致远高级中学高一期末）下列选项是四位同学根据图中驾驶员和乘客的身

体姿势，分别对向前运动的汽车运动情况作出的判断，其中正确的是（）