牛顿第一定律（5大题型）（解析版）-2024-2025学年人教版高一物理必修第一册

牛顿第一定律（5大题型）

知识点1伽利略理想实验

题型1对物理学史的考查

题型2伽利略理想实验

牛顿第一定律知识点2牛顿第一定律>题型3对牛顿第一定律的理解

题型4对惯性概念的理解

题型5应用牛顿第一定律分析问题

知识点3惯性与自

，方法技巧：应用牛顿第一定律分析问题的思路

知识点1伽利略理想实验

1、历史上关于运动和力的关系的认识

代表人物研究方法主要观点

亚里士多德基于生活经验得来力是维持物体运动的原因（错误）

伽利略（理想实验）实验+逻辑推理力不是维持物体运动的原因

除非物体受到外力的作用，否则物体将永远保

笛卡儿数学演绎法持其静止或原来的运动状态，永远不会做曲线

运动，而是保持静止或在直线上运动

2、伽利略的理想斜面实验

（1）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。

（2）推论

①推论一：如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。

②推论二：如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。

③推论三：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。

（3）结论：力不是维持物体运动的原因。

（4）意义：推翻了亚里士多德的观点，第一次确立了物理实验在物理研究中的基层地位，揭示了力不是维

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力迫使它改变这种状态。

【注】牛顿第一定律只适用于惯性系。

2、对牛顿第一定律的理解

（1）提出了惯性的概念。

（2）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。

（3）牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的例运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外

力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力作用的效果相同。但是，我们不

能把“合外力为零”理解为“不受外力”。

【注】物体的运动状态改变，即物体的速度对应以下三种情况：

①速度方向不变，大小改变；

②速度大小不变，方向改变；

③速度的大小和方向都改变。

知识点3惯性与质量

1、惯性

（1）定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。

【注意】惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素无关。

（2）表现

①当物体不受外力或所受合外力为零时，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。

②当物体受到外力作用时，惯性表现为改变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。

2、惯性的度量

不同质量的物体，惯性的大小是不一样的。也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同,

质量大的物体惯性大。描述物体惯性的物理量是它的质量。

3、对惯性的理解

（1）惯性与力无关：惯性不是力，不能说“物体受到惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”“克服惯

性”等。

（2）惯性与速度无关：惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关。切勿认为物体的速度越大，惯

性越大，也不要认为运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。

（3）惯性不同于惯性定律：惯性是物体本身具有的属性，无先决条件；惯性定律是一条规律，揭示了物体

不受外力时的运动状态，“不受外力”是先决条件。

应用牛顿第一定律分析问题的思路

（1）研究对象的确定：根据题干条件选择研究对象，可以是某一物体，也可以是某一系统。

（2）分析运动状态：先明确物体（或系统）原来的运动状态，找出物体（或系统）因受力面改变运动状态

的那部分。明确“不受力”部分的运动状态不改变。

（3）简化物理模型：把握问题本质，将复杂的实际情境简化为熟悉的物理模型，更易于解题。

题型1对物理学史的考查

【例1】（多选）（24-25高三上・海南・月考）提出与“力不是维持物体运动的原因”观点相同或相接近的科学

家是（）

A.亚里士多德B.牛顿

C.卡文迪什D.伽利略

【答案】BD

【解析】提出与“力不是维持物体运动的原因”观点相同或相接近的科学家是伽利略和牛顿。

故选BDo

【变式1-1］（22-23高一上•山东临沂・期末）关于物理学史下列说法不正确的是（）

A.亚里士多德认为“重的物体下落的快”

B.伽利略通过逻辑推理得出重物和轻物下落的同样快，然后用实验证实了自己的结论

C.亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动

D.伽利略在实验室通过实验证明：力不是维持物体运动的原因

【答案】D

【解析】A.亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快，A正确；

B.伽利略通过逻辑推理得出重物和轻物下落的同样快，然后用实验证实了自己的结论，B正确；

C.亚里士多德得出结论：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，C正确；

D.伽利略通过“理想斜面实验”得出结论：力不是维持物体运动的原因，D错误。

本题选不正确的，故选D。

【变式1-2］（23-24高一上•浙江丽水・期末）下列物理学史叙述正确的是（）

A.亚里士多德认为重的物体下落与轻的物体一样快

B.伽利略建立了许多描述运动的概念，如速度、加速度

C.笛卡尔利用理想斜面实验推理并提出物体运动不需要力来维持

D.牛顿创造了把实验和逻辑推理和谐地结合起来的科学研究方法

【答案】B

【解析】A.亚里士多德认为重的物体下落比轻的物体快，A错误；

B.伽利略建立了许多描述运动的概念，如速度、加速度，B正确；

C.伽利略利用理想斜面实验推理并提出物体运动不需要力来维持，C错误；

D.伽利略创造了把实验和逻辑推理和谐地结合起来的科学研究方法，D错误。

故选Bo

【变式1-3］（多选）（24-25高三上•海南海口•月考）下列说法和观点都正确的是（）

A.伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快

B.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，物体就静止

C.牛顿认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因

D.牛顿根据理想实验推出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去

【答案】AC

【解析】A.伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快，故A正确；

B.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，物体就静止，亚里士多德的说

法错的，物体的运动不需要力来维持，故B错误；

C.牛顿认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因，故C正确；

D.伽利略根据理想实验推出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去，故D错

误。

故选ACo

题型2伽利略理想实验

【例2】（24-25高一上•全国•课后作业）伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列

符合实验事实的是（）

A.小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面

B.小球会上升到原来释放时的高度

C.减小斜面的倾角仇小球仍然能到达原来的高度

D.继续减小斜面的倾角仇最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去

【答案】A

【解析】A.小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面，这是事实，故A正确；

B.因为生活中没有无摩擦的轨道，所以小球上升到原来释放时的高度为推理，故B错误；

C.减小斜面的倾角仇小球仍然到达原来的高度是在B项的基础上进一步推理，故C错误；

D.继续减小斜面的倾角0,最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去，是在C项的基础上继续推理

得出的结论，故D错误。

故选Ao

【变式2-1］（2024高一•全国•专题练习）伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并

具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。伽利略的斜面理

想实验（如图所示）的意义在于（）

A.证明了力是维持物体运动的原因

B.证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动

C.证明了沿斜面滚下的小球，能滚到另一个斜内面上相同的高度

D.证明了维持物体运动不需要力

【答案】D

【解析】伽利略的理想斜面实验证明力不是维持物体运动的原因，没有力作用的物体能保持原来的运动状

态。

故选D。

【变式2-2］（24-25高一上•全国•课后作业）伽利略用两个对接的斜面，其中一个斜面固定，让小球从固定

斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示，伽利略设计这个实

验是为了说明（）

o

A.如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度

B.如果没有摩擦，物体运动不会停止

C.物体的运动不需要力来维持

D.如果物体不受到力，就不会运动

【答案】C

【解析】伽利略的理想斜面实验的结论是：物体的运动不需要力来维持，物体不受外力作用时，总保持原

来的匀速直线运动状态或静止状态。

故选C。

【变式2-3］（2024高二下•湖南娄底•学业考试）伽利略对自由落体运动及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）通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持

B.图（a）中的斜面是完全光滑的

C.图（b）实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，所以该实验结论与实际不符

D.图（b）的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持的结论

【答案】D

【解析】A.图（a）通过对小球在斜面上运动的研究，合理外推得自由落体运动为匀变速直线运动的结论,

故A错误；

B.图（a）中的斜面不可能是完全光滑的，选项B错误；

C.图（b）实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，小球不可能上升到等高的位置，但是通过合理外推得

出的实验结论同样与实际相符，选项C错误；

D.图（b）的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持的结论，选项D正确。

故选D。

【变式2-4］（23-24高一上・福建宁德•期末）伽利略设计了如图所示的理想斜面实验。让小球沿光滑斜面从

左侧高处由静止滚下，小球将到达右侧斜面_________（选填“相同”或“不同”）高度的地方；减小右侧斜

面的倾角，直到使它成为水平面，小球要到达原有高度就要沿着水平面以（选填“恒定”或“变化”）

的速度持续运动下去。这说明，力（选填“是”或“不是”）维持物体运动状态的原因。

【答案】相同恒定不是

【解析】［1］因为斜面光滑，根据能量守恒，小球将到达右侧斜面相同高度的地方；

⑵减小右侧斜面的倾角，直到使它成为水平面，小球要到达原有高度就要沿着水平面以恒定的速度持续运

动下去；

［3］球所受合外力为0,可以做匀速直线运动，这说明，力不是维持物体运动状态的原因。

【变式2-5］（23-24高一上•江苏苏州・月考）伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”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1、图2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中正确的是（）

图1图2

A.图1中所有实验现象均可在实验室中做出来

B.图1中乙是实验得出，丙为逻辑推理

C.图2中对丁图进行实验研究，推理得出其余实验中小球做匀变速直线运动

D.图2中甲实验使时间测量更容易

【答案】D

【解析】A.图1的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持的结论，完全没有摩

擦阻力的斜面是不存在的，故实验不可能实际完成，故A错误；

B.由于完全没有摩擦阻力的斜面是不存在的，故小球不可能到达另外斜面的同一高度，故乙丙都为逻辑推

理，故B错误；

CD.伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，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时，自由落体的时间短,

无法测量，伽利略设计了让铜球沿阻力很小、倾角很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而铜球在斜

面上运动的加速度要比它自由落体的加速度小得多，所用时间长得多，容易测量；即图2中对其它图进行

实验研究并推理得出丁图中小球做自由落体运动是匀变速直线运动，故C错误，D正确。

故选D。

题型3对牛顿第一定律的理解

【例3】（23-24高一上•四川凉山•期末）关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（）

A.力是维持物体运动的原因，没有力的作用物体将保持静止

B.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

C.牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因

D.运动越快的汽车越不容易停下来，说明汽车运动得越快惯性越大

【答案】C

【解析】A.根据牛顿第一定律的内容可以判断力是改变物体运动状态的原因，不受力的物体将保持静止或

匀速直线运动状态，故A错误；

B.在水平面上滑动的木块最终停下来是由于摩擦力阻力作用的结果，故B错误；

C.牛顿第一定律即提出了惯性概念，同时又指出了物体运动状态改变的原因，故C正确；

D.运动越快的汽车越不容易停下来，是由于停下来需要改变的速度大。而惯性大小与物体的速度无关，只

与物体的质量有关，故D错误。

故选C。

【变式3-1］（23-24高一上•广西•月考）下列关于牛顿第一定律和惯性的说法，正确的是（）

A.牛顿第一定律是通过实验直接获得的

B.伽利略指出力是维持物体运动状态的原因

C.物体速度越大，惯性越大

D.斜向上抛出的小球，尽管速度大小和方向都改变了，但惯性不变

【答案】D

【解析】A.牛顿第一定律描述的状态是一种理想状态，它是利用逻辑思维进行分析的产物，不可能通过实

验直接获得的，故A错误；

B.伽利略指出力是改变物体运动状态的原因，故B错误；

C.惯性与速度无关，只与质量有关，质量越大，惯性越大，故C错误；

D.斜向上抛出的小球，尽管速度大小和方向都改变了，但惯性不变，因为惯性与速度无关，只与物体的质

量有关，质量不变，惯性就不变，故D正确。

故选D。

【变式3-2］（23-24高一上•河南周口•期末）下列关于牛顿第一定律的叙述正确的是（）

A.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，力是维持物体运动状态的原因

B.牛顿第一定律是利用逻辑思维进行分析的产物，可以用实验直接验证

C.牛顿第一定律是否成立与选择什么参考系有关

D.牛顿第一定律是否成立与选择什么参考系无关

【答案】C

【解析】A.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，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，故A错误；

B.牛顿第一定律是在实验的基础上利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可以用实验直接验证，故B错

、口

厌；

CD.牛顿第一定律只有在惯性参考系中才成立，故牛顿第一定律是否成立与选择什么参考系有关，故C正

确，D错误。

故选C。

【变式3-3］（23-24高一上•新疆阿克苏•月考）由牛顿第一定律可知（）

A.惯性和质量没有关系

B.力停止作用后，物体的运动就要停止

C.物体做变速运动时，可以没有外力作用

D.力是改变物体运动的原因

【答案】D

【解析】A.一切物体都有惯性，物体质量越大，惯性越大，故A错误；

B.力停止作用后，但由于物体具有惯性，物体仍要保持原来的运动状态，所以物体不会停止运动，故B错

误；

C.物体做变速运动时，由于速度改变，则一定有加速度，一定受外力作用，故C错误；

D.力是改变物体运动状态的原因，故D正确。

故选D。

【变式3-4］（多选）（24-25高一上•全国•课后作业）关于运动状态与所受外力的关系，下列说法正确的是

（）

A.物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变

B.物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变

C.物体受到的合力为零时，它可能处于静止状态

D.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同

【答案】BCD

【解析】AB.是改变物体运动状态的原因，只要物体受力（合力不为零），它的运动状态就一定会改变，

故A错误，B正确；

C.物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止状态或勺速直线运动状态，故C正确；

D.物体的运动方向与它所受合力的方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，故D正确。

故选BCD。

题型4对惯性概念的理解

【例4】（23-24高一下•海南省直辖县级单位•月考）关于“惯性”的说法中，正确的是（）

A.物体的速度越大，惯性越大

B.物体的速度发生改变，惯性也随之改变

C.质量为1kg的物体在地球上的惯性比在月球上大

D.不同质量的物体，惯性的大小不一样

【答案】D

【解析】AB.惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的速度无关，故AB错误；

C.质量为1kg的物体在地球上的惯性等于在月球上的惯性，故C错误；

D.不同质量的物体，惯性的大小不一样，故D正确。

故选D。

【变式4-1］（24-25高一上•广东深圳•开学考试）小金在进行百米赛跑时经历了加速、减速等阶段，最终冲

过终点线。以下关于惯性的说法正确的是（）

A.小金加速跑时的惯性比减速跑时大

B.小金冲过终点线，停下来时没有惯性

C.小金整个跑步过程惯性大小不变

D.小金在加速、减速等运动状态改变时才有惯性

【答案】C

【解析】A.物体惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，与物体运动快慢无关，故A错误；

BD.惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体在任何情况下都具有惯性，故BD错误；

C.物体惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大。小金在整个跑步过程中，质量不变，其惯性大小

不变，故C正确。

故选Co

【变式4-2］（多选）（23-24高一下•广东茂名・月考）下列说法正确的是（）

A.运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大

B.静止的火车启动时，速度变化慢，是因为火车静止时比运动时惯性大

C.乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小

D.物体的惯性大小与受到的外力大小无关

【答案】CD

【解析】AB.物体的惯性只与物体的质量有关，与速度大小无关，与运动状态无关，选项AB错误；

C.乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的质量较小，则惯性小，运动状态容易改变，选项C正确；

D.物体的惯性大小只与物体的质量有关，与受到的外力大小无关，选项D正确。

故选CD=

【变式4-3]（多选）（24-25高三上•北京怀柔・月考）以下说法正确的（）

A.地球由西向东自转，当你向上跳起以后，还会落在原地

B.飞机投弹时，当目标在飞机的正下方时投下炸弹，则不能准确击中目标

C.汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大

D.竖直向上抛出的物体在空中向上运动时，除了受到竖直向下的重力，还受到了竖直向上的作用力

【答案】AB

【解析】A.因为当你跳起时，由于惯性，你仍有与地面相同的速度，所以还落在原地，故A正确；

B.因为炸弹被投下时，由于惯性，具有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的

前方，故当目标在飞机的正下方时投下炸弹，则不能准确击中目标，故B正确；

C.惯性的大小与速度大小无关，只与质量有关，故C错误；

D.竖直向上抛出的物体在空中向上运动时，除了受到竖直向下的重力，并未受到了竖直向上的作用力，

故D错误。

故选AB。

【变式4-4]（24-25高二上•山西阳泉•开学考试）我国《道路交通安全法》第五十一条规定：机动车行驶时,

驾驶人、乘坐人应当按规定使用安全带。下列说法正确的是（）

A.系好安全带可以减小机动车的惯性

B.系好安全带可以减小司乘人的惯性

C.系好安全带可以减小因惯性对汽车造成的伤害

D.系好安全带可以减小因惯性对司乘人员造成的伤害

【答案】D

【解析】惯性的大小只与物体的质量有关，所以是否系好安全带对司乘人员和机动车的惯性没有影响，系

好安全带可以防止或减小因惯性对司乘人员造成的伤害。

故选D。

题型5应用牛顿第一定律分析问题

【例5】（24-25高一上•黑龙江哈尔滨•开学考试）如图所示，货车内部用细线悬挂一个小球，在行驶过程

中发现小球的细线摆角不同，下列关于货车运动情况的描述，正确的是（）。

A.甲车在前行中加速B.甲车在做匀速直线运动

C.乙车在前进中刹车D.乙车在加速前进

【答案】D

【解析】AB.甲图中球向前摆，说明汽车在减速，球由于惯性才会向前摆，故AB错误;

CD.乙图中球向后摆，说明汽车在加速，球由于惯性才会向后摆，故C错误，D正确。

故选D。

【变式5-1］（23-24高一上•河北邯郸・月考）如图所示，匀速向右运动的水罐车内装满了水，车内有一浮在

顶部的乒乓球A。当水罐车刹车时，小球相对容器的运动情况是（）

A.A球向右运动B.A球向左运动C.A球静止不动D.A球向下运动

【答案】B

【解析】水罐车刹车时，由于惯性，水罐车内的水、乒乓球A有想保持原来向右运动状态的趋势，但由于

乒乓球A的密度小于水的密度，即乒乓球A的质量小于同体积水的质量，质量小，惯性就小，所以乒乓球

A会被相对于车向右运动的水挤向左边，故乒乓球A会向左运动。

故选B。

【变式5-2］（23-24高二下•黑龙江佳木斯•期末）如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静

止释放一小球，则小球（）

A.不可能落在/处

B.不可能落在3处

C.不可能落在C处

D.落在何处取决于车厢的运动情况

【答案】D

【解析】惯性是物体的一种特性，是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。在做匀速直线运动

的车厢上，由于具有惯性，小球要保持原来的运动状态，即匀速直线运动状态，所以小球落下的位置在5

点；若汽车做匀加速运动，则落在/点，若汽车做匀减速运动，则落在C点，所以落在N2C点都有可能。

故选D