第16講牛頓第一定律

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學(xué)習(xí)目標(biāo)

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1.知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理過程和推論，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的

重要方法。

2.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。

3.理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。

［函基礎(chǔ)知

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一、對力與運(yùn)動關(guān)系的認(rèn)識

1.亞里士多德：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物體就

要靜止在某個地方。

2.伽利略

(1)理想實(shí)驗(yàn)：讓小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動，小球?qū)ⅰ皼_”上另一斜面。如果

沒有摩擦，小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度；減小第二個斜面的傾角，小球仍將達(dá)到原來

的高度，但它要運(yùn)動得遠(yuǎn)些；由此推斷，若將第二個斜面放平，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動

下去。如圖所示。

理想斜面實(shí)驗(yàn)

伽利略理想實(shí)驗(yàn)的魅力不僅體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)本身，更體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特方法：在實(shí)驗(yàn)

事實(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的假設(shè)、外推。

(2)結(jié)論：力不是維持物體運(yùn)動的原因。

3.笛卡兒：如果運(yùn)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(yùn)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：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它

上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

2.意義：揭示了運(yùn)動與力的關(guān)系，即力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而是改變

物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。

3.物體運(yùn)動狀態(tài)改變的三種情況：

(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。

注意：物體做勻變速直線運(yùn)動時運(yùn)動狀態(tài)時刻在變，關(guān)鍵看速度是否變化，而不

是看加速度，實(shí)際上只要有加速度，物體的運(yùn)動狀態(tài)就改變。

4.對牛頓第一定律的理解：

(1)力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，物體受到力的作用它的運(yùn)動狀態(tài)就一定改變,

故力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。

(2)牛頓第一定律描述的狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，它是在伽利略理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上

加以科學(xué)推理和抽象得到的，不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，因此牛頓第一定律不是實(shí)

驗(yàn)定律。

(3)牛頓第一定律的適用范圍為慣性參考系。

三、慣性與質(zhì)量

1.慣性：物體保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性。牛頓第一

定律也被叫作慣性定律。

2.慣性與質(zhì)量：決定物體慣性大小的物理量是它的質(zhì)量，質(zhì)量大的物體慣性大。

說明慣性大小只由質(zhì)量大小決定，與其他因素?zé)o關(guān)。

3.慣性的“三性”

普遍性一切物體皆有慣性，慣性是物體的固有屬性

相關(guān)性慣性僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的受力或運(yùn)動情況等無關(guān)

唯一性質(zhì)量是慣性大小的唯一量度

4.慣性的具體表現(xiàn)形式

(1)當(dāng)物體不受外力或所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變。

原來靜止的物體保持靜止，原來運(yùn)動的物體保持原來的速度繼續(xù)運(yùn)動。

⑵當(dāng)物體受到外力作用時，慣性表現(xiàn)為改變運(yùn)動狀態(tài)的難易程度，物體的慣性

越大，它的運(yùn)動狀態(tài)越難改變。

l|Q考點(diǎn)剖小

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考點(diǎn)一：伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)

［例1］如圖為伽利略著名的理想斜面實(shí)驗(yàn)示意圖。讓小球沿光滑斜面從左側(cè)某

一高度滾下時，無論右側(cè)斜面坡度如何，它都會沿斜面上升到與出發(fā)點(diǎn)幾乎等高

的地方。斜面傾角越小，小球運(yùn)動到同一高度所經(jīng)歷的路程越遠(yuǎn)。當(dāng)斜面傾角逐

漸減小到零，右側(cè)變?yōu)樗矫鏁r，小球?qū)榱诉_(dá)到那個永遠(yuǎn)無法達(dá)到的高度而一

直運(yùn)動下去。針對這一實(shí)驗(yàn)以下說法正確的是（）

A.該實(shí)驗(yàn)揭示了小球具有慣性

B.說明物體的運(yùn)動需要力維持

C.該實(shí)驗(yàn)無真實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，是單純靠邏輯推理進(jìn)行的

D.該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法

【答案】AD

【詳解】AB.該實(shí)驗(yàn)中小球一直具有維持原有運(yùn)動狀態(tài)的特性，揭示了小球具

有慣性，說明物體的運(yùn)動不需要力維持，故A正確，B錯誤；

CD.該實(shí)驗(yàn)是在真實(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過邏輯推理得到的，是一種實(shí)驗(yàn)研究和

邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，故C錯誤，D正確。故選AD。

考點(diǎn)二：牛頓第一定律

【例2】如圖所示，楔形物體M的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上。

在M的水平上表面放一光滑小球加，后釋放則小球在碰到斜面前的運(yùn)動軌

跡是（）

A.沿斜面向下的直線B.豎直向下的直線

C.無規(guī)則的曲線D.拋物線

【答案】B

【詳解】楔形物體釋放前，小球受到重力和支持力，兩力平衡；楔形物體釋放后，

由于小球是光滑的，則小球水平方向不受力，根據(jù)牛頓第一定律知道，小球在水

平方向的狀態(tài)不改變，即仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向不發(fā)生位移。而豎直方向：

楔形物體的支持力將小于小球的重力，小球?qū)⒀刎Q直方向做加速運(yùn)動，所以其運(yùn)

動軌跡為豎直向下的直線。故選B。

考點(diǎn)三：慣性與質(zhì)量

【例3】關(guān)于慣性，下列說法正確的是（）

A.汽車運(yùn)動的速度越大越不容易停下來，是因?yàn)槠囘\(yùn)動的速度越大慣性越大

B.運(yùn)動員投擲標(biāo)槍時，用力越大，標(biāo)槍飛行越遠(yuǎn)，說明力越大慣性越大

C.把手中的球由靜止釋放，球受重力而豎直下落，說明球沒有慣性

D.物體慣性的大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的慣性大

【答案】D

【詳解】ABD.質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，與速度無關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越

大，故AB錯誤，D正確；

C.任何物體在任何情況下都有慣性，球由于重力的作用而自由下落時，慣性依

然存在，故C錯誤。

故選D。

［域真題演練

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1.如圖所示，理想實(shí)驗(yàn)有時更能深刻地反映自然規(guī)律，伽利略設(shè)想的理想實(shí)驗(yàn)

中的幾個主要步驟如下：

①兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面

②如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度

③減小第二個斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來的高度

④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻

速運(yùn)動

在上述的步驟中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的則是理想化的推論，下列關(guān)于事實(shí)

和推論的分類正確的是（）

A.①是事實(shí)，②③④是推論

B.②是事實(shí)，①③④是推論

C.③是事實(shí)，①②④是推論

D.④是事實(shí)，①②③是推論

【答案】A

【詳解】伽利略的觀點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過推理概括得出結(jié)論，第一步

是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，即①；小球滾到右側(cè)斜面的高度與小球自由放手的位置接近，摩擦

越小越接近，得出推理，如果無摩擦，小球上升的高度與自由放手位置相同，即

第二步是②；繼續(xù)推理，在無摩擦的情況下如果改變右側(cè)斜面的傾斜程度，減小

傾角，仍能使小球上升的高度與自由放手的位置相同，即第三步是③；繼續(xù)大膽

推理，在無摩擦的情況下，右側(cè)斜面繼續(xù)減小傾角為0,即水平，則小球永遠(yuǎn)運(yùn)

動，即第四步是④。也表明①是事實(shí)，②③④是推論，直接觀察到的現(xiàn)象是可靠

的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，按照實(shí)驗(yàn)條件變化的趨勢進(jìn)行的極端化猜想是理想化推論。

故選Ao

2.春秋末年，齊國著作《考工記》記載：“馬力既竭，猶能一取焉”。意思是馬

對車不施加拉力了，車還能繼續(xù)向前運(yùn)動，這是關(guān)于慣性的最早記述。下列說法

正確的是（）

A.“馬力既竭”時,車沒有慣性

B.“馬力既竭”時，車的慣性減少

C.“馬力既竭”時，車還能繼續(xù)向前運(yùn)動，說明力不是維持物體運(yùn)動的原因

D.“馬力既竭”時，車最終能停下來，說明力不是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因

【答案】C

【詳解】AB.慣性是物體的固有屬性，它指的是物體能夠保持原來的運(yùn)動狀態(tài)

的一種性質(zhì)，慣性大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，AB錯誤；

CD.“馬力既竭”時，車還能繼續(xù)向前運(yùn)動，說明力不是維持物體運(yùn)動的原因，

車最終能停下來是受到摩擦阻力的原因，說明力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，C

正確、D錯誤。

故選C。

3.牛頓第一定律揭示了物體的運(yùn)動狀態(tài)與所受外力的關(guān)系，下列說法中正確的

是（）

A.物體受到恒定的合力作用時，它的運(yùn)動狀態(tài)不發(fā)生改變

B.物體受到不為零的合力作用時，它的運(yùn)動狀態(tài)要發(fā)生改變

C.物體受到的合力為零時，它一定處于靜止?fàn)顟B(tài)

D.物體受到不為零的合力作用時，運(yùn)動狀態(tài)不一定改變

【答案】B

【詳解】ABD.只要物體受到的合力不為零，不論合力是否是恒力，物體的運(yùn)

動狀態(tài)一定發(fā)生變化，故AD錯誤，B正確；

C.合力為零時，物體處于平衡狀態(tài)，可能靜止，也可能做勻速直線運(yùn)動，故C

錯誤。

故選B。

4.關(guān)于牛頓定律，下列說法正確的是（）

A.牛頓通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因

B.伽利略和笛卡爾的思想觀點(diǎn)對牛頓第一定律的建立做出了基礎(chǔ)性的貢獻(xiàn)

C.牛頓第一定律又被稱為慣性定律，它指出物體的速度越大，慣性越大

D.牛頓第三定律指出先有作用力，后有反作用力

【答案】B

【詳解】A.伽利略通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，A

錯誤；

B.牛頓在伽利略和笛卡爾等人的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)出了牛頓第一定律，伽利略

和笛卡爾的思想觀點(diǎn)對牛頓第一定律的建立做出了基礎(chǔ)性的貢獻(xiàn)，B正確；

C.牛頓第一定律又被稱為慣性定律，物體的質(zhì)量越大，慣性越大，與速度無關(guān),

c錯誤；

D.牛頓第三定律指的是作用力與反作用力，這兩個力具有同時性，即同時產(chǎn)生,

同時消失，沒有先后之分，D錯誤。故選B。

5.2019年12月27號，被稱為“胖五”的中國“最強(qiáng)火箭”長征五號圓滿完成發(fā)射

任務(wù)。下列有關(guān)說法正確的是（）

A.火箭點(diǎn)火后，速度變化越大，則加速度越大

B.火箭發(fā)射瞬間，速度為零，加速度不為零

C.火箭進(jìn)入太空后，慣性消失

D.火箭升空后，加速越來越大，慣性也越來越大

【答案】B

【詳解】A.加速度的大小體現(xiàn)了速度變化的快慢，速度變化越快，加速度越大;

速度變化大，不一定變化快，故A錯誤；

B.火箭發(fā)射瞬間，其速度為零，但所受合力不為零，故其加速度不為零，故B

正確；

CD.慣性是物體的一種屬性，只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，故C、D

錯誤。故選B。

6.《道路交通安全法》規(guī)定，電動車不得違法載人，其原因是（）

A.電動車載人后，整體質(zhì)量增大，速度變大

B.電動車載人后，整體質(zhì)量增大，加速度變大

C.電動車載人后，整體質(zhì)量增大，慣性變大

D.電動車載人后，整體質(zhì)量增大，慣性變小

【答案】C

【詳解】A.電動車載人后，整體質(zhì)量增大，速度大小與質(zhì)量大小無關(guān)，A錯誤;

B.在電動車受合外力不是零且不變的情況下，當(dāng)電動車載人后，整體質(zhì)量增大,

由牛頓第二定律可知，加速度變小，B錯誤；

CD.質(zhì)量是慣性的唯一量度，電動車載人后，整體質(zhì)量增大，慣性變大，C正

確，D錯誤。

故選C。

7.2000年國際乒聯(lián)將乒乓球由小球改為大球，改變前直徑是0.038m,質(zhì)量是

2.50g；改變后直徑是0.040m,質(zhì)量是2.70g。對此，下列說法正確的是（）

A.球的直徑大了，所以慣性大了，球的運(yùn)動狀態(tài)更難改變

B.球的質(zhì)量大了，所以慣性大了，球的運(yùn)動狀態(tài)更難改變

C.球的直徑大了，所以慣性大了，球的運(yùn)動狀態(tài)更容易改變

D.球的質(zhì)量大了，所以慣性大了，球的運(yùn)動狀態(tài)更容易改變

【答案】B

【詳解】慣性的大小只跟質(zhì)量有關(guān)，與其它任何因素?zé)o關(guān)，則球的質(zhì)量大了，慣

性大了，球的運(yùn)動狀態(tài)的改變就增大了難度。故ACD錯誤，B正確。故選B。

8.大型油罐車內(nèi)的油在運(yùn)輸過程中極易發(fā)生涌動（如圖1）,為了防止油涌動

導(dǎo)致車體重心急劇變化的危害，在油罐車內(nèi)部設(shè)置了一些固定擋板（如圖2）。

則下列說法正確的是（）

圖1

圖2

A.油罐車向前啟動時，由于慣性，油罐內(nèi)的油將向前涌動

B.油罐車內(nèi)設(shè)置擋板，減小了油罐內(nèi)的油的慣性

C.油罐車在變速行駛過程中容易涌動，是油罐內(nèi)的油慣性不斷變化引起的

D.油罐車在平直道路上勻速前進(jìn)時，即使沒有擋板油也幾乎不會涌動

【答案】D

【詳解】A.油罐車向前啟動時，由于慣性，油要保持原來的運(yùn)動狀態(tài)將向后涌

動,故A錯誤；

BC.慣性取決于物體的質(zhì)量，質(zhì)量不變慣性不變，與其他無關(guān)，故BC錯誤；

D.油罐車在平直道路上勻速前進(jìn)時，由牛頓第一定律可知，即使沒有擋油板油

也幾乎不會涌動，故D正確。故選D。

|］營過關(guān)檢測T）

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1.關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）

A.牛頓第一定律是通過伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的驗(yàn)證后建立起來的

B.牛頓第一定律表明，力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因

C.牛頓第一定律表明，慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因

D.牛頓第一定律表明，物體只有在靜止時才具有慣性，物體做勻變速直線運(yùn)動

不具有慣性

【答案】C

【詳解】A.牛頓第一定律是在伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”之后通過歸納演繹推理建立起

來的，選項(xiàng)A錯誤；

B.牛頓第一運(yùn)動定律表明，力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，是改變物體運(yùn)動

狀態(tài)的原因，選項(xiàng)B錯誤；

C。牛頓第一運(yùn)動定律表明，慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，選項(xiàng)C正確；

D.牛頓第一運(yùn)動定律表明，物體不是只有在靜止或做勻速直線運(yùn)動時才具有慣

性，在任何狀態(tài)下都具有慣性，選項(xiàng)D錯誤。故選C。

2.如圖所示，冰壺比賽是冬奧會的正式比賽項(xiàng)目，冰壺在冰面上運(yùn)動時受到的

阻力較小，以下關(guān)于比賽中冰壺運(yùn)動的說法正確的是（）

幺㈤叱

A.離手后，水平方向上冰壺受到摩擦力和運(yùn)動員對冰壺的推力

B.豎直方向上冰壺受到的重力和支持力是一對相互作用力

C.冰壺在冰面上的運(yùn)動直接驗(yàn)證了牛頓第一定律

D.冰壺在運(yùn)動過程中抵抗運(yùn)動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”是不變的

【答案】D

【詳解】A.離手后，水平方向上冰壺只受到摩擦力。故A錯誤；

B.豎直方向上冰壺受到的重力和支持力是一對平衡力。故B錯誤；

C.力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的根本原因，冰壺在冰面上做勻減速直線運(yùn)動。所以

冰壺在冰面上的運(yùn)動不能驗(yàn)證了牛頓第一定律。故C錯誤；

D.冰壺在運(yùn)動過程中抵抗運(yùn)動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”即慣性是不變的。故D正確。

故選D。

3.在物理學(xué)發(fā)展史上，伽利略、牛頓等許多科學(xué)家為物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大

貢獻(xiàn)。下列關(guān)于力和運(yùn)動的說法正確的是（）

A.人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi)豎直向上跳起后，將落在車廂內(nèi)的起跳點(diǎn)

B.兩匹馬拉車比一匹馬拉車跑得快，這說明物體受的力越大，運(yùn)動速度越大

C.汽車剎車時，速度大難以剎停，速度小容易剎停，這說明物體的速度越大，

慣性越大

D.一個運(yùn)動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明運(yùn)動需要力

來維持

【答案】A

【詳解】A.人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi)豎直向上跳起后，由于慣性，在水平

方向上人保持原來的速度，車的速度不變，故人落在車廂內(nèi)的起跳點(diǎn)，故A正

確；

B.兩匹馬拉車比一匹馬拉車跑得快，說明物體受的力越大，加速度越大，速度

變化得越快，故B錯誤；

C.慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，故C錯誤；

D.一個運(yùn)動的物體，如果不再受力了，它將會永遠(yuǎn)運(yùn)動下去，故D錯誤。故選

Ao

4.如圖所示，在光滑水平面上有一密閉水箱，其中水的密度為QO,A、B、C三

個小球的密度分別為Q。，p。，P。，均用細(xì)線系在水箱中，開始時水箱靜止，細(xì)線

豎直，現(xiàn)用力向右突然拉動水箱的瞬間，則（）

------

二二三二二二二士三二—

/7777777777777777777777777777^777777'

C

A.細(xì)線均豎直

B.A線左傾，C線右傾，3線豎直

C.細(xì)線均左傾

D.A線右傾，C線左傾，3線豎直

【答案】B

【詳解】當(dāng)用力向右突然拉動水箱，由于8，po,po,A球的慣性大于相同體積

的水的慣性，線向左傾斜；3球的慣性與相同體積的水的慣性相同，線不傾斜，

仍豎直；而。球的慣性小于相同體積的水的慣性，線向右傾斜。故選B。

5.如圖所示，大人和小孩拔河，大人保持靜止卻能輕松把小孩拉過來。不計(jì)繩

子的質(zhì)量，下列說法中正確的是（）

A.小孩被拉動后就失去了慣性

B.大人保持靜止是因?yàn)閼T性增大了

C.大人對繩子的拉力大于小孩對繩子的拉力

D.大人對繩子的拉力與小孩對繩子的拉力大小相等

【答案】D

【詳解】AB.慣性是物體自身具有的屬性，只與質(zhì)量有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)、

受力狀態(tài)無關(guān)，AB錯誤；

CD.由于繩子質(zhì)量不計(jì)，繩子受力平衡，大人對繩子的拉力與小孩對繩子的拉

力是一對平衡力，兩者大小相等，故C錯誤，D正確。故選D。

6.足球運(yùn)動被稱為“世界第一運(yùn)動”，2022年卡塔爾世界杯得到全球球迷的關(guān)注。

小小足球蘊(yùn)含著無窮魅力，下列關(guān)于足球的物理知識說法正確的是（）

A.踢出去的足球仍能繼續(xù)飛行，是因?yàn)樽闱蚴艿綉T性力的緣故

B.踢出去的足球速度在不斷變化，其慣性不變

C.宇宙飛船中的足球處于完全失重狀態(tài)，所以沒有慣性

D.足球的慣性只有在足球速度改變時才表現(xiàn)出來

【答案】B

【詳解】A.踢出去的足球在空中飛行是因?yàn)樽闱蚓哂袘T性，慣性不是力，所以

不能說