第4.1课时 牛顿第一定律-2020-2021学年高一物理知识点专题解析与题型练习（人教版必修1）

第4.1课时 牛顿第一定律

一、理想斜面实验

1.亚里士多德的观点：力是         物体运动状态的原因。

2.伽利略的观点：力不是          物体运动状态的原因。

3.笛卡儿的观点：如果没有其他原因，运动的物体将继续以_________沿着同一条直线运动，既不会_______，也不会_____原来的方向。

答案：维持 维持 同一速度 停下来 偏离

考点一　伽利略的理想实验

1．实验过程：如图所示

（1）事实：让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面．

（2）推论：如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度．

（3）推论：减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．

（4）推论：继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动．

2．实验结论

力不是维持物体运动的原因．

3．实验意义

伽利略的理想实验是在事实的基础上，进行抽象思维的一种科学研究的方法，它虽然不能用实验仪器完成，但方法是科学的，结论是可靠的．

【例1】（多选）如图所示为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减速运动，上升的高度明显降低

B．小球最终会在右侧水平面上停下来，表明力是维持物体运动的原因

C．如果右侧斜面变成水平，小球的运动速度几乎不变

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

【答案】CD

【解析】A项，小球冲上右侧斜面后做减速运动，但上升的高度几乎相同．A项错误；

B项，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的原因．故B项错误；

C项，由照片看出：如果右侧斜面变成水平，小球的运动速度几乎不变．故C项正确；

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

考点二　对牛顿第一定律的理解

1．牛顿第一定律的“两个内涵”

（1）揭示了物体保持原来运动状态的原因——惯性．

（2）揭示了物体运动状态改变的原因——力．

2．惯性的两种表现形式

（1）物体的合力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变．

（2）物体的合力不为零时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．惯性越大，物体的运动状态越难改变．

【例2】关于物体的惯性，以下说法中正确的是（　　）

A．物体的速度越大，物体越难停下来，说明速度越大的物体惯性越大

B．汽车突然减速时，车上的人向前倾，而汽车匀速时，车上的人感觉平稳，说明突然减速时有惯性，匀速时没有惯性

C．在同样大小的力作用下，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大

D．把一物体竖直上抛出去后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力

【答案】C

【解析】物体的惯性大小由质量唯一确定，与物体的速度无关，A项错误；一切物体均有惯性，不论物体处于加速、减速，还是匀速运动状态，B项错误；同样大小的力作用于物体，运动状态越难改变，说明物体保持原来运动状态的本领越大，惯性也越大，所以C项正确；把一物体竖直上抛出去后，能继续上升，是因为物体的惯性，D项错误．

考点三 运用惯性知识解释惯性现象

运用惯性解释有关现象时，通常可按下面的步骤思考解析：

    （1）明确研究的物体原来处在怎样的运动状态．

    （2）当外力作用在该物体的某一部分（或外力作用在与该物体有关联的其他物体上）时，这一部分的运动状态的变化情况．

    （3）该物体由于惯性将保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象．

【例3】2005年1月在南京举行的全国运动会上，山东选手刑慧娜与金牌失之交臂，据报道原因是刑慧娜在奔跑的过程中和别人发生了绊脚现象．从生活的经验我们知道，在路上跑的人被绊倒时，和慢走的人滑倒时，会发生不同现象．试根据所学知识完成下表．

    【解析】跑的人被绊倒时，脚因受力停止了运动，而身体上半部分由于惯性继续向前运动，上身快而下身慢，故向前趴着倒下；慢走人的前脚落地前同时参与随身体向前的匀速运动和绕关节向前的圆周运动，速度的水平分量大于身体的速度．正常行走时，前脚落地后受摩擦阻力作用速度马上减为零，随即后脚撤去支撑，后脚抬起且节奏均匀．滑倒时，多是前脚落地受摩擦力不足，速度未能迅速减小为零，但后脚按节奏抬起撤去支撑，前脚向前滑动的速度大于上半身因惯性保持的速度，而造成向后仰着摔下．

1.关于伽利略理想实验，下列说法正确的是（　 ）
A．完全是理想的，没有事实为基础
B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的
C．没有事实为基础，只是理想推理
D．以上说法都不对
【答案】B
【解析】伽利略的理想实验是经过科学抽象，能深刻反映自然规律。
2.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段，在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学的方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验如图所示，其中有一个是经验事实，其余是推论。
①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；
②两个对接的斜面，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的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动.
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列____________（只要填写序号即可）。
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____________。
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】②③①④　 B
【解析】该实验是让一个静止的小球从一个斜面滚下，滚上另一个对接的斜面。如果没有摩擦，小球将上升到原来滚下时的高度，在这个实验的基础上进行合理的推论：逐步减小倾角，直至水平，小球将沿水平面以恒定的速度运动下去。所以理想实验设想的步骤顺序应该是：②③①④。其中②是事实，③①④是推论。
3.如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，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，若不考虑其他阻力，则两个小球（    ）

A．一定相碰    B．一定不相碰    C．不一定相碰    D．无法确定

【答案】B

【解析】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，因为惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰．

4.下列说法正确的是（　 ）
　　A．如果物体在运动，那么它一定受到力的作用　　 B．力是使物体做变速运动的原因
　　C．撤去作用力，运动的物体最终总要停下来　　　 D．力只能改变物体运动速度的大小
【答案】B
【解析】运动的物体不一定受到力的作用，可能物体具有速度，由于惯性，物体可以一直运动。撤去力，物体有可能保持原来的速度匀速直线运动。力不仅可以改变速度的大小还可以改变速度的方向。力是改变物体运动状态的原因。
5.关于惯性和牛顿第一定律，下列说法中正确的是（    ）

 A．静止的物体可能没有惯性

 B． 速度越大的物体惯性越大

 C． 同一物体在地球上和月球上惯性不同

 D．伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起

【答案】D

【解析】A、惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，故A错误；

B、质量是惯性大小的唯一量度，与速度、环境等因素无关，故BC错误；

D、伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起，故D正确；

6.下列关于惯性及有关现象的说法中正确的是：（　 ）
A.人在走路时没有惯性，被绊倒时才有惯性
B.物体在不受外力作用时有惯性，受到外力作用后惯性就改变了
C.参加百米赛跑的运动员到达终点时不能立即停下来，是由于惯性
D.向上抛出的球，受的重力向下，但还向上运动，也是由于惯性的缘故
【答案】CD
【解析】惯性是物体的根本属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体所处的状态、运动情况、受力情况都无关，故A、B错误；C、D选项所述的现象都是惯性的缘故，故C、D正确。
7.下列说法正确的是（    ）

A．掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小，可以用手去接

B．用力打出乒乓球速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接

C．相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大

D．相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车状态变化大

【答案】D

【解析】因为惯性的大小仅由质量来决定，铅球质量很大，其惯性大，尽管速度不大，但是运动状态很难改变。故不能用手接而乒乓球则与其相反，运动状态容易改变，尽管速度大，也可以用手去接（这一点同学们都有经验），所以A、B是错误的．对于C、D，相同的两辆车惯性相同，要让速度大的车停下来，其运动状态变化大，因此较难，故D正确．

8.下列说法正确的是（        ）

A．惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质

B．物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质

C．物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态，有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而就无惯性

D．惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关

【答案】D

9.如果物体运动状态发生了变化，说明该物体（    ）

A．速度方向一定发生了变化

B．速度大小一定发生了变化

C．加速度一定发生了变化

D．受到的合外力一定不为零

【答案】D

【解析】物体运动状态发生变化一定是它的速度发生变化，可能是速度大小、也可能是速度方向、还有可能是二者一起发生变化，既然物体运动速度发生变化，物体一定产生了加速度．由牛顿第一定律知，物体所受合外力一定不为零，使物体速度发生改变，但有可能是匀变速运动，速度不断变化，加速度不变，故选D．
10.如图所示（俯视图），以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球．若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动．则由此可判断列车（    ）

A．减速行驶，向南转弯

B．减速行驶，向北转弯

C．加速行驶，向南转弯

D．加速行驶，向北转弯

【答案】A

【解析】本题考查了惯性的概念．由牛顿第一定律可知，小球在水平桌面向前匀速运动．小球的运动以车为参考系，小球按图示轨迹运动．由于小球匀速运动，判断车的运动时以小球为参考系，由图可知，列车相对小球向南运动，同时车相对小球沿车运动的反方向运动，故知车做减速运动．所以选项A正确．

11.如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一个光滑的小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（    ）

    A．沿斜面向下的直线

    B．竖直向下的直线

    C．无规则曲线

    D．抛物线

【答案】B

【解析】本题考查力和物体运动状态变化的关系．力是改变物体运动状态的原因，物体不受力将保持原来的静止或匀速直线运动状态．由于劈形物体A各面均光滑，所以小球B在水平方向上不受力作用，故小球B在水平方向上将保持“静止”状态，小球B由于在竖直方向上受到重力和物体A的支持力作用，运动状态改变做竖直方向的运动．

12.做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是（     ）

A．悬浮在空中不动  

B．速度逐渐减小

C．保持一定速度向下匀速直线运动

D．无法判断

【答案】C

13.人在处于一定运动状态的车厢内竖直向上跳起，下列分析人的运动情况的选项中正确的是（    ）

A. 只有当车厢处于静止状态，人才会落回跳起点

B. 若车厢沿直线水平匀速前进，人将落在跳起点的后方

C. 若车厢沿直线水平加速前进，人将落在跳起点的后方

D. 若车厢沿直线水平减速前进，人将落在跳起点的后方

【答案】C

【解析】牛顿第一定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。由上述内容可知：人在处于一定运动状态的车厢内竖直向上跳起，厢处于静止状态或匀速运动，人都会落回跳起点，故A、B错误；若车厢沿直线水平加速前进，人将在水平方向上保持起跳时的速度，而车厢沿直线水平加速，在人下落过程中速度始终大于人的速度，因此人将落在跳起点的后方，故选C，D错误。

14.一天下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了．列车进站过程中（箭头表示列车进站的方向），他发现水面的形状如图所示中的（    ）

【答案】C

【解析】列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C中一致．

15.从水平匀速向右飞行的飞机上按相等的时间间隔，依次放出a、b、c三个球，不考虑空气阻力，站在地面上的人看到它在空中的排列情况是图中的（    ）

【答案】B

【解析】飞机上释放（非抛出）的球都具有与飞机相同的水平速度，在水平方向上，a、b、c三个球以相同的速度做匀速直线运动，故三个球一定在飞机的正下方，三球连线是一条竖直线．