第14讲：牛顿第一定律（含答案） -[初升高衔接]2023-2024学年新高一物理【赢在暑假】同步精讲精练系列（人教版2019必修第一册）

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考点一：牛顿第一定律
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.
注意：牛顿第一定律不是实验定律，它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论；物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件，其实际意义是物体受到的合外力为零。
考点二：惯性
惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大。
3．惯性的两种表现形式
(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。
(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。
技巧归纳
(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。
(2)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作用。因此，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。
二：考点题型归纳
题型一：牛顿第一定律的理解
1．（2023秋·重庆铜梁·高一校联考期末）关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（ ）
A．它表明了力是改变物体运动状态的原因
B．它表明了力是维持物体运动状态的原因
C．它表明实际生活中的某些宏观物体可能没有惯性
D．牛顿第一定律可以通过实验进行验证
【答案】A
【详解】AB．由牛顿第一定律可得，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A正确，B错误；
C．一切物体在任何状态下都有惯性，C错误；
D．牛顿第一定律的内容是：物体在不受力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，故不能用实验来进行验证，它是通过科学推理得出的，故D错误。
故选A。
2．（2023秋·重庆渝中·高一重庆巴蜀中学校考期末）下列关于牛顿第一定律的理解正确的是（ ）
A．牛顿第一定律可以通过实验直接验证
B．战斗机作战前抛掉副油箱，是为了增大战斗机的惯性
C．在水平地面上滑动的木块速度逐渐减小，所受的摩擦力也逐渐减小
D．奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
【答案】D
【详解】A．牛顿第一定律是牛顿在前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是不能用实验直接验证的，A错误；
B．战斗机作战前抛掉副油箱，是为了减小战斗机的惯性，B错误；
C．在水平地面上滑动的木块速度逐渐减小，但是仍然在滑动，所受的滑动摩擦力保持不变，C错误；
D．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，奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态，D正确。
故选D。
3．（2023秋·河南郑州·高一郑州市第四十七高级中学校考期末）下列关于力、运动状态和惯性的说法正确的是（ ）
A．亚里士多德最早提出力不是维持物体运动的原因
B．伽利略根据理想实验得出推论，如果没有摩擦，在水平面上的物体一旦具有某一速度，将保持这个速度继续运动下去
C．高速公路上汽车限速，这是由于汽车速度越大惯性越大
D．物体不受力的作用，运动状态也能发生变化
【答案】B
【详解】A．伽利略最早提出力不是维持物体运动的原因，A错误；
B．伽利略根据理想实验得出推论，如果没有摩擦，在水平面上的物体一旦具有某一速度，将保持这个速度继续运动下去，B正确；
C．物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的速度无关，C错误；
D．根据牛顿第一定律得，物体不受力的作用，物体的运动状态不会改变，D错误。
故选B。
题型二：理想斜面实验
4．（2023·全国·高一专题练习）如图所示，理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想的理想实验中的几个主要步骤如下：
①两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度
③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
④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运动
在上述的步骤中，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】A
【详解】伽利略的观点是在实验事实的基础上，经过推理概括得出结论，第一步是实验事实，即①；小球滚到右侧斜面的高度与小球自由放手的位置接近，摩擦越小越接近，得出推理，如果无摩擦，小球上升的高度与自由放手位置相同，即第二步是②；继续推理，在无摩擦的情况下如果改变右侧斜面的倾斜程度，减小倾角，仍能使小球上升的高度与自由放手的位置相同，即第三步是③；继续大胆推理，在无摩擦的情况下，右侧斜面继续减小倾角为0，即水平，则小球永远运动，即第四步是④。也表明①是事实，②③④是推论，直接观察到的现象是可靠的实验事实，按照实验条件变化的趋势进行的极端化猜想是理想化推论。
故选A。
5．（2023秋·陕西西安·高一统考期末）伽利略曾用如图甲所示的“理想实验”研究力与运动的关系，用图乙所示的实验研究自由落体运动．下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，完全没有摩擦阻力的斜面实际存在，因此该实验可实际完成
B．图甲实验中，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
C．图乙实验直接验证了自由落体运动的速度是均匀变化的
D．图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使运动时间变长，便于测量
【答案】D
【详解】A．图甲中，完全没有摩擦阻力的斜面实际不存在，因此该实验不可实际完成，A错误；
B．图甲实验中，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，B错误；
C．图乙实验做的是斜面实验，最后合理外推到竖直状态，间接验证了自由落体运动的速度是均匀变化的，C错误；
D．图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使物体运动的加速度减小，从而使运动时间变长，便于测量，D正确。
故选D。
6．（2023·全国·高一专题练习）伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力的促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（ ）
A．若小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态
B．若斜面光滑，小球在右侧斜面将上升到与O点等高的位置
C．若小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就越难改变
【答案】B
【详解】AC．本实验并不能得到力与运动状态的关系，故AC错误；
B．根据题意，先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球上升高度一直增加，可推知，当斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，故B正确；
D．本实验质量是固定的，不能得到质量与运动状态之间的关系，故D错误。
故选B。
题型三：质量和惯性的关系
7．（2023春·陕西西安·高一长安一中校考期末）某时刻，质量为1 kg的物体甲受到的合力是8 N，速度是20 m/s；质量为3 kg的物体乙受到的合力是18 N，速度是10 m/s，则（ ）
A．甲比乙的惯性大B．甲比乙的惯性小
C．甲和乙的惯性一样大D．无法判定哪个物体惯性大
【答案】B
【详解】物体的惯性与物体的质量有关，与物体的速度、受到的合力无关，质量越大，物体的惯性越大。
故选B。
8．（2023·全国·高一假期作业）关于惯性，下列说法正确的是（ ）
A．汽车运动的速度越大越不容易停下来，是因为汽车运动的速度越大惯性越大
B．运动员投掷标枪时，用力越大，标枪飞行越远，说明力越大惯性越大
C．把手中的球由静止释放，球受重力而竖直下落，说明球没有惯性
D．物体惯性的大小仅与物体的质量有关，质量大的惯性大
【答案】D
【详解】ABD．质量是惯性大小的唯一量度，与速度无关，质量越大，惯性越大，故AB错误，D正确；
C．任何物体在任何情况下都有惯性，球由于重力的作用而自由下落时，惯性依然存在，故C错误。
故选D。
9．（2023春·山西晋中·高一校考阶段练习）关于惯性，下列说法中正确的是（ ）
A．战斗机战斗前抛弃副油箱，是为了减小战斗机的惯性，提高作战性能
B．航天员在空间站中因失重而处于漂浮状态，所以没有惯性
C．公交车急刹车时站在车内的乘客摔倒是因为没有控制住惯性
D．在渣土车上加装限速器，其目的是减小速度来使惯性减小
【答案】A
【详解】A．物体的惯性只与物体的质量有关，质量越小，惯性越小，所以战斗机战斗前抛弃副油箱，是为了减小战斗机的惯性，提高作战的灵活性能，故A正确；
B．物体的惯性只与物体的质量有关，与其运动状态、所在位置均无关，故B错误；
C．公交车急刹车时站在车内的乘客摔倒是由于惯性，乘客有保持原来运动状态的性质，故C错误；
D．惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与速度无关，故D错误。
故选A。
题型四：运动和力的关系
10．（2023秋·黑龙江哈尔滨·高一哈尔滨三中校考期末）下列关于力与运动的说法正确的是（ ）
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
B．亚里士多德通过对生活实际的观察，认为力是改变物体运动状态的原因
C．笛卡尔阐明了一对平衡力的大小方向关系
D．伽利略通过理想斜面实验证实了牛顿运动定律
【答案】A
【详解】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正确；
B．亚里士多德通过对生活实际的观察，认为力是维持物体运动状态的原因，故B错误；
C．笛卡尔发展了运动相对性的思想，但并没有阐明一对平衡力的大小方向关系，故C错误；
D．伽利略通过理想斜面实验为牛顿运动定律奠定了基础，牛顿第一定律无法通过实验证实，故D错误。
故选A。
11．（2023·全国·高一假期作业）牛顿第一定律揭示了物体的运动状态与所受外力的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．物体受到恒定的合力作用时，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，它一定处于静止状态
D．物体受到不为零的合力作用时，运动状态不一定改变
【答案】B
【详解】ABD．只要物体受到的合力不为零，不论合力是否是恒力，物体的运动状态一定发生变化，故AD错误，B正确；
C．合力为零时，物体处于平衡状态，可能静止，也可能做匀速直线运动，故C错误。
故选B。
12．（2022秋·辽宁·高一校联考期末）关于运动和力的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．一个质点在恒力作用下沿光滑水平面上做匀加速直线运动，某时刻将恒力撤掉，由牛顿第一定律可知，因为惯性该物体将继续做匀变速直线运动
B．在寒冷的冬季，冰雪路面必须慢速驾驶，是因为同一辆车在冰雪路面上行驶要比在普通路面上行驶时惯性要大一点
C．同样的力作用在不同物体上时，质量越大的物体，其运动状态改变的越慢
D．若处于真空环境下，可以利用实验证明牛顿第一定律
【答案】C
【详解】A．某时刻将恒力撤掉，由牛顿第一定律可知，因为惯性该物体将继续做匀速直线运动，故A错误；
B．惯性仅与质量有关，与其他因素无关；同一辆车在冰雪路面上行驶和在普通路面上行驶时，惯性不变，故B错误；
C．同样的力作用在不同物体上时，质量越大的物体，加速度越小，其运动状态改变的越慢，故C正确；
D．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的，故D错误。
故选C。
三：课堂过关精练
一、单选题
13．（2023春·贵州黔西·高一校考阶段练习）关于惯性，下列说法中正确的是（ ）
A．质量大的物体惯性大B．质量大的物体惯性小
C．速度大的物体惯性大D．速度大的物体惯性小
【答案】A
【详解】惯性是物体本身的性质，惯性大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，质量越大，惯性越大。
故选A。
14．（2023秋·高一课时练习）一只盛水的杯子放在桌子边缘的纸条上，当抽动纸条时，发生的现象是（ ）
A．快速抽动纸条时，纸条被抽出，而杯子留在原处
B．慢慢抽动纸条时，纸条被抽出，而杯子留在原处
C．快速抽动纸条时，杯子随纸条一起运动
D．无论是快速还是慢慢抽动纸条，杯子都随纸条一起运动
【答案】A
【详解】根据题意可知，杯子本身处于静止状态，当突然抽掉纸条时，杯子由于惯性要保持原来的静止状态，所以保持静止不动；慢慢抽动时，由于杯子与纸条摩擦力的作用，改变了杯子的运动状态，所以杯子运动起来。
故选A。
15．（2023秋·高一课时练习）关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是（ ）
A．完全是理想的，没有事实为基础
B．利用气垫导轨，就能使实验成功
C．是以可靠事实为基础，经科学抽象，深刻反映自然规律的
D．该实验说明力是改变物体运动状态的原因
【答案】C
【详解】ABC．伽利略的推论是不能用实验证明的，这是因为物体完全不受外力的作用实际上是不可能的，物体不受阻力的条件也是无法实现的。但是随着现代科学技术的进步，可以将摩擦阻力减小到很小，例如可以用气垫导轨实验近似地验证，故AB错误，C正确；
D．伽利略理想实验仅仅说明了物体的运动不需要力来维持，故D错误。
故选C。
16．（2023秋·高一课时练习）如图所示，将一玻璃瓶装水后密闭，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小气泡处于静止状态，现用力突然将瓶子向前推动，使其在桌面上向前运动一段后停止，可看到气泡相对瓶子的运动情况是（ ）

A．向前B．向后
C．先向前，再向后D．先向后，再向前
【答案】C
【详解】当玻璃瓶静止时，水和玻璃瓶保持相对静止，气泡在玻璃瓶中间；当突然用力将瓶子向前推动一下，水要保持原来的静止状态，向玻璃瓶后方运动，把气泡挤向玻璃瓶前进的方向。当瓶子运动起来后，最终静止，因此瓶子必然要减速运动，这时气泡右边的水受瓶的作用随瓶一起减速运动，而气泡左边的水将相对于瓶向前（右）运动，气泡将相对于瓶向后移动。
故选C。
17．（2023秋·高一单元测试）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，在其上表面放一个光滑小球B。劈形物体由静止开始释放，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．无规则的曲线D．垂直斜面的直线
【答案】B
【详解】由于小球放在劈形物体A上，劈形物体A的上表面光滑，所以在劈形物体A下滑过程中小球在水平方向上不受外力作用，则小球在水平方向上没有位移，仅沿竖直方向运动。
故选B。
18．（2023·全国·高一专题练习）如图所示，楔形物体的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上。在的水平上表面放一光滑小球，后释放，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．无规则的曲线D．抛物线
【答案】B
【详解】楔形物体释放前，小球受到重力和支持力，两力平衡；楔形物体释放后，由于小球是光滑的，则小球水平方向不受力，根据牛顿第一定律知道，小球在水平方向的状态不改变，即仍保持静止状态，水平方向不发生位移。而竖直方向：楔形物体的支持力将小于小球的重力，小球将沿竖直方向做加速运动，所以其运动轨迹为竖直向下的直线。
故选B。
四：高分突破精练
一、单选题
19．（2023秋·高一校考课时练习）关于惯性的下列说法，正确的是（ ）
A．球由静止释放后加速下落，说明力改变了惯性
B．物体随着“神舟十一号”飞船进入太空，其惯性将消失
C．投掷出去的标枪靠惯性向远处运动
D．物体沿水平面滑动，速度越大滑行的时间越长，说明速度大惯性就大
【答案】C
【详解】ABD．惯性是物体本身的固有属性，惯性大小只与物体的质量有关，与运动的状态无关，球由静止释放后加速下落是由于受到重力的原因，惯性没有变化，物体随着“神舟十一号”飞船进入太空，处于完全失重状态，物体的质量没有变化，则物体的惯性没有变化，物体的速度增大但是惯性不变，故ABD错误；
C．投掷出去的标枪是靠惯性向远处运动的，故C正确。
故选C。
20．（2023·全国·高一专题练习）质量分别为m1、m2的两个物体甲与乙放在表面光滑且足够长的木板上，随木板一起以水平向右的相同速度沿同一直线做匀速直线运动，当木板突然停止时，以下说法正确的是（ ）
A．若m1>m2，甲将与乙发生碰撞
B．若m1