4.1 牛顿第一定律 -2022-2023学年高一物理精讲精练（2019人教版必修第一册）（原卷版）

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4.1 牛顿第一定律

考点精讲

考点 1：理想实验的魅力

1．伽利略的理想实验

（1）(实验事实)如图所示，两个斜面平滑地对接在一起，小球从一个斜面的某一高度自由滚下，在第

二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等，伽利略分析高度的微小差别是

由摩擦阻力引起的。

（2）(科学推理)若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。

（3）(科学推理)若减小第二个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在第二个斜面上滚

得远些。

（4）(科学推理)若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原

有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。

【点拨】　伽利略的理想实验是伽利略在实验事实的基础上塑造的一种理想过程。它以科学实验为基

础，以科学事实为根据，突出主要因素，忽略次要因素，是运用逻辑推理揭示物理知识的内在联系、发现

物理规律的重要方法。

2．伽利略理想实验的意义

（1）伽利略用“实验和科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。

（2）第一次确立了物理实验在物理学研究中的基础地位。

（3）揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

（4）“理想实验”的研究方法在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方

法也有其一定的局限性，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。

【例 1】伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地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．如果斜面绝对光滑，小球将上升到与 O点等高的位置

B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态

C．如果小球受到力的作用，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，它的加速度越小

理解理想实验应注意的三点

1 真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验。

2 理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验。

3 理想实验是以可靠的实验事实为基础的。

【针对训练】

1．理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实

验的设想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论。

①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；

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时的高度；

④ 继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动。

（1）请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列： (填写序号即可)。

（2）将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类。

属于可靠事实的步骤是；

属于理想化推论的步骤是。

2．16 世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的

理论，开启了物理学发展的新纪元．在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是(　　)

A．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快：这说明，物体受的力越大，速度就越大

B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受

力时的“自然状态”

C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快

D．一个物体维持匀速直线运动，不需要受力

3．(多选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验，装置为两个对接的斜面，让小球沿左边的

斜面滑下，并滚上右边的斜面，然后改变右边斜面的倾角，重复操作，利用曝光频率一定的相机拍下小球

在运动过程中的图片，则(　　)

A．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，因此牛顿第一定律是实验定律

B．由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小，因此证实了“物体的运动需要力维持”

C．当右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，说明“如果没有外力的作用，小球将在水平面

上永远运动下去”

D．如果没有摩擦，小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度

考点 2：牛顿第一定律

1．运动状态变化的三种情况

（1）速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动)

（2）速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速圆周运动)

（3）速度的大小和方向同时发生改变。(物体做曲线运动)

2．对牛顿第一定律的理解

（1）明确了惯性的概念

牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明了物体所具有的一

个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在

任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

（2）揭示了力和运动的关系

牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动

的关系，即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。

（3）反映了物体不受外力时的运动状态

匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止 )。不受外力作用的物体是

不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意

义。

【点拨】牛顿第一定律揭示了力与运动的关系，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态

的原因，有力作用在物体上，它的运动状态就会改变，即速度一定会改变．

【例 2】如图所示，一个劈形物体 M(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 m。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

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