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）（解析版）

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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

【解析】根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小

球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与 O点等高的位置，而 B、C、D三个选项，从题目不能直接

得出，故选项 A正确．

【答案】 A

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。

【分析】　整个实验是在一定的实验事实的基础上，通过推理形成结论，因此要会按逻辑关系排顺序。

在现实生活中，摩擦是不可避免的，因此，凡是不考虑摩擦影响的都是理想化。

【解析】　伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，

得到正确的结论。②是可靠事实，因此放在第一步，①③④是在无摩擦情况下的理想化推论。

【答案】　(1)②③①④　(2)②　①③④

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

【答案】 D

【解析】由牛顿运动定律可知，力是物体运动状态发生变化的原因，而不是维持物体运动的原因，

故A、B错误．两物体从同一高度自由下落，物体下落的速度与物体的质量无关，故 C错．由力的平衡知

识可知，物体处于静止或匀速直线运动时，所受合外力为零，故一个物体维持匀速直线运动，不需要外力，

选项 D正确．

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

【答案】CD　

【解析】该实验为牛顿第一定律的提出，提供了有力的依据，但没有摩擦力，只是一种假设，所以该

实验是一种理想化实验，牛顿第一定律不是实验定律，所以 A错误；小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小

是因为受力的作用，说明力是改变物体运动状态的原因，B错误；根据实验，右侧的斜面水平时，小球近

似做匀速直线运动，如果没有外力作用，小球将在水平面上永远运动下去，故C正确；如果没有摩擦，小

球一定会上升到相同的高度，D正确。

考点 2：牛顿第一定律

1．运动状态变化的三种情况

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