专题4.1 牛顿第一定律-2022-2023学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第一册）（解析版）

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专题 4.1 牛顿第一定律
【人教版】
【题型 1 牛顿第一定律的理解】......................................................................................................
【题型 2 惯性的理解】......................................................................................................................
【题型 3 理想实验】..........................................................................................................................
【题型 4 探索过程】..........................................................................................................................
【题型 5 综合问题】..........................................................................................................................
【题型 6 惯性的应用】......................................................................................................................
【题型 7 惯性的危害】......................................................................................................................
【题型 1 牛顿第一定律的理解】
【例 1】下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是(　　)
A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态
B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用
C．惯性定律与惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大
答案　B
解析　当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故 A项
错误．由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故 B项正确．惯性是物体保
持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的
运动规律，C项错误．虽然物体运动不需要力来维持，但物体的惯性与运动速度大小无关 ，
D项错误．
【变式 1-1】关于牛顿第一定律及惯性的说法正确的是__________。
(1)牛顿第一定律是理想的实验定律
(2)牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
(3)惯性定律与惯性的实质是相同的
(4)物体的运动不需要力来维持
(5)质量为 m的物体，以 20 m/s 的速度运动时比以 10 m/s的速度运动时惯性大
(6)物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变
(7)置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关
(8)让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性
答案：(2)(4)(8)
【变式 1-2】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)随车一起匀速运动，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
解析：选B　因小车表面光滑，因此小球在水平方向上不会受到外力作用，原来两小球与
小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度将不变，所以不会相碰。
【变式 1-3】根据牛顿运动定律，以下选项中说法正确的是(　　)
A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置
B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
C．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
D．人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
答案　C
解析　人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，由于惯性，人在水平方向上
仍然具有和车厢一样的速度，且在水平方向上不受力，即跳起后，人在水平方向上与车厢
同步运动，所以，人仍然落在车厢的原来位置，A、B都错．人在沿直线加速前进的车厢
内，竖直向上跳起后，人在水平方向上只具有车厢当时的瞬时速度 v0，但是由于车厢加速
前进，所以，人将落在起跳点的后方，C正确．同理可分析，当人在沿直线减速前进的车
厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的前方，D错．
【题型 2 惯性的理解】
【例 2】关于惯性的认识，以下说法正确的是(　　)
A．物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变
B．置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关
C．让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定的时间，这是因为物体具有惯性
D．同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来所用的时间较长，说明惯性与速度有
关
答案　C
【变式 2-1】[多选]在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突
然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙
述正确的是(　　 )
A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速
C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速
解析：选BD　原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①
原来小车向左运动，突然加速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出。②
原来小车向右运动，突然减速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故
B、D正确。
【变式 2-2】如图所示，一盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁
球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运
动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　)
A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右
解析：选A　因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体
积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同
体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起向右运动，所以小
车向右运动时，铁球相对小车向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质
量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动。
【变式 2-3】一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑
行路程的讨论正确的是(　　)
A.车速越大，它的惯性越大
B.质量越大，它的惯性越大
C.车速越大，刹车后滑行的路程越长
D.车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
答案　BC
解析　惯性是物体的固有属性，它与物体的质量有关，与物体的速度无关，故 A错误，B
正确；根据 x＝可知，车速越大，刹车后滑行的路程越长，与惯性的大小无关，故 C正确，
D错误.
【题型 3 理想实验】
【例 3】伽利略的斜面实验证明了(　　)
A．使物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止
B．使物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体将运动
C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态
D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或者静止状态
解析：选D　伽利略的斜面实验证明了：运动不需要力来维持，物体不受外力作用时，总
保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，故 D正确。
【变式 3-1】伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究，开创了科学实验和逻辑推理
相结合的重要科学研究方法.图(a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这
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