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4.1牛顿第一定律题型总结
知识点1：对伽利略理想实验的理解
1．理想实验的推论
一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。
2．理想实验的意义
(1)伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。
(2)伽利略理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法。
【题型1 理想实验的魅力】
【例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。下面是关于该实验的步骤：
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如图为两个斜面，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，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。
(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：____________(填序号)。
(2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，其中步骤②属于___________。
【变式1-1】理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是( )
A．只要接触面“相当光滑”，物体在水平面上就能匀速运动下去
B．这个实验实际上是永远无法做到的
C．利用气垫导轨，就能使实验成功
D．要使物体运动就必须有力的作用，没有力的作用，物体就静止
【变式1-2】（2024·江苏泰州月考）伽利略在研究力和运动关系时，如图所示，让小球从左侧固定斜面上滚下，滚上右侧倾角可以改变的斜面，倾角逐渐减小至零.伽利略设计这个实验的目的是为了说明（ ）
A. 运动不需要力来维持
B. 如果物体不受到力，就不会运动
C. 运动的小球具有惯性
D. 如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度
【变式1-3】(2023山东潍坊月考)伽利略对“自由落体运动”和“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。图甲、乙分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对于这两项研究,下列说法正确的是( )
A.图甲通过对自由落体运动的研究,合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图甲中先在倾角较大的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易
C.图乙中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验能直接观察到小球达到等高位置处
D.图乙的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持
知识点2：牛顿第一定律
1．物体运动状态的变化
物体运动状态的变化指的就是速度的变化，分以下三种情景：
(1)速度的方向不变，大小变化。
(2)速度的大小不变，方向变化。
(3)速度的大小和方向都发生变化。
2．对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了力和运动的关系：
①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。
②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。
(2)揭示了一切物体都具有惯性，因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
【题型2 对牛顿第一定律的认识】
【例2】下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据
B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的
C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法
D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用
【变式2-1】（2023菏泽月考）下列对牛顿第一定律的理解错误的是( )
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变
C.在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动
D.飞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
【变式2-2】（多选）(2023安徽安庆期中)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是 ( )
A.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义
B.牛顿第一定律是从实验现象归纳总结出来的
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持
【变式2-3】(2022驻马店月考)关于牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．牛顿第一定律无法用实验验证，因此无实际意义
B．不受外力作用时，物体静止不动
C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块的运动
D．奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
知识点3：惯性
1．惯性的大小
(1)质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大；反之则越小。
(2)惯性大小与物体运动状态(速度)、受力情况以及所处地理位置均无关。
2．惯性的表现
(1)不受力时，惯性表现为物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态。
(2)受力时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。质量越大，惯性越大，物体运动状态越难以改变。【题型3 惯性对生活现象的解释】
【例3】关于惯性，下列说法正确的是( )
A．高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客受到惯性力的作用
B．短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大，惯性越大
C．惯性的大小仅与质量有关，质量越大，惯性越大
D．把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球具有惯性的缘故
【变式3-1】下列事例中，利用了物体的惯性的是( )
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
【变式3-2】如图所示，在一辆上表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球（m1＞m2）随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则两个小球（ ）
A. 一定相碰
B. 一定不相碰
C. 不一定相碰
D. 难以确定，因为不知小车的运动方向
【变式3-3】大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板（如图）。下列说法错误的是( )
A.油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧
B.油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动
C.油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动
D.油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板，油也几乎不会涌动
4.1牛顿第一定理题型总结答案
知识点1：对伽利略理想实验的理解
1．理想实验的推论
一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。
2．理想实验的意义
(1)伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。
(2)伽利略理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法。
【题型1 理想实验的魅力】
【例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。下面是关于该实验的步骤：
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如图为两个斜面，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，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。
(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：____________(填序号)。
(2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，其中步骤②属于___________。
【答案】(1)②③①④ (2)可靠的实验事实
【详解】理想实验的思想方法：在实验事实的基础上，经过合理的推理，获取结论。针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④，步骤②属于可靠的实验事实。
【变式1-1】理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是( )
A．只要接触面“相当光滑”，物体在水平面上就能匀速运动下去
B．这个实验实际上是永远无法做到的
C．利用气垫导轨，就能使实验成功
D．要使物体运动就必须有力的作用，没有力的作用，物体就静止
【答案】B
【详解】理想实验在实际情况下是永远不能实现的，其条件永远是理想化的，选项B正确；即使接触面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度，选项A错误；利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条件，仍然存在一定的阻力，只不过阻力很小而已，选项C错误；力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动状态的原因，选项D错误。
【变式1-2】（2024·江苏泰州月考）伽利略在研究力和运动关系时，如图所示，让小球从左侧固定斜面上滚下，滚上右侧倾角可以改变的斜面，倾角逐渐减小至零.伽利略设计这个实验的目的是为了说明（ ）
A. 运动不需要力来维持
B. 如果物体不受到力，就不会运动
C. 运动的小球具有惯性
D. 如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度
【答案】A
【详解】伽利略的理想斜面实验证明了：运动不需力来维持，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BCD错误，A正确。故选A。
【变式1-3】(2023山东潍坊月考)伽利略对“自由落体运动”和“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。图甲、乙分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对于这两项研究,下列说法正确的是( )
A.图甲通过对自由落体运动的研究,合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图甲中先在倾角较大的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易
C.图乙中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验能直接观察到小球达到等高位置处
D.图乙的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持
【答案】D
【详解】图甲通过对小球在斜面上的运动的研究,合理外推得出自由落体运动是一种匀变速直线运动，A错误；题图甲中先在倾角较小的斜面上进行实验，来“冲淡”重力的作用效果,主要是使时间的测量更容易，B错误；实际生活中没有摩擦阻力的斜面并不存在,故实验不能直接观察到小球达到等高处，C错误；图乙的实验为“理想实验”，伽利略通过抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，D正确。
知识点2：牛顿第一定律
1．物体运动状态的变化
物体运动状态的变化指的就是速度的变化，分以下三种情景：
(1)速度的方向不变，大小变化。
(2)速度的大小不变，方向变化。
(3)速度的大小和方向都发生变化。
2．对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了力和运动的关系：
①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。
②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。
(2)揭示了一切物体都具有惯性，因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
【题型2 对牛顿第一定律的认识】
【例2】下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据
B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的
C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法
D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用
【答案】C
【详解】牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故选项A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故选项C正确；物体静止时不受外力或合外力为零，故选项D错误。
【变式2-1】（2023菏泽月考）下列对牛顿第一定律的理解错误的是( )
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变
C.在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动
D.飞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】C
【详解】牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律还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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于受到摩擦阻力的作用而改变了运动状态，飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了原来的运动状态，C错误，D正确.本题选择错误的，故选C.
【变式2-2】（多选）(2023安徽安庆期中)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是 ( )
A.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义
B.牛顿第一定律是从实验现象归纳总结出来的
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持
【答案】BD
【详解】虽然不受力作用的物体是不存在的,但牛顿第一定律给出了物体不受力时的运动规律,是整个牛顿力学的基础,是有意义的,故A错误;牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上,根据逻辑推理得出的,是以实验为基础,但又不是完全通过实验得出的,故B正确;牛顿第一定律又叫惯性定律,牛顿第一定律是物体遵循的规律,而惯性是物体的性质,实质是不相同的,C错误;牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持,D正确。
【变式2-3】(2022驻马店月考)关于牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．牛顿第一定律无法用实验验证，因此无实际意义
B．不受外力作用时，物体静止不动
C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块的运动
D．奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，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】牛顿第一定律虽然无法用实验验证，但它阐述了运动和力的关系，其得到的一切结论经过实践证明都是正确的，故A项错误；牛顿第一定律描述了物体在不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动或静止状态，故B项错误；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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用改变了木块的运动状态；奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了原来的运动状态，故C项错误，D项正确。
知识点3：惯性
1．惯性的大小
(1)质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大；反之则越小。
(2)惯性大小与物体运动状态(速度)、受力情况以及所处地理位置均无关。
2．惯性的表现
(1)不受力时，惯性表现为物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态。
(2)受力时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。质量越大，惯性越大，物体运动状态越难以改变。
【题型3 惯性对生活现象的解释】
【例3】关于惯性，下列说法正确的是( )
A．高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客受到惯性力的作用
B．短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大，惯性越大
C．惯性的大小仅与质量有关，质量越大，惯性越大
D．把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球具有惯性的缘故
【答案】C
【详解】高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，是由于惯性，不是受到惯性力的作用，故A错误；惯性的大小仅与物体的质量有关，与速度无关，质量越大，惯性越大，故B错误，C正确；把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球受重力的原因，故D错误。
【变式3-1】下列事例中，利用了物体的惯性的是( )
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
【答案】C
【详解】②中打开降落伞是为了增大运动员受到的阻力，③中轮胎制成不平整的花纹是为了增大轮胎与地面的摩擦力，①④中是利用了惯性，故选项C正确。
【变式3-2】如图所示，在一辆上表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球（m1＞m2）随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则两个小球（ ）
A. 一定相碰
B. 一定不相碰
C. 不一定相碰
D. 难以确定，因为不知小车的运动方向
【答案】B
【详解】因小车上表面光滑，故车突然停止后，两个小球水平方向上不受力的作用，将以原来的速度匀速运动下去，故两个小球一定不相碰，B正确。
【变式3-3】大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板（如图）。下列说法错误的是( )
A.油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧
B.油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动
C.油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动
D.油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板，油也几乎不会涌动
【答案】B
【详解】由于惯性，油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，A正确；惯性取决于物体的质量，B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板间油的质量相对较小，油的惯性也小，所以可以有效地减小变速时油的涌动，C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板，油也几乎不会涌动，故D正确.本题选错误的，故选B。

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