内容正文:
第十三讲 牛顿第一定律(预习篇)(原卷版)
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新知导航:熟悉课程内容、掌握知识脉络
基础知识:知识点全面梳理,掌握必备
小试牛刀:基础题+中等难度题,合理应用
一、阻力对物体运动的影响
1.影响物体运动距离的因素
现象:(1)相同速度物体,水平面越粗糙,即受到的阻力越大,物体运动距离越短。
(2)在相同水平面上,即受到的阻力相同,物体运动速度越大,物体运动距离越长。
归纳总结:
影响物体在水平面运动距离的因素:
一是物体所受阻力大小;二是物体运动速度的大小。
2.实验设计
控制变量:研究阻力对物体运动影响,必须控制物体在水平面上运动速度。
实验方法:(1)利用斜面来控制物体的速度。
让小车从斜面的同一高度下滑,使小车刚到达水平面时的速度相同。
(2)改变水平面的粗糙程度,改变小车所受阻力。
(3)让小车在毛巾、棉布、木板等表面运动,逐渐减小接触面的粗糙程度,即逐渐减小阻力,比较小车的运动距离。
实验现象:小车从斜面的同一高度下滑,即小车以速度相同在毛巾、棉布、木板等表面运动,小车所受阻力越小,运动的距离越长。
实验推论:运动的小车不受阻力将一直运动下去,即保持匀速直线运动。
例题:小亮利用如图所示的装置,探究在水平面上阻力对物体运动的影响。
(1)小亮在调试实验装置时,将小车从斜面顶端静止释放,发现小车一直滑出水平木板右端而掉落下去。为不让小车滑出木板,他应采取的措施是 ;(说出一条即可)
(2)调试成功后,小亮进行实验,他每次均将小车放在斜面的同一位置,然后轻轻推动使小车滑下,他操作时的错误是 ;
(3)实验中需要小车每次从同一斜面的同一高度静止释放,目的是使小车到达斜面底端时的 相同;
(4)小亮多次实验分析论证得出:小车受到的阻力越小,速度减小得越 ,运动得越远。并进一步推测:若水平面完全光滑且足够长,小车将一直做 ,表明物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持;
(5)小亮思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右侧最高点时,假设受到的力全部消失,自己将处于怎样的运动状态呢?你认为下列选项中正确的是 (图中的黑点表示小亮)。
点拨:(1)为让小车不滑出木板,可以增加木板的长度或减小小车的速度,据此分析;
(2)实验中,应让小车自由滑下,不能再施加额外的推力;
(3)探究“阻力对物体运动影响”的实验时,要控制小车到达水平面时速度相等,据此分析答题;
(4)根据实验现象可知:水平面越光滑,阻力越小,小车运动的距离越远,速度减小得越慢;根据实验事实,进行合理的推理,即可得出正确结论;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;
(5)荡秋千时,到达最高点时处于瞬间静止状态;根据牛顿第一定律,物体不受力,将保持原来的静止状态或匀速直线运动状态。
解答:(1)将小车从斜面顶端滑下,小车滑出水平木板右端而掉落,说明小车到达水平面的动能较大,速度较大,通过的路程比较大,所以为让小车不滑出木板,可以换一个更长的木板;或者将小车从高度较低处滑下,或者可以减小斜面的倾角,从而减小小车到达水平面的动能,减小小车在水平面的速度,减小小车通过的路程;
(2)实验时,应使小车从同一高度由静止自由滑下,而不能去推动小车,因此,“轻轻推动使小车滑下”的做法是错误的;
(3)实验中需要小车每次从同一斜面的同一高度静止释放,目的是使小车到达斜面底端时的速度相同;
(4)实验中通过对比小车滑行的距离发现:接触面越光滑,受到的阻力越小,小车运动的距离越远,速度减小得越慢,进一步推理可知,如果运动物体不受力时,小车会在水平面上做匀速直线运动,由此可知物体的运动不需要力来维持;
(5)当荡到最高点时,此时处于瞬间静止状态,若此时所有的力均消失,根据牛顿第一定律可知,他将保持静止状态不变,故D符合题意。
归纳总结:
地球上任何物体都受重力,没有不受力物体。
二、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律辨析
定律内容:一切物体,在没有受到力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。
适用范围:一切物体,即适用于固体、液体和气体。
定律条件:没有受到力的作用,即物体不受任何力的作用。
定律呈现:总,即总是、始终。
运动规律:保持静止或运动直线运动状态,物体究竟处于何种状态决定于不受力作用的瞬间物体是否运动。物体是静止的,它就保持静止状态;物体是运动的,它就保持匀速直线运动状态。
归纳总结:
当物体不受力作用时:
(1) 原来静止的物体,将保持静止;
(2)原来运动的物体,不论物体做什么运动,当力消失时,