第10讲 牛顿第一定律-【优化指导】2024年初升高物理衔接教材

8.如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上, O为球心,一质量为m 的小滑块,在水平力F 的作用下静止于P 点。设滑块所受支持力 为FN,OP 与水平方向的夹角为θ,下列关系 正确的是 ( ) A.F= mgtanθ B.F=mgtanθ C.FN= mg tanθ D.FN=mgtanθ 9.如图所示,用绳索将重球挂在墙上。如果把 绳的长度增加一些,不考虑墙的摩擦,则球对 绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况 是 ( ) A.F1增大,F2减小 B.F1减小,F2增大 C.F1和F2都减小 D.F1和F2都增大 10.驯鹿雪橇是北极地区居民出行的古老方式。 已知雪橇和人的总质量为50kg,驯鹿拉雪 橇的力正好沿水平方向,在平坦的雪地上用 15N的水平拉力恰好可以拉着雪橇匀速前 进。若途中雪橇上增加了一质量为70kg 的人,驯鹿应该用多大的水平拉力拉雪橇才 能在该雪地上匀速前进? (g取10N/kg) 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 达·芬奇认为:“运动是一切生命的源泉。”而亚里士多德认为:“力是维 持物体运动的原因。”在初中阶段关于运动与力的关系我们学习了多少呢? 对高中的学习将会带来哪些帮助呢? 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ❘第10讲❘ 牛顿第一定律 1.物体不受力或受力平衡时,物体的运动状态 为平衡状态,物体会保持静止或匀速直线运 动的状态。 2.实验探究:推断物体不受力时的运动 (1)实验装置: 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 060 (2)实验步骤: ①让小车从斜面顶端滑下,滑到铺有毛巾的 水平面上,观察小车前进的距离; ②让小车从斜面顶端滑下,滑到水平木板上, 观察小车前进的距离; ③让小车从斜面顶端滑下,滑到水平玻璃板 上,观察小车前进的距离; ④推理:平面越光滑,小车运动的距离越远。 这说明小车受到的摩擦力越小,速度减小得 越慢。如果小车受到的摩擦力为零,它将永 远做匀速直线运动。 (3)探究方法: 控制变量法、理想实验法(在实验基础上,进 行理想化推理) ①保证小车每次从同一高度滑下,目的是使 小车到达水平面时的速度相同; ②在这一实验中,需要改变小车受到的摩擦 力,实验时是通过使用不同的材料来改变小 车所受摩擦力的大小的; ③实验中,通过小车在水平面上运动的路程 长短变化来显示摩擦力对物体运动的影响。 3.牛顿第一定律 (1)内容:一切物体在没有受到力的作用时, 总保持静止状态或匀速直线运动状态。 (2)理解: ①牛顿第一定律不是“实验定律”,因“一切物 体在没有受到力”的情况是一种理想状态,由 实验不可能直接得出结论。它只能在实验基 础上经进一步推理、概括而总结出来。 ②“保持”的含义有两种。关键看物体原来的 状态。如果物体原来静止,突然不受力时,仍 然静止;如果物体原来运动,无论是加速运 动、减速运动还是匀速运动,突然不受力时都 做匀速直线运动。 4.惯性 (1)定义:一切物体都有保持原来运动状态不 变的性质,我们把这种性质叫作惯性。 (2)对惯性的认识: ①一切物体在任何情况下都有惯性; ②惯性是物体自身的属性,不能说受惯性力、 受惯性的作用,只能说由于物体具有惯性。 1.如图所示,“风吹树摇,风停树静”说明力是 ( ) A.保持物体原有运动状态的原因 B.使物体运动的原因 C.物体运动状态发生变化的原因 D.使物体静止的原因 2.如图所示的事例中,主要说明力能改变物体 运动状态的是 ( ) 3.乒乓球比赛中,有时会出现“擦网球”。如图 所示,乒乓球擦网前后运动状态的变化情况 是 ( ) A.只改变了运动快慢 B.只改变了运动方向 C.运动快慢和运动方向都发生了变化 D.运动快慢和运动方向都不发生变化 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 061 4.如图所示,一辆上表面光滑的小车上,放有质 量分别为m1、m2的两个小球,小球随车一起 向右做匀速直线运动。当车突然停止,则对 两小球的运动情况判断正确的是(设车无限 长,其他阻力不计) ( ) A.当m1<m2时,两小球一定相碰 B.当m1>m2时,两小球一定相碰 C.不论m1、m2的大小关系如何,两小球一定 不相碰 D.不论m1、m2的大小关系如何,两小球一定 相碰 5.(2021·北京顺义八年级期末)如图所示,一 名运动员将冰壶向右推出。冰壶在向右运动 的过程中,受力情况如选项图所示(不考虑空 气阻力作用),其中正确的是 ( ) 6.(2021·北京八年级期末)关于运动和力,下 列说法正确的是 ( ) A.匀速直线下降的降落伞所受合力为零 B.加速下降的苹果所受合力可能为零 C.短跑运动员到达终点不能立即停下来,是 因为运动员受到惯性作用 D.羽毛球被扣杀后飞向对方,说明力可以维 持物体的运动 7.锤子的锤头变松了,人们常用撞击锤柄下端 的办法使锤头紧固在锤柄上,如图所示。下 列关于该现象的物理解释正确的是 ( ) A.锤柄撞击凳面时,由于反弹而使锤头套紧 B.锤柄停止运动,但锤头具有惯性,继续向下 运动 C.锤柄停止运动,锤头受到惯性作用,继续向 下运动 D.锤柄停止运动,锤头受到重力作用,继续 向下运动 8.据媒体报道,2021年5月18日,深圳华强北 79层高的赛格大厦多次出现晃动现象。现 实中,为了减轻楼体的晃动,世界上大部分超 高层都会在楼中间悬挂一个铁球(如图所 示),当大楼出现晃动时,铁球由于 停留在原位不动,这样一来,就会拉住大楼, 让它轻点晃。但要想拉住这个几百米高的大 楼,铁球的质量一定要非常 (“大”或 “小”),所以这个球的设计和安装都很麻烦, 绝非易事。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 062 衔接点1 斜面实验 情境题:理想实验有时更能深刻地反映自然规 律,伽利略就设想了一个理想实验如图所示,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。 (1)若没有摩擦,小球将上升到原来释放的高 度;减小第二个斜面的倾角,则小球能否在这 个斜面上达到原来的高度? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (2)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水 平面,小球将做什么运动? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 1.对力与运动关系的理解 (1)物体的运动状态不变,说明物体不受力或 受力的合力为零。 (2)物体的运动状态改变,说明物体一定受到 力的作用。 (3)物体受到力的作用,运动状态不一定 改变: ①若物体受到的是平衡力,则运动状态一定 不变; ②若物体受到的是非平衡力,则运动状态一 定改变。 2.伽利略实验的意义 (1)伽利略用“实验+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研究中的 基础地位。 (3)揭示了“力不是维持物体运动的原因”。 3.对力与运动的探索过程 (1)亚里士多德(提出问题):力是维持物体运 动的原因。 (2)伽利略(实验+推论):力不是维持物体运 动的原因。 (3)笛卡尔(完善补充):力是改变物体运动状 态的原因。 (4)牛顿(结论):一切物体总保持匀速直线运 动状态或静止状态,除非作用在它上面的力 迫使它改变这种状态。 [2020·陕西高陵第一中学高一(上)月 考]如图所示为现代人在实验室做伽利略斜 面实验时的频闪照片组合图。实验中把小球 从左侧斜面的某个位置由静止释放,它将冲 上右侧斜面,频闪照片显示小球在右侧斜面 运动过程中,两个相邻影像间的距离依次减 小;如果右侧斜面变成水平,频闪照片显示此 时小球在右侧运动过程中,两相邻影像间的 距离几乎相等。对于这个实验,以下叙述正 确的是 ( ) A.小球冲上右侧斜面后做减速运动,表明 “力是维持物体运动的原因”的结论是正 确的 B.小球最终也会在右侧水平面上停下来,表 明“力是维持物体运动的原因”的结论是 正确的 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 063 C.因为没有绝对光滑的斜面或者平面,所以 伽利略提出的“如果没有摩擦阻力,小球 将在水平面上永远运动下去”的结论是荒 谬可笑的 D.上述实验表明“如果没有摩擦阻力,小球 将在水平面上永远运动下去”的结论是正 确的 [练1] (1)亚里士多德认为:必须有 作用 在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物 体就要 在某个地方。 (2)伽利略的理想实验 ①斜面实验:如图甲所示,让一个小球沿斜面 从静止状态开始运动,小球将“冲”上另一个 斜面。如果没有摩擦,小球将到达 ;如图乙所示,减小第二个斜面的倾 角,小球运动的距离更长,但所达到的高度 ;如图丙所示,当第二个斜 面最终变为水平面时,小球将 。 ②推理结论:力 (选填 “是”或“不是”)维持物体运动的原因。 (3)笛卡儿的观点:如果运动中的物体没有受 到力的作用,它将继续以 沿 运动,既不会停下来,也 不会偏离原来的方向。 理想实验法 以可靠事实为基础,经过思维抽象,把研究 的事物理想化,以思维超越现实和科学技术,从 而更深刻地揭示自然规律。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 衔接点2 牛顿第一定律 1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或 静止状态,除非作用在上面的力迫使它改变 这种状态。 2.意义:牛顿第一定律揭示了运动和力的关系: 力不是维持物体运动状态的原因,而是改变 物体运动状态的原因。 3.牛顿第一定律的理解 (1)物体不受力→匀速直线运动状态或静止 状态。(力不是维持物体运动状态的原因) (2)有力的作用→迫使物体的运动状态发生 改变。(力是改变物体运动状态的原因) [2021·宁夏银川一中高一(上)期末]关 于牛顿第一定律,下列说法正确的是 ( ) A.物体的运动不停止,是因为受到了动力 作用 B.要改变物体的运动状态,必有外力作用 C.撤去外力,运动的物体会逐渐减速直至 停止 D.物体保持静止状态,一定不受外力作用 [练2] 关于牛顿第一定律的说法中,正确的 是 ( ) A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下 都处于静止状态或匀速直线运动状态 B.牛顿第一定律只是反映了惯性的大小,因 此也叫惯性定律 C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用 时的运动规律,因此,物体在不受力时才 有惯性 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 064 D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状 态的原因,又揭示了运动状态改变的原因 对物体运动状态的理解 (1)“状态”即速度,速度变化就是状态变化。速 度是矢量,速度变化包括大小的变化以及方向 的变化,即三种情况: ①速度的方向不变,大小改变。 ②速度的大小不变,方向改变。 ③速度的大小和方向同时发生改变。 (2)也可以说力是改变物体速度的原因。 (3)由于a=Δv/Δt,也可以说力是产生加速度 的原因。 注意:当物体受力但所受外力的合力为零时可 以看作物体不受力,或者说合力为零与不受外 力是等效的。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 衔接点3 惯性与质量 情境题: (1)如图甲所示,公交车处于什么运动状态时, 车上站着的乘客身体会向后倾? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (2)如图乙所示,公交车处于什么运动状态时, 车内乘客身体会向前倾? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 1.惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性, 质量是惯性大小的量度,质量大的物体惯 性大。 2.质量只有大小,没有方向,是标量。在国际单 位制中,质量的单位是千克,符号为kg。 3.惯性大小只与物体的质量有关,与物体是否 受力及运动状态等皆无关。 如图所示为月球车示意图,当该月球车分 别在地面和月面以相同的速率行驶时,下面 判断正确的是 ( ) A.在地面运动时的惯性较大 B.在月面运动时的惯性较大 C.在地面和月面上运动时的惯性一样大 D.在地面运动时的质量较大 [练3] 对一些生活中的现象,某同学试图从 惯性的角度加以分析。其中正确的是( ) A.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,是因为强弩 的惯性减小了 B.汽车超速行驶易引发交通事故,是因为速 度大的汽车惯性大 C.车辆转弯时适当减速,是为了减小车辆的 惯性,使行驶更安全 D.货运列车在有些车站加挂车厢,这会增大 它的惯性 解答惯性现象的思路 (1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。 (2)当外力作用在物体的某一部分时,明确这一 部分物体运动状态的变化情况。 (3)明确物体由于惯性要保持怎样的运动状态, 然后判断物体会出现什么现象。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 065 1.伽利略对“自由落体运动”和“运动与力的关 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 这两项研究,下列说法正确的是 ( ) A.图(a)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(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验, 可“冲淡”重力,使时间测量更容易 C.图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际 存在的,实验可实际完成 D.图(b)的实验为“理想实验”,通过逻辑推理 得出物体的运动需要力来维持 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,在劈形物体上 表面上放一光滑小球m,劈形物体从静止开 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 C.无规则直线 D.抛物线 3.如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该 瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”。下面有 关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( ) A.瓶所受的重力就是地球对瓶的吸引力 B.瓶处于静止状态时,其惯性最大 C.装入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高 D.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作 用点 4.关于力和运动的关系,下列几种说法中正确 的是 ( ) A.必须有力作用在物体上,物体才运动 B.没有力的作用,物体就要逐渐停下来 C.必须有力的作用,物体的速度才能改变 D.要保持速度不变,必须有力的作用 5.如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意 图。当汽车处于静止状态或匀速直线运动状 态时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自 由转动,安全带能被拉动;当汽车突然刹车 时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘 轮,安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线 位置摆到虚线位置,则汽车此时可能的运动 状态是 ( ) A.向右行驶、突然刹车 B.向左行驶、突然刹车 C.向左匀速直线行驶 D.向右匀速直线行驶 6.中国古代科技取得了辉煌的成就,在很多方 面走在世界前列。例如春秋战国时期,墨家 的代表人物墨翟在《墨经》中,就已对力做了 比较科学的阐述:“力,刑(形)之所以奋也”。 这句话的意思是:力能使物体由静止开始运 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 066 动,或使运动的物体运动得越来越快。那么 下列说法中,与墨翟对力的阐述最接近的是 ( ) A.力是维持物体运动的原因 B.力是物体位移变化的原因 C.力是物体位置变化的原因 D.力是物体运动状态改变的原因 7.(多选)同学们到中国科技馆参观,看到了一 个有趣的科学实验:如图所示,一辆小火车在 平直轨道上匀速行驶,当火车将要从“∩”形 框架的下方通过时,突然从火车顶部的小孔 中向上弹出一小球,该小球越过框架后,又与 通过框架的火车相遇,并恰好落回原来的孔 中。下列说法中正确的是 ( ) A.相对于地面,小球运动的轨迹是直线 B.相对于地面,小球运动的轨迹是曲线 C.小球能落回小孔是因为小球在空中运动 的过程中受到水平向前的力 D.小球能落回小孔是因为小球具有惯性,在 水平方向保持与火车相同的速度 8.(多选)关于古代先贤们对力与运动关系的探 究史实,下列说法正确的是 ( ) A.亚里士多德根据直接经验得出物体的运 动需要力来维持 B.伽利略认为在水平面上运动的物体之所以 会停下来,是由于受到了摩擦力的作用 C.笛卡尔认为如果运动的物体不受任何力 的作用,它将继续以同一速度沿同一直线 运动 D.牛顿提出了惯性定律,用实验直接验证了 不受力的物体会保持匀速直线运动状态 或静止状态 9.(多选)下列关于牛顿第一定律的理解正确的 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物而被绊倒,这是 因为他受到外力作用迫使他改变了原来 的运动状态 10.有两个瓶子,瓶内都盛水,一个铁球、一个与 铁球体积相同的泡沫塑料球被两根细绳分 别系到两个瓶盖上,铁球在水中下沉,瓶正 放(如图甲所示),泡沫塑料球在水中上浮, 瓶倒放(如图乙所示)。当两瓶突然向前运 动时,观察比较小球的运动状态。请说出观 察到的现象并解释。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 067 方法四(封闭三角形法):如图丁所示,滑块受的三个力 组成一 个 封 闭 三 角 形,解 直 角 三 角 形 得 F= mgtanθ , FN= mg sinθ 。 9.C 解析:球所受拉力F1'、支持力F2'和重力G 可以构 成如图甲所示的矢量三角形,若绳子长度增加,则F1' 与竖直方向的夹角减小,F1'、F2'的变化如图乙所示, 可知F1'、F2'均减小,又因为F1 与F1'、F2 与F2'分别 为一对相互作用力,所以球对绳的拉力F1 和球对墙的 压力F2 都减小,C正确。 10.36N 解析:对 雪 橇:15N 拉 力 时,有 F=μmg,解 得μ= 0.03; 搭乘后,有Ff=μMg,解得Ff=0.03×(50+70)× 10N=36N。 再由二力平衡知,水平拉力大小为F=36N时,雪橇 匀速前进。 专题三 运动和力的关系 第10讲 牛顿第一定律 初中物理知识储备 轻松过关 1.C 2.D 3.C 4.C 5.D 6.A 7.B 8.惯性 大 高中物理知识衔接 衔接点1 情境题:(1)能 (2)匀速直线运动 例1 D 解析:小球冲上右侧斜面后做减速运动,表明 “力是维持物体运动的原因”的结论是错误的,A错误; 小球最终也会在右侧水平面上停下来,是由于受到摩 擦力的作用,B错误;因为没有绝对光滑的斜面或者平 面,所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力,小球将在 水平面上永远运动下去”的结论是一种理想的推论,但 是却有着非常重要的现实意义,它开创了物理研究的 新方法,C错误;上述实验表明“如果没有摩擦阻力,小 球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的,D 正确。 [练1] (1)力 静止 (2)①原来的高度 相同 永远运动下去 ②不是 (3)同一速度 同一直线 衔接点2 例2 B 解析:物体的运动不停止是因为具有惯性,运 动不需要力来维持,A错误;力是改变物体运动状态的 原因,所以要改变物体的运动状态,必有外力作用,B 正确;由牛顿第一定律可得,撤去外力,物体将会保持 匀速直线运动状态,C错误;物体保持静止状态,物体 可能不受外力,也可能所受合外力为零,D错误。 [练2] D 解析:由牛顿第一定律可知,物体只有在不 受外力或所受外力的合力为零时,才会保持静止状态 或匀速直线运动状态。牛顿第一定律同样说明力是改 变物体运动状态(或产生加速度)的原因,一切物体总 具有惯性。D正确。 衔接点3 情境题:(1)启动或加速时 (2)刹车或减速时 例3 C 解析:惯性的大小与物体的质量有关,与物体 的运动状态无关,所以当该月球车分别在地面和月面 以相同的速率行驶时的惯性是一样大的,A、B错误,C 正确;质量是物体的固有属性,是不变的,D错误。 [练3] D 解析:物体的惯性只与质量有关,与速度大 小无关,“强弩之末,势不能穿鲁缟”,强弩的惯性不变, A错误;物体的惯性只与质量有关,与速度大小无关, 无论速度大小,汽车惯性不变,B、C错误;货运列车在 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 095 有些车站加挂车厢,质量变大,这会增大它的惯性,D 正确。 知能达标检测 1.B 解析:伽利略设想物体下落的速度与时间成正比, 因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过 数学推导得出如果速度与时间成正比,那么位移与时 间的平方成正比。因此,伽利略设计了让铜球沿阻力 很小的斜面滚下的实验,来“冲淡”重力,使时间更容易 测量,A错误,B正确;完全没有摩擦阻力和科学实验 相结合 的 方 法 得 到 物 体 的 运 动 不 需 要 力 来 维 持,D 错误。 2.B 解析:由于劈形物体 M 各面均光滑,所以小球m 在 水平方向上不受摩擦力的作用,故小球m 在水平方向 上将保持“静止”状态;小球m 在竖直方向上受到重力 及物体M 的支持力作用,当劈形物体从静止开始释放 后,支持力小于重力,小球在碰到斜面前在竖直方向的 运动状态发生改变,B正确,A、C、D错误。 3.D 解析:瓶所受的重力是由于地球对瓶的吸引力而产 生的,A错误;物体的惯性大小只与物体的质量有关, 与物体的运动状态无关,B错误;当瓶中装入水时,瓶 的重心先升高后降低,则装入瓶中的水越多,瓶的重心 不一定越高,C错误;瓶的重心是瓶各部分所受重力的 等效作用点,D正确。 4.C 解析:由牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状 态的原因,只有当物体受到外力作用时,物体的运动状 态才能发生改变。C正确。 5.A 解析:由题图可知,摆锤在向右摆动。所以若汽车 运动方向向左,则为向左做加速运动;若汽车运动方向 向右,则为向右做减速运动。A正确。 6.D 解析:由题意可知,“力,刑(形)之所以奋也”这句话 的意思是力能使物体由静止开始运动,或使运动的物 体运动得越来越快,即力起到了改变物体运动状态的 作用,与 力 是 物 体 运 动 状 态 改 变 的 原 因 最 接 近,D 正确。 7.BD 解析:相对于地面,小球在竖直方向做竖直上抛运 动,在水平方向做匀速运动,运动的轨迹是曲线,A错 误,B正确;能落回小孔是因为小球具有惯性,在水平 方向保持与火车相同的速度,C错误,D正确。 8.ABC 解析:亚里士多德根据现实经验得出必须有力 作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就 要静止在一个地方的结论,A正确;意大利物理学家伽 利略根据“伽利略斜面实验”指出:在水平面上运动的 物体之所以会停下来,是受到了摩擦阻力的缘故,B正 确;笛卡尔认为如果运动中的物体没有受到力的作用, 它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也 不偏离原来的运动方向,C正确;牛顿第一定律是利用 逻辑思维对事实进行分析的产物,不能用实验直接验 证,D错误。 9.ABD 解析: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,不是维持物体运动状态的 原因。所以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 运动员遇到障碍物而被绊倒,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。 10.现象:小铁球相对瓶向后运动,如图1所示;泡沫塑料 球相对瓶向前运动,如图2所示。 原因:由于惯性的大小与质量有关,且铁球质量大于 同体积水的质量,泡沫塑料球的质量小于同体积水的 质量,所以铁球的惯性大于同体积水的惯性,泡沫塑 料球的惯性小于同体积水的惯性。因此当瓶突然向 前运动时,铁球保持原来静止状态的能力大于同体积 水保持原来静止状态的能力,所以铁球相对于水向后 移动;同体积的水保持原来静止状态的能力大于泡沫 塑料球保持原来静止状态的能力,所以泡沫塑料球相 对于 水 向 前 移 动,从 而 出 现 如 图1、2分 别 所 示 的 现象。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 096