内容正文:
5.5 牛顿第一定律
目录
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考点01 牛顿第一定律 2
考点02 运动和力的关系 3
考点03 惯性 4
考点04 探究阻力对物体运动的影响(填空题) 5
考点05 生活中的惯性现象 7
考点06 由惯性判断物体的运动轨迹、其他问题 10
考点07 实验题 11
14
21
考点01 牛顿第一定律
1.“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。”历史上首先发表这一规律的物理学家是( )
A.牛顿 B.爱因斯坦 C.伽利略 D.阿基米德
【答案】A
【详解】牛顿总结笛卡尔、伽利略等人的研究成果,概括出牛顿第一定律:一切物体在不受外力时,总保持匀速直线运动状态或静止状态,综上分析知,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选。
2.关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是凭空想象出来的 B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.不受力的物体,只能保持静止状态 D.运动着的物体不受力时将做匀速直线运动
【答案】D
【详解】A.牛顿第一定律是在大量的实验的基础上经过科学推理而得到的,不是凭空想象出来的,故A错误;
BC.任何物体在没有受到外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态,物体运动,不一定受到力的作用;不受力的物体,可能保持静止状态或匀速直线运动状态,故BC错误;
D.运动着的物体如果不受力的作用,将做匀速直线运动,故D正确。
故选D。
3.学习了牛顿第一定律之后,同学们展开了讨论。以下观点正确的是( )
A.物体的运动需要力来维持 B.此定律可以用实验验证
C.静止的物体没有惯性 D.物体不受力,它的运动状态不变
【答案】D
【详解】A.由牛顿第一定律可以推理得出:物体的运动不需要力来维持,改变物体的运动状态必须要有力,故A错误;
B.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过进一步的科学推理而概括来的,不能用实验直接验证,故B错误;
C.一切物体都有惯性,静止的物体也有惯性,故C错误;
D.由牛顿第一定律可知,物体不受力时,物体将保持静止状态或匀速直线运动状态,即它的运动状态不发生改变,故D正确。
故选D。
4.以下关于牛顿第一定律的说法正确的是( )
A.通过日常生活经验得出的
B.由斜面小车实验得出的
C.由理论分析得出的
D.在经验事实的基础上,通过进一步推理而概括得出的
【答案】D
【详解】牛顿第一定律的实验条件是“物体不受力的作用”。而在现实生活中,物体不受力的情况是不存在的,可见此实验条件无法实现;故实验结论无法由日常经验得出,更不能由实验得出;牛顿第一定律的结论是在大量经验事实的基础上,通过科学的推理而得出的。
故选D。
考点02 运动和力的关系
5.有位意大利物理学家经历了“观察疑问猜想证实”的历程,探究了摆动规律;他还通过实验分析得出“物体的运动并不需要力来维持”的结论。这位物理学家是( )
A.牛顿 B.伽利略 C.笛卡尔 D.爱因斯坦
【答案】B
【详解】A.牛顿提出了牛顿第一定律,是在总结了伽利略等人的研究成果的基础上提出的,牛顿与摆动规律的研究无关,故A不符合题意;
B.伽利略探究了摆动规律,得到了摆的等时性定律,还通过实验分析得出“物体的运动并不需要力来维持”的结论,故B符合题意;
C.笛卡尔指出:如果运动的物体在不受任何力的作用,它不会向左、右两个方向偏,将永远沿原来的方向做匀速直线运动,笛卡尔与摆动规律的研究无关,故C不符合题意;
D.爱因斯坦是量子理论的创建者之一,与摆动规律等的研究无关,故D不符合题意。
故选B。
6.如图所示,小明正在玩滑板车,停止蹬地后,滑板车最终会停下来,是因为 。在滑行时,若一切外力突然消失,滑板车将 。对于运动和力的关系,历史上曾有两位物理学家的观点不同,亚里士多德认为:运动需要力来维持;伽利略认为:运动不需要力来维持,你认为: 的观点是正确的。
【答案】 力能改变物体的运动状态 做匀速直线运动 伽利略
【详解】[1]停止蹬地后,滑板车在摩擦力的作用下最终会停下来,说明力可以改变物体的运动状态。
[2]在滑行时,若一切外力突然消失,由牛顿第一定律可知,滑板车的运动状态将不会发生改变,即滑板车将做匀速直线运动。
[3]物体在不受力时可以保持匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因,即运动不需要力来维持,所以伽利略的说法是正确的。
7.关于运动与力,下面说法中正确的是( )
A.静止物体不受力的作用
B.运动的物体一定受到力的作用
C.物体的运动需要力来维持
D.力是改变物体运动状态的原因
【答案】D
【详解】A.静止的物体可以不受力,也可以受平衡力,故A错误;
B.如果物体不受力,运动的物体将保持匀速直线运动状态,说明运动的物体不一定受到力的作用,故B错误;
CD.力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因,故C错误,D正确。
故选D。
考点03 惯性
8.关于惯性,下列说法中正确的是( )
A.物体在运动时有惯性,静止时没有 B.固体有惯性,液体和气体没有
C.固体和液体有惯性,气体没有 D.固体、液体、气体均有惯性
【答案】D
【详解】惯性是物体本身的一种属性,任何物体在任何状态下都有惯性,惯性大小只与物体的质量有关,故D正确,ABC错误。
故选D。
9.关于惯性,下面说法正确的是( )
A.一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态,叫做惯性
B.射出的子弹离开枪口后,仍然继续高速前进,是因为子弹受到惯性的作用
C.汽车关闭发动机后仍能继续前进是由于汽车的惯性大于它所受到的阻力
D.一切物体在任何情况下都具有惯性
【答案】D
【详解】A.一切物体均有惯性,惯性是物体保持原有运动状态的性质,与物体受力、不受力的无关,故A错误;
B.惯性是一种性质,不是力,不能说受到惯性的作用,故B错误;
C.惯性不是力,无法与力作比较,故C错误;
D.惯性是物体本身的一种属性,一切物体在任何情况下都具有惯性,故D正确。
故选D。
10.下列关于惯性的说法中正确的是( )
A.一个物体运动的速度越大,其惯性越大
B.运动的足球的惯性比它静止时的惯性大
C.驾驶员系安全带,是为了减少驾驶员的惯性
D.物体在任何情况下都具有惯性
【答案】D
【详解】A.惯性的大小只与物体的质量有关,与物体运动的速度大小无关,故A错误;
B.惯性的大小只与物体的质量有关,与物体运动状态无关,故B错误;
C.惯性与质量有关,系安全带是为了减小惯性带来的伤害,不能减少驾驶员的惯性,故C错误;
D.惯性是物体的一种属性,一切物体在任何情况下都有惯性,故D正确。
故选D。
11.用洗衣机给湿衣服脱水时,是利用 (选填“衣服”或“水”)具有惯性;货车超载时货车的惯性 (选填“变大”、“不变”或“变小”);请写出一个减小惯性危害的事例,
【答案】 水 变大 汽车安全带可以减小惯性带来的危害
【详解】[1]洗衣机中衣服脱水时,水与衣服高速转动,衣服被滚桶挡住,而水由于惯性保持原来的运动状态,离开了衣服。故洗衣机中衣服脱水时,是利用水具有惯性。
[2]惯性大小与质量有关,货车超载时火车质量变大,惯性变大。
[3]急停时,由于人有惯性要保持原来的运动状态,向前运动,安全带可以阻止人向前运动,减少由此带来的危害。
12.高速行驶的汽车紧急刹车时,车轮立即停止转动,而车由于具有 ,还会继续向前运动一段距离,这种性质与车的速度 ,与车的质量 (后两空均 选填“有关”或“无关”) 。
【答案】 惯性 无关 有关
【详解】[1][2][3]物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质是惯性,物体的惯性由物体质量决定,与物体的速度无关。高速行驶的汽车紧急刹车时,车轮会立即停止转动,而车由于具有惯性,仍会继续向前运动一段距离,这种性质与车的速度无关,与车的质量有关。
13.惯性与惯性定律的不同之处是: 是描述运动规律的, 是物体本身的一种属性: 是一切物体都具有的。而 成立是有条件的。(均选项“惯性”或“惯性定律”)
【答案】 惯性定律 惯性 惯性 惯性定律
【详解】[1][2][3][4]惯性定律即牛顿第一定律,从内容上看,一切物体在不受外力时,总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态,所以牛顿第一定律或惯性定律是有条件的,描述的是物体的运动规律;惯性是指物体具有保持原来运动状态不变的性质,任何物体都有惯性,描述的是物体本身的一种属性。
考点04 探究阻力对物体运动的影响(填空题)
14.用如图所示装置探究阻力对物体运动的影响,实验中每次让小车从斜面 高度由静止释放,先后让小车在棉布、木板、玻璃上运动,记录小车运动的 。由实验可知,阻力越小,小车运动的路程越长。进一步推理,如果没有阻力,它将 。
【答案】 同一 运动距离 做匀速直线运动
【解析】【小题1】[1]研究阻力对小车运动的影响,就要保持其他量不变,因此,应使小车从同一斜面的同一位置滑下,从而使其到达水平面时具有相同的初速度。
[2][3]实验中,应让小车在不同的水平面上滑动,记录小车运动的距离,进行比较,发现小车在棉布上滑动的路程最小,在玻璃上滑动的路程最远;可知接触面越光滑,小车所受摩擦阻力越小,运动的距离也越远,结合实验现象,再进一步进行科学推理,可以得出,当水平面绝对光滑,即小车不受外力时,它将做匀速直线运动。
15.如图所示是探究“阻力对物体运动的影响”实验。有关这个实验的说法正确的是( )
A.实验中应把小车从斜面的不同高度由静止释放
B.小车在水平面上运动时,只受阻力的作用
C.图中三次实验小车都会停下来,说明物体的运动需要力来维持
D.实验表明小车受到的阻力越小,运动的距离越远,如果阻力为零,小车将做匀速直线运动
【答案】D
【详解】A.实验中应保持小车从斜面的相同高度由静止释放,以保证初速度相同,便于比较不同阻力对运动的影响,故A错误;
B.小车在水平面上运动时,除了受阻力的作用,还受重力和支持力的作用,故B错误;
C.图中三次实验小车都会停下来,是因为小车受到阻力作用,不能说明物体的运动需要力来维持,故C错误;
D.水平表面越光滑,小车受到阻力越小,速度减小得越慢,运动距离越远,如果阻力为零,小车将不会停下来,会一直做匀速直线运动,故D正确。
故选D。
16.某同学在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,让小车每次从斜面同一位置由静止滑下,使其分别在铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板的水平面上运动。小车在不同水平面上运动的距离如图所示。由实验可以看出,小车受到的阻力越小,向前滑行的距离越 。进一步推理可得:如果小车运动时不受阻力,小车将一直做 运动。
【答案】 远 匀速直线
【详解】[1]分析实验现象可知:平面越光滑,小车受到阻力越小,小车速度减小越慢,小车滑行的越远。
[2]进一步推理可得:若接触面绝对光滑,小车受阻力为零,小车将一直做匀速直线运动。
17.取一辆小车,使它三次都在斜面上的 处从静止开始沿斜面自由下滑到水平面上,如图所示,其目的是使小车到达水平面时的速度相等。实验中改变小车所受阻力的大小,是通过改变 来实现的。实验中观察到 ,通过分析实验现象可知:水平表面对小车的阻力越小,小车在水平面上运动的距离越远。在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果 ,小车将做匀速直线运动,这说明物体的运动不需要力来维持。
【答案】 同一高度 接触面的粗糙程度 小车在较光滑的木板表面运动的距离最长 水平面绝对光滑且足够长
【详解】[1]为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。
[2]在压力相同时,接触面越粗糙,阻力越大,因此实验中是通过改变接触面的粗糙程度改变阻力大小的。
[3][4]实验中发现,木板接触面最光滑,小车受到的阻力最小,小车在较光滑的木板表面运动的距离最长,所以比较三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明小车运动的速度改变得越慢。通过推理可知,如果水平面绝对光滑且足够长,则小车不受阻力,速度不再改变,小车将做匀速直线运动,这说明物体的运动不需要力来维持。
考点05 生活中的惯性现象
18.如图所示,锤头松了,只要把锤柄一端迅速向下撞击坚硬的物体,就能使锤头紧紧地套在锤柄上,这主要是利用了( )
A.锤柄的惯性 B.锤头的惯性
C.锤柄受到的重力 D.锤头受到的重力
【答案】B
【详解】开始时,锤头和锤柄一起运动,当锤柄撞击石头时,它受到石头的力的作用,由运动状态变成静止状态,而锤头由于惯性,保持原来的运动状态,于是向下继续运动紧紧套在锤柄上,故B符合题意, ACD不符合题意。
故选B。
19.如图所示,用尺子快速打击下面的棋子,棋子飞出,说明力可以改变物体的 ;上面的棋子由于具有 不会随着一起出来。下面被打击飞出的棋子 (选填“具有”或“不具有”)惯性。
【答案】 运动状态 惯性 具有
【详解】[1]用尺子快速打击下面的棋子,棋子受到力的作用,棋子飞出,即棋子由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态。
[2]上面的棋子由于具有惯性,要保持原来的静止状态,不会随着一起飞出。
[3]惯性是物体的一种属性,任何物体在任何情况下都具有惯性,下面被打击飞出的棋子也具有惯性。
20.如图所示,是从水平匀速飞行的轰炸机上先后投下的三颗炸弹,在无风、不计空气阻力的情况下( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】飞机沿水平方向做匀速直线运动时,从飞机上先后投下三枚炸弹后,由于炸弹具有惯性会保持原来的运动状态,在无风、不计空气阻力的情况下,三枚炸弹水平方向运动的距离相同,而在下落过程中,炸弹受到重力的作用,向下做加速运动,故三个炸弹竖直方向距离逐渐变大。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
21.如图所示是我国运动员在北京冬奥会上参加冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A.冰壶向前滑行时相对于赛道是静止的
B.掷出后的冰壶能继续运动,是由于冰壶具有惯性
C.静止在冰面上的冰壶所受重力与它对冰面的压力是一对平衡力
D.冰壶减速的过程中,冰壶的运动状态不变
【答案】B
【详解】A.冰壶前进时,以赛道为参照物,冰壶的位置发生了改变,所以是运动的,故A错误;
B.开始冰壶和手一起运动,冰壶脱离手后,冰壶不会受到手的推力,冰壶由于惯性要保持原来的运动状态,继续向前运动,故B正确;
C.冰壶所受重力与它对冰面的压力作用在不同的物体上,不是平衡力,故C错误;
D.冰壶减速的过程中,运动的速度发生了变化,冰壶的运动状态发生了改变,故D错误。
故选B。
22.如题图所示,公交车上的乘客都站稳扶好了扶手,当车的运动状态突然发生改变时,乘客都向前倾,产生此现象的原因可能是( )
A.车由静止突然向前启动 B.车匀速前行时突然加速
C.车匀速前行时突然刹车 D.车匀速前行时突然拐弯
【答案】C
【详解】由图知,当车的运动状态突然发生改变时,乘客都向前倾,
A.如果原来是静止,车由静止突然向前启动,乘客由于惯性则向后倾倒,故A不符合题意;
B.如果车匀速前行时突然加速,而乘客的上身由于惯性继续保持原来的速度运动,出现向后倾,故B不符合题意;
C.如果车匀速前行时突然减速,而乘客的上身由于惯性继续向前运动,出现向前倾,故C符合题意;
D.如果车匀速前行时突然拐弯,乘客的身体会由于具有惯性向相反的方向倾斜,故D不符合题意。
故选C。
23.金属球用细绳挂在车厢内,并相对于车静止,位置如图甲所示。下列选项中能导致球突然从如图甲位置变成如图乙位置的是 ( )
A.车向西起动
B.车做匀速直线运动
C.车向东起动
D.车向东直线运动时减速
【答案】C
【详解】A.如果车和小球原来处于静止状态,当车向西起动时,小球由于惯性要保持原来的静止状态,小球会向东摆动,故A不符合题意;
B.车做匀速直线运动时,小球和车处于相对静止的状态,小球不会摆动,故B不符合题意;
C.当车向东运动时,小球由于惯性要保持原来的运动状态,小球会向西摆动,故C符合题意;
D.当车向东做减速直线运动时,小球由于惯性要保持原来的运动状态,小球会向东摆动,故D不符合题意。
故选C。
考点06 由惯性判断物体的运动轨迹、其他问题
24.如图是小明投掷皮球的场景,若皮球在最高点时突然所有力都消失,球将 (选填“保持静止”或“竖直下落”或“水平向右匀速直线运动”)。
【答案】水平向右匀速直线运动
【详解】当球运动到最高点时,在竖直方向处于瞬间静止状态,如果此时它受到的力全部消失,她在竖直方向保持静止,而在水平方向上有一定的速度,所以要沿水平方向保持匀速直线运动状态。
25.钢球沿如图所示光滑弧形轨道从A点滑到O点,如果钢球运动到O点时,受到的一切外力同时消失,则小钢球将沿路线 (选填“1”、“2”、“3”或“4”)运动。
【答案】2
【详解】钢球到达O点的速度方向水平向右,如果钢球从O点飞出后,受到的一切外力同时消失,则小钢球将沿路线2做匀速直线运动。
26.如图是实心球离开手后在空中的运动轨迹不考虑空气阻力的影响,实心球离开手后能继续向前运动是由于实心球具有 。当实心球运动到最高点Q时,所受的外力全部消失,实心球将 (选填“静止”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”)。
【答案】 惯性 沿a方向运动
【详解】[1]实心球离开手后能继续向前运动是由于实心球具有惯性,要保持原来的运动状态不变。
[2]当实心球运动到最高点Q时,仍具有水平向右的速度,所以根据牛顿第一定律,若所受的外力全部消失,实心球将沿a方向做匀速直线运动。
27.甲、乙两车从同一地点沿同一直线同时出发,它们运动的s-t图像如图(a)(b)所示。以甲为参照物,乙是 的(选填“静止”或“运动”);经过6秒,两车相距 米。此过程中,甲的惯性 。(选填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】 运动 8或32 不变
【详解】[1]如果相向而行,以甲为参照物,乙是运动的;如果同向而行,由图(a)(b)可知,甲乙做匀速运动,甲车3s所行的路程为10m,甲车的速度为
乙车3s所行的路程为6m,乙车的速度为
甲、乙两车从同一地点沿同一直线同向同时出发,两者运动的速度不同,所以以甲为参照物,乙的位置是不断变化,是运动的。
[2]经过6秒,甲行驶的路程为
乙行驶的路程为
同向行驶时,甲乙两车相距
相向而行时,甲乙两车相距
[3]惯性是物体本身的属性,只和质量有关,在此过程中甲的质量没有发生变化,故甲的惯性不变。
考点07 实验题
28.自古以来,有很多人认为:如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用; 如果这个力撤掉,物体就会停止运动。然而,伽利略通过实验分析得出,物体的运动并不需要力来维持。伽利略当初做了怎样的实验呢,小明和小东一起向这一真理进行了如下探索:
如图所示,小明制作了一个V型斜槽进行实验探索。探索过程中需要控制小球的质量和 相同。小球从O点静止释放。小球无碰撞经过底部后上升到斜槽的另一端,记录下小球上升的高度,接下来的操作是 ,然后 ,理想状态下,可以得到 。小明进行科学推理,当斜槽另一端无限接近水平面,将一直做匀速直线运动;通过这个实际与理论猜想的实验,得出的结论是,力不是确定物体运动的原因。
【答案】 高度 见解析 见解析 见解析
【详解】[1][2][3][4]由控制变量法可知,实验过程中需要控制小球的质量和高度相同;小球无碰撞经过底部后上升到斜槽的另一端,记录下小球上升的高度,将斜槽另一端更倾斜些,然后小球从同一高度释放,记录下小球上升的高度,将斜槽进行理想化处理,可以得到ABC三点高度相同。
29.伽利略等科学家曾做如图所示的实验,让小车从斜面同一高度处滑下,观察、比较小车沿不同平面的运动情况。
(1)实验时让小车从斜面同一高度滑下,目的是使小车到达平面时具有相同的 ;
(2)比较三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越 (选填“远”或“近”),说明小车运动的速度改变得越 (选填“快”或“慢”)。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做 。
(4)探究过程中主要采用了 (选填“单纯的实验”和“实验加推理”)研究方法。
【答案】(1)速度
(2) 远 慢
(3)匀速直线运动
(4)实验加推理
【详解】(1)实验时将小车从斜面的同一高度由静止滑下,小车下滑时的重力势能相等,动能为0,下滑过程中,小车将重力势能转化为动能,则小车到达平面的动能相等,小车到达平面的速度相等。
(2)[1][2]小车在木板表面受到的摩擦力最小,移动距离最远,说明阻力越小,小车运动的速度改变得越慢,小车滑行的距离就越远。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小的速度将不会减慢,车将在水平面上做匀速直线运动。
(4)生活中不受力的物体时不存在的,探究过程中主要采用了实验加推理研究方法。
30.在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上运动情况,如图所示。
(1)实验中让小车从斜面的同一高度由静止开始滑下,这样能够使小车到达水平面起始端的速度大小 (选填“相等”或“不相等”)。
(2)实验中在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板),是为了使小车在水平面时所受 (选填“重力”或“阻力”)的大小不同。
(3)实验中根据实验现象,可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越 (选填“大”或“小”),在水平面上运动的距离越 (选填“远”或“近”)。
(4)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 ,运动的小车最终会停下来是因为受到 的作用。
(5)由实验现象我们可以推断:如果水平面绝对光滑,运动的小车受到的阻力为零,它将保持 运动状态不变。
(6)通过本实验告诉了我们物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。
【答案】(1)相等
(2)阻力
(3) 小 远
(4) 惯性 阻力
(5)匀速直线
(6)不需要
【详解】(1)让小车从斜面的同一高度由静止开始滑下的目的是,当小车到达水平面起始端时,使小车的速度大小相等,这用到了控制变量法。
(2)在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布,通过改变接触面的粗糙程度来改变小车所受阻力大小,使小车在水平面时所受阻力的大小不同。
(3)[1][2]由图可知,木板表面最光滑,小车在木板表面运动的最远,毛巾表面最粗糙,小车在毛巾表面运动的最近,故能得出:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车在水平面上运动的距离越远,小车速度减小的越慢。
(4)[1]因为小车具有惯性,到达水平面后要保持原来的运动状态,故小车到达水平面后会继续向前运动。
[2]力可以改变物体的运动状态,运动的小车最终会停下来是因为受到阻力的作用。
(5)由实验现象可知,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车在水平面上运动的距离越远,小车速度减小的越慢,故我们可以推断:如果水平面绝对光滑,运动的小车受到的阻力为零,小车的速度不会减小,它将保持匀速直线运动状态不变。
(6)当物体不受力时,运动状态不发生改变,也可以保持匀速直线运动,这说明物体的运动不需要力来维持。
一、单选题
1.关于惯性现象的解释,以下说法正确的是( )
A.行驶的汽车关闭发动机后还能行驶一段距离是因为汽车受到惯性力作用
B.汽车速度越大越难以停下来,说明物体速度越大,惯性越大
C.小汽车配置安全带可以减小惯性带来的危害
D.汽车刹车后不会立即停下,是因为车受到惯性力大于阻力
【答案】C
【详解】A.行驶的汽车关闭发动机后还能行驶一段距离是由于汽车具有惯性还要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故A错误;
B.惯性的大小只与物体的质量有关,与位置、速度无关,汽车速度越大越难以停下来,说明物体速度越大,动能越大,故B错误;
C.系上安全带可以减少因惯性给驾驶员带来的伤害,故C正确;
D.汽车刹车后不会立即停下是由于汽车具有惯性,惯性不是力,故D错误。
故选C。
2.如图所示,拨动左边的弹性片,它能将右边硬纸片弹走,然而纸片上的砝码未被弹走。下列关于该实验的分析错误的是( )
A.实验中纸片受到了金属弹片的弹力作用,运动状态被改变,所以会被弹走
B.在纸片被快速弹走的过程中,砝码未与纸片一起飞走,是由于砝码具有惯性所致
C.在拨动金属弹片时应使其弹性形变程度大一些,尽量快的将硬纸片弹开
D.砝码质量的大小会影响实验效果,而硬纸片表面粗糙程度不会影响实验效果
【答案】D
【详解】A.实验中纸片受到了金属弹片的弹力作用,力可以改变物体的运动状态,纸片的运动状态被改变,所以会被弹走,故A正确,A不符合题意;
B.在纸片被快速弹走的过程中,砝码未与纸片一起飞走,是由于砝码具有惯性要保持原来的静止状态,故B正确,B不符合题意;
C.在拨动金属弹片时应使其弹性形变程度大一些,尽量快的将硬纸片弹开,这样纸片弹出时对砝码的摩擦力作用时间短,砝码的运动状态来不及改变,不会被弹走,故C正确,C不符合题意;
D.砝码质量的大小会影响实验效果,而硬纸片表面粗糙程度也会影响实验效果,纸片表面越光滑,实验效果越好,故D错误,符合题意。
故选D。
3.驾驶员进行驾驶技能比赛时,可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上(如图所示),如果水面突然发生了如图所示的变化( )
①突然向右启动;
②突然向左启动;
③向右运动时突然刹车;
④向左运动时突然刹车。
A.②或③ B.①或④ C.①或③ D.②或④
【答案】A
【详解】①列车突然向右启动,水杯由于受到摩擦力会随列车一起向右运动,此时水面会左侧升高;故①不符合题意;
②列车突然向左启动,水杯由于受到摩擦力会随列车一起向左运动,此时水面右侧升高,故②符合题意;
③向右运动时突然刹车,水杯由于受到摩擦力会随列车一起向右减速运动,此时水面会右侧升高,故③符合题意;
④向左运动时突然刹车,水杯由于受到摩擦力会随列车一起向左减速运动,此时水面左侧升高,故④不符合题意。
故②③符合题意,①④不符合题意。
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
4.如图为“探究阻力对物体运动的影响”实验,小张将粗糙程度依次减小的棉布、木板与玻璃铺在水平面上,让小车从斜面的顶端由静止开始滑下,用传感器记录小车运动的“速度v-路程s”图像。则下列图像与水平面材料对应正确的是( )
A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④
【答案】B
【详解】小车在同一斜面顶端静止释放,小车的速度从零开始越来越大,小车到达斜面底端的速度相同,玻璃表面光滑,受到的阻力小,小车运动的越远,速度减小的越慢,故①错误;木板表面较光滑,阻力较小,小车运动的较远,速度减小的较慢,故②正确;棉布表面最粗糙,阻力最大,小车运动的最近,速度减小的最快,故③错误;若水平面绝对光滑,阻力为零,小车将做匀速直线运动,故④正确;由分析可知,故B正确,ACD错误。
故选B。
5.甲乙两车一起在平直公路上向西运动,车内各放置一小球,小明给甲乙两车连拍了两张照片,如图所示。忽略小车对小球的摩擦及空气的阻力。下列选项中可能出现的是( )
A.甲车向西加速 B.甲车匀速向西行驶
C.乙车匀速向西行驶 D.乙车减速向西行驶
【答案】C
【详解】AB.甲车停止或减速运动时,甲车内的小球由于惯性会继续向西运动,故AB错误;
CD.由乙车的两幅图片可知,乙车内的小球相对于乙车没有位置变化,则说明乙车匀速向西行驶,故C正确,D错误。
故选C。
二、填空题
6.如图所示,两端开口的玻璃管,下端套有扎紧的气球,管中装有适量水,处于竖直静止状态(图甲)。手握管子突然 (选填“向上”或“向下”)运动时,气球突然变大(图乙),此时手对管子竖直向上的力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)管子总重,该现象的产生是由于 (选填“水”或“玻璃管”)具有惯性。
【答案】 向上 大于 水
【详解】手握管子突然向上运动时,手对管子竖直向上的力大于管子和水的总重力,管子的运动状态改变,而管中的水由于惯性仍保持原来的静止状态,所以会使气球突然变大。
7.在天宫课堂中,王亚平做了太空抛物实验,她将冰墩墩沿水平方向抛出,冰墩墩做匀速直线运动。小明同学观看后,在操场的草坪上以同样的方式抛出一个小球,小球的运动轨迹如图所示 :
(1)王亚平老师将冰墩墩抛出后,冰墩墩 (选填“有”或“没有”)惯性,冰墩墩做匀速直线运动,说明牛顿第一定律是 的(选填“正确”或“不正确”);
(2)小明抛出小球后,发现小球在空中做 运动(选填“直线”或“曲线”),此时小球受力不是平衡的,原因是重力改变了小球的 。
【答案】 有 正确 曲线 运动状态
【详解】(1)[1]一切物体都有惯性,所以将冰墩墩抛出后,冰墩墩有惯性。
[2]冰墩墩此时相当于不受力的作用,做匀速直线运动,说明牛顿第一定律是正确的。
(2)[3]由图可知,小红抛出小球后,发现小球做曲线运动。
[4]小球做曲线运动说明小球处于非平衡状态,所以此时小球受力不是平衡的,此时小球还受到重力,是重力改变了小球的运动状态。
8.如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至 A 点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,不计摩擦,小球可在 A、B 两点间来回摆动。当小球摆到 B 点时, 同时假如所有力都消失, 则小球将 , 其原理是 ;当小球从 B 点摆到 C 点,同时假如所有力都消失,此时小球将 。(选填“沿 CD 方向匀速运动”、“沿 CE 方向匀速运动”或“沿 CF 方向匀速运动”)
【答案】 静止 牛顿第一定律 沿CD方向匀速运动
【详解】[1][2]小球摆到B点,此时其速度为0,若所用外力都消失,据牛顿第一定律知,小球会保持原来的运动状态,所以会静止。
[3]小球由B点摆到C点,其运动方向是沿C点的切线方向,若所有受力都消失,小球将沿CD方向做匀速直线运动。
9.汽车沿平直公路行驶,车顶A处滴落的水滴最终落在B处。车厢地板上的木箱C始终相对车厢静止。针对此汽车的运动情况,小明提出了以下看法:①匀速运动;②加速向右运动;③加速向左运动;④减速向右运动;⑤减速向左运动;
(1)你认为可能正确的是: (填序号),水滴在下落过程中运动状态 (选填“改变”或“不变”);
(2)C受到的摩擦力方向 (选填“一定向左”、“一定向右”“向左、向右都有可能”)
【答案】 ③④ 改变 一定向左
【详解】(1)[1][2]若匀速,则水滴A将直接竖直下落,水滴不会偏,故①错误,若②加速向右运动,车子向右加速,水滴由于惯性匀速,故水滴落后,车子比水滴快,故向左偏,故②错误;故加速向左运动,车子比水滴快,就会向右偏,故③符合题意,④减速向右运动,车子减速,可以导致水滴比车子快,水滴会右偏,故④符合题意,⑤减速向左运动,水滴会向左运动,且比车子快,故会向左偏,故⑤错误;水滴在下落过程中运动的方向在改变,故运动状态发生改变。
(2)[3]当③加速向左运动,物体C由于惯性,会向右运动,阻碍其向右运动,故产生向左的静摩擦力,若④减速向右运动,物体C由于惯性,物体C由于惯性,有向右运动的趋势,故阻碍其向右运动,故摩擦力向左,故摩擦力的方向一定向左。
三、实验题
10.为了探究物块从斜面顶端由静止下滑至底端时速度大小与哪些因素有关.小王通过增加垫块的高度来改变斜面倾角α(如图所示),将同一物块放在相同的斜面顶端由静止下滑.再用相同材料不同质量的物块放在长度相同材料不同的斜面重复上述实验.小王将实验数据记录在下表中.
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
物块质量m
(千克)
2
2
3
斜面材料
大理石
木材
木材
倾角a(度)
30
35
40
50
55
40
45
50
40
55
至底端的速度
v(厘米/秒)
6.2
8.7
10.7
v0
14.8
6.5
9.2
11.2
6.5
12.9
实验场景
(1)分析比较序号 中的数据,可得出的初步结论是:材料相同的不同物块放在同一斜面顶端,由静止下滑,物块至底端的速度大小与物块质量是 的(选填“有关”或“无关”).
(2)分析比较序号1、2、3、5或6、7、8或9、10中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同一物块放在相同斜面顶端,由静止下滑, .
(3)分析比较序号3、6及相关条件,可得出的初步结论是:同一物块放在长度相同的斜面顶端,由静止下滑, .
(4)请进一步分析表中数据,判断v0可能的范围为 .
【答案】 6、9 无关 倾角α越大,物块至斜面底端的速度v越大 倾角α相同,斜面材料不同,物块至斜面底端的速度v不同 11.2~14.8
【详解】由表中数据知,物块从斜面顶端由静止下滑至底端时速度大小可能与斜面倾角α、斜面材料、物块质量m有关,因此该实验应用到控制变量法;
(1)[1][2]研究物块滑至底端的速度大小与物块质量的关系,要控制斜面倾角α和斜面材料相同,只改变物块质量大小,所以应分析比较序号6、9中的数据,可得出的初步结论是:材料相同的不同物块放在同一斜面顶端,由静止下滑,物块至底端的速度大小与物块质量是无关的.
(2)[3]分析比较序号1、2、3、5或6、7、8或9、10中的数据及相关条件,可知物块的质量一定、斜面材料相同,斜面倾角α不同,物块至底端的速度不同,可得出的初步结论是:同一物块放在相同斜面顶端,由静止下滑,倾角α越大,物块至斜面底端的速度v越大;
(3)[4]分析比较序号3、6及相关条件,可知物块的质量相同、斜面倾角α相同,斜面材料不同,物块至底端的速度不同,可得出的初步结论是:同一物块放在长度相同的斜面顶端,由静止下滑,倾角α相同,斜面材料不同,物块至斜面底端的速度v不同;
(4)[5]由序号3、6的数据可知,倾角α相同时,物块经大理石斜面材料滑至斜面底端的速度v较大;
故第4次和第8次实验相比可知,v0>11.2cm/s;
由(2)的结论,同一物块放在相同斜面顶端,由静止下滑,倾角α越大,物块至斜面底端的速度v越大,
故第4次和第5次实验相比可知,v0<14.8cm/s;
综上分析可知,v0可能的范围为11.2cm/s∼14.8cm/s.
11.小明学习了惯性知识后,知道了物体质量越大惯性越大,但通过观察小汽车的刹车过程小明有一个问题想不太明白;同一辆小汽车踩下刹车,速度慢时很容易就停下来了,而速度快时则不太容易停下来,由此可见物体运动速度越快,其运动状态越难改变,这难道不正说明了惯性大小与速度有关吗?为搞清楚惯性大小到底和速度有没有关系,老师帮小明查了资料,找到了以下两个理论知识,并且和小明共同设计了实验来验证。
知识1:当作用在物体上的外力不为0时,惯性大小表现为外力改变物体运动状态的难易程度;
知识2:物体运动状态改变的难易程度,由单位时间内物体速度大小的变化量来判定。
以此为依据设计了两个实验来进行探究。
实验:老师利用1个小球、斜面、粗糙的水平木板、停表、速度测量仪设计了如图所示实验,以此来模拟汽车刹车的过程,每次实验小球从同一斜面的不同高度静止开始释放,实验数据如表。
实验次数
释放高度
到达水平面的速度v0
速度从v0~0时间
在水平面上滑动的距离
第1次
h1
5cm/s
2s
5cm
第2次
h2
10cm/s
4s
20cm
第3次
h3
20cm/s
8s
80cm
(1)h1、h2、h3的大小关系 ,这三次实验中水平面木板的粗糙程度应该 (选填“相同”或“不同”);
(2)这三次实验中小球单位时间速度大小的变化量 (选填“相同”或“不同”);
(3)结论:同一个物体,受相同的外力,速度不同时,其运动状态改变的难易程度 (选填“相同”或“不同”),物体的惯性与运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】 h1<h2<h3 相同 相同 相同 无关
【详解】(1)[1]同样的小球、质量相同,从斜面的不同高度滚下,到达水平面时的速度不同,高度越高,速度就越大,从表中数据可看到,到达水平面的速度,第1次小于第2次,第2次小于第3次,则h1、h2、h3的大小关系为h1<h2<h3。
[2]为了探究惯性与速度的关系,根据控制变量法可知,实验中需要控制接触面的粗糙程度相同。
(2)[3]保持水平面木板的粗糙程度相同,受到的阻力相同,由表中数据可知,3次实验小球单位时间速度大小的变化量相同,都是2.5cm/s2。
(3)[4][5]由[3]解析可知道,3次实验小球单位时间速度大小的变化量相同,即运动状态改变的难易程度相同,可得结论:同一个物体,受相同的外力,速度不同时,其运动状态改变的难易程度相同,即惯性相同,运动速度不同,则可知物体的惯性与运动速度无关。
一、填空题
1.在人类关于“运动和力的关系”探索的历程中,有三位科学家提出过相应的认识,如表所示。
序号
科学家
提出的认识
a
牛顿
力改变了物体的运动
b
伽利略
维持运动不需要力
c
亚里士多德
只有不断用力才能维持物体的运动
(1)请对三位科学家提出认识,按历史时间的先后排序 (填序号);
(2)伽利略是通过理想实验提出观点。伽利略的设想是:如图所示,小球从第一个斜面AB上滑下并能滑上第二个斜面BC的等高处;
该设想能成立的条件是下列选项中的: (选填序号);
a 小球的质量足够大
b 小球的速度足够大
c 斜面绝对光滑
d 斜面的倾角α足够大
(3)上述“运动和力的关系”的探索过程告诉我们:人类对科学本质的认识是不断深入的。请你从物理学中再举一例说明 。
【答案】 cba c 见解析
【详解】(1)[1]根据对历史上科学家对“运动和力的关系”探索的历程可知,先是亚里士多德提出只有不断用力才能维持物体的运动,后是伽利略是通过理想实验提出维持运动不需要力,最后由牛顿总结推理得出牛顿第一定律,并提出是力改变了物体的运动状态。故按历史时间的先后排序为:c、b、a。
(2)[2]伽利略的理想实验中,小球从第一个斜面AB上滑下并能滑上第二个斜面 BC 的等高处,没有机械能的损失,机械能守恒,所以该设想能成立的条件是斜面绝对光滑,而与小球的质量、运动速度、斜面的倾角等无关。
故选c。
(3)[3]人类对科学本质的认识是不断深入的,如:汤姆生发现电子后,最早提出了葡萄干蛋糕模型,卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子行星模型,现在科学家认为电子云模型更符合实际。
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5.5 牛顿第一定律
目录
2
考点01 牛顿第一定律 2
考点02 运动和力的关系 2
考点03 惯性 3
考点04 探究阻力对物体运动的影响(填空题) 3
考点05 生活中的惯性现象 4
考点06 由惯性判断物体的运动轨迹、其他问题 5
考点07 实验题 6
8
12
考点01 牛顿第一定律
1.“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。”历史上首先发表这一规律的物理学家是( )
A.牛顿 B.爱因斯坦 C.伽利略 D.阿基米德
2.关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是凭空想象出来的 B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.不受力的物体,只能保持静止状态 D.运动着的物体不受力时将做匀速直线运动
3.学习了牛顿第一定律之后,同学们展开了讨论。以下观点正确的是( )
A.物体的运动需要力来维持 B.此定律可以用实验验证
C.静止的物体没有惯性 D.物体不受力,它的运动状态不变
4.以下关于牛顿第一定律的说法正确的是( )
A.通过日常生活经验得出的
B.由斜面小车实验得出的
C.由理论分析得出的
D.在经验事实的基础上,通过进一步推理而概括得出的
考点02 运动和力的关系
5.有位意大利物理学家经历了“观察疑问猜想证实”的历程,探究了摆动规律;他还通过实验分析得出“物体的运动并不需要力来维持”的结论。这位物理学家是( )
A.牛顿 B.伽利略 C.笛卡尔 D.爱因斯坦
6.如图所示,小明正在玩滑板车,停止蹬地后,滑板车最终会停下来,是因为 。在滑行时,若一切外力突然消失,滑板车将 。对于运动和力的关系,历史上曾有两位物理学家的观点不同,亚里士多德认为:运动需要力来维持;伽利略认为:运动不需要力来维持,你认为: 的观点是正确的。
7.关于运动与力,下面说法中正确的是( )
A.静止物体不受力的作用
B.运动的物体一定受到力的作用
C.物体的运动需要力来维持
D.力是改变物体运动状态的原因
考点03 惯性
8.关于惯性,下列说法中正确的是( )
A.物体在运动时有惯性,静止时没有 B.固体有惯性,液体和气体没有
C.固体和液体有惯性,气体没有 D.固体、液体、气体均有惯性
9.关于惯性,下面说法正确的是( )
A.一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态,叫做惯性
B.射出的子弹离开枪口后,仍然继续高速前进,是因为子弹受到惯性的作用
C.汽车关闭发动机后仍能继续前进是由于汽车的惯性大于它所受到的阻力
D.一切物体在任何情况下都具有惯性
10.下列关于惯性的说法中正确的是( )
A.一个物体运动的速度越大,其惯性越大
B.运动的足球的惯性比它静止时的惯性大
C.驾驶员系安全带,是为了减少驾驶员的惯性
D.物体在任何情况下都具有惯性
11.用洗衣机给湿衣服脱水时,是利用 (选填“衣服”或“水”)具有惯性;货车超载时货车的惯性 (选填“变大”、“不变”或“变小”);请写出一个减小惯性危害的事例,
12.高速行驶的汽车紧急刹车时,车轮立即停止转动,而车由于具有 ,还会继续向前运动一段距离,这种性质与车的速度 ,与车的质量 (后两空均 选填“有关”或“无关”) 。
13.惯性与惯性定律的不同之处是: 是描述运动规律的, 是物体本身的一种属性: 是一切物体都具有的。而 成立是有条件的。(均选项“惯性”或“惯性定律”)
考点04 探究阻力对物体运动的影响(填空题)
14.用如图所示装置探究阻力对物体运动的影响,实验中每次让小车从斜面 高度由静止释放,先后让小车在棉布、木板、玻璃上运动,记录小车运动的 。由实验可知,阻力越小,小车运动的路程越长。进一步推理,如果没有阻力,它将 。
15.如图所示是探究“阻力对物体运动的影响”实验。有关这个实验的说法正确的是( )
A.实验中应把小车从斜面的不同高度由静止释放
B.小车在水平面上运动时,只受阻力的作用
C.图中三次实验小车都会停下来,说明物体的运动需要力来维持
D.实验表明小车受到的阻力越小,运动的距离越远,如果阻力为零,小车将做匀速直线运动
16.某同学在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,让小车每次从斜面同一位置由静止滑下,使其分别在铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板的水平面上运动。小车在不同水平面上运动的距离如图所示。由实验可以看出,小车受到的阻力越小,向前滑行的距离越 。进一步推理可得:如果小车运动时不受阻力,小车将一直做 运动。
17.取一辆小车,使它三次都在斜面上的 处从静止开始沿斜面自由下滑到水平面上,如图所示,其目的是使小车到达水平面时的速度相等。实验中改变小车所受阻力的大小,是通过改变 来实现的。实验中观察到 ,通过分析实验现象可知:水平表面对小车的阻力越小,小车在水平面上运动的距离越远。在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果 ,小车将做匀速直线运动,这说明物体的运动不需要力来维持。
考点05 生活中的惯性现象
18.如图所示,锤头松了,只要把锤柄一端迅速向下撞击坚硬的物体,就能使锤头紧紧地套在锤柄上,这主要是利用了( )
A.锤柄的惯性 B.锤头的惯性
C.锤柄受到的重力 D.锤头受到的重力
19.如图所示,用尺子快速打击下面的棋子,棋子飞出,说明力可以改变物体的 ;上面的棋子由于具有 不会随着一起出来。下面被打击飞出的棋子 (选填“具有”或“不具有”)惯性。
20.如图所示,是从水平匀速飞行的轰炸机上先后投下的三颗炸弹,在无风、不计空气阻力的情况下( )
A. B.
C. D.
21.如图所示是我国运动员在北京冬奥会上参加冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A.冰壶向前滑行时相对于赛道是静止的
B.掷出后的冰壶能继续运动,是由于冰壶具有惯性
C.静止在冰面上的冰壶所受重力与它对冰面的压力是一对平衡力
D.冰壶减速的过程中,冰壶的运动状态不变
22.如题图所示,公交车上的乘客都站稳扶好了扶手,当车的运动状态突然发生改变时,乘客都向前倾,产生此现象的原因可能是( )
A.车由静止突然向前启动 B.车匀速前行时突然加速
C.车匀速前行时突然刹车 D.车匀速前行时突然拐弯
23.金属球用细绳挂在车厢内,并相对于车静止,位置如图甲所示。下列选项中能导致球突然从如图甲位置变成如图乙位置的是 ( )
A.车向西起动
B.车做匀速直线运动
C.车向东起动
D.车向东直线运动时减速
考点06 由惯性判断物体的运动轨迹、其他问题
24.如图是小明投掷皮球的场景,若皮球在最高点时突然所有力都消失,球将 (选填“保持静止”或“竖直下落”或“水平向右匀速直线运动”)。
25.钢球沿如图所示光滑弧形轨道从A点滑到O点,如果钢球运动到O点时,受到的一切外力同时消失,则小钢球将沿路线 (选填“1”、“2”、“3”或“4”)运动。
26.如图是实心球离开手后在空中的运动轨迹不考虑空气阻力的影响,实心球离开手后能继续向前运动是由于实心球具有 。当实心球运动到最高点Q时,所受的外力全部消失,实心球将 (选填“静止”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”)。
27.甲、乙两车从同一地点沿同一直线同时出发,它们运动的s-t图像如图(a)(b)所示。以甲为参照物,乙是 的(选填“静止”或“运动”);经过6秒,两车相距 米。此过程中,甲的惯性 。(选填“变大”、“不变”或“变小”)
考点07 实验题
28.自古以来,有很多人认为:如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用; 如果这个力撤掉,物体就会停止运动。然而,伽利略通过实验分析得出,物体的运动并不需要力来维持。伽利略当初做了怎样的实验呢,小明和小东一起向这一真理进行了如下探索:
如图所示,小明制作了一个V型斜槽进行实验探索。探索过程中需要控制小球的质量和 相同。小球从O点静止释放。小球无碰撞经过底部后上升到斜槽的另一端,记录下小球上升的高度,接下来的操作是 ,然后 ,理想状态下,可以得到 。小明进行科学推理,当斜槽另一端无限接近水平面,将一直做匀速直线运动;通过这个实际与理论猜想的实验,得出的结论是,力不是确定物体运动的原因。
29.伽利略等科学家曾做如图所示的实验,让小车从斜面同一高度处滑下,观察、比较小车沿不同平面的运动情况。
(1)实验时让小车从斜面同一高度滑下,目的是使小车到达平面时具有相同的 ;
(2)比较三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越 (选填“远”或“近”),说明小车运动的速度改变得越 (选填“快”或“慢”)。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做 。
(4)探究过程中主要采用了 (选填“单纯的实验”和“实验加推理”)研究方法。
30.在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上运动情况,如图所示。
(1)实验中让小车从斜面的同一高度由静止开始滑下,这样能够使小车到达水平面起始端的速度大小 (选填“相等”或“不相等”)。
(2)实验中在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板),是为了使小车在水平面时所受 (选填“重力”或“阻力”)的大小不同。
(3)实验中根据实验现象,可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越 (选填“大”或“小”),在水平面上运动的距离越 (选填“远”或“近”)。
(4)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 ,运动的小车最终会停下来是因为受到 的作用。
(5)由实验现象我们可以推断:如果水平面绝对光滑,运动的小车受到的阻力为零,它将保持 运动状态不变。
(6)通过本实验告诉了我们物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。
一、单选题
1.关于惯性现象的解释,以下说法正确的是( )
A.行驶的汽车关闭发动机后还能行驶一段距离是因为汽车受到惯性力作用
B.汽车速度越大越难以停下来,说明物体速度越大,惯性越大
C.小汽车配置安全带可以减小惯性带来的危害
D.汽车刹车后不会立即停下,是因为车受到惯性力大于阻力
2.如图所示,拨动左边的弹性片,它能将右边硬纸片弹走,然而纸片上的砝码未被弹走。下列关于该实验的分析错误的是( )
A.实验中纸片受到了金属弹片的弹力作用,运动状态被改变,所以会被弹走
B.在纸片被快速弹走的过程中,砝码未与纸片一起飞走,是由于砝码具有惯性所致
C.在拨动金属弹片时应使其弹性形变程度大一些,尽量快的将硬纸片弹开
D.砝码质量的大小会影响实验效果,而硬纸片表面粗糙程度不会影响实验效果
3.驾驶员进行驾驶技能比赛时,可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上(如图所示),如果水面突然发生了如图所示的变化( )
①突然向右启动;
②突然向左启动;
③向右运动时突然刹车;
④向左运动时突然刹车。
A.②或③ B.①或④ C.①或③ D.②或④
4.如图为“探究阻力对物体运动的影响”实验,小张将粗糙程度依次减小的棉布、木板与玻璃铺在水平面上,让小车从斜面的顶端由静止开始滑下,用传感器记录小车运动的“速度v-路程s”图像。则下列图像与水平面材料对应正确的是( )
A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④
5.甲乙两车一起在平直公路上向西运动,车内各放置一小球,小明给甲乙两车连拍了两张照片,如图所示。忽略小车对小球的摩擦及空气的阻力。下列选项中可能出现的是( )
A.甲车向西加速 B.甲车匀速向西行驶
C.乙车匀速向西行驶 D.乙车减速向西行驶
二、填空题
6.如图所示,两端开口的玻璃管,下端套有扎紧的气球,管中装有适量水,处于竖直静止状态(图甲)。手握管子突然 (选填“向上”或“向下”)运动时,气球突然变大(图乙),此时手对管子竖直向上的力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)管子总重,该现象的产生是由于 (选填“水”或“玻璃管”)具有惯性。
7.在天宫课堂中,王亚平做了太空抛物实验,她将冰墩墩沿水平方向抛出,冰墩墩做匀速直线运动。小明同学观看后,在操场的草坪上以同样的方式抛出一个小球,小球的运动轨迹如图所示 :
(1)王亚平老师将冰墩墩抛出后,冰墩墩 (选填“有”或“没有”)惯性,冰墩墩做匀速直线运动,说明牛顿第一定律是 的(选填“正确”或“不正确”);
(2)小明抛出小球后,发现小球在空中做 运动(选填“直线”或“曲线”),此时小球受力不是平衡的,原因是重力改变了小球的 。
8.如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至 A 点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,不计摩擦,小球可在 A、B 两点间来回摆动。当小球摆到 B 点时, 同时假如所有力都消失, 则小球将 , 其原理是 ;当小球从 B 点摆到 C 点,同时假如所有力都消失,此时小球将 。(选填“沿 CD 方向匀速运动”、“沿 CE 方向匀速运动”或“沿 CF 方向匀速运动”)
9.汽车沿平直公路行驶,车顶A处滴落的水滴最终落在B处。车厢地板上的木箱C始终相对车厢静止。针对此汽车的运动情况,小明提出了以下看法:①匀速运动;②加速向右运动;③加速向左运动;④减速向右运动;⑤减速向左运动;
(1)你认为可能正确的是: (填序号),水滴在下落过程中运动状态 (选填“改变”或“不变”);
(2)C受到的摩擦力方向 (选填“一定向左”、“一定向右”“向左、向右都有可能”)
三、实验题
10.为了探究物块从斜面顶端由静止下滑至底端时速度大小与哪些因素有关.小王通过增加垫块的高度来改变斜面倾角α(如图所示),将同一物块放在相同的斜面顶端由静止下滑.再用相同材料不同质量的物块放在长度相同材料不同的斜面重复上述实验.小王将实验数据记录在下表中.
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
物块质量m
(千克)
2
2
3
斜面材料
大理石
木材
木材
倾角a(度)
30
35
40
50
55
40
45
50
40
55
至底端的速度
v(厘米/秒)
6.2
8.7
10.7
v0
14.8
6.5
9.2
11.2
6.5
12.9
实验场景
(1)分析比较序号 中的数据,可得出的初步结论是:材料相同的不同物块放在同一斜面顶端,由静止下滑,物块至底端的速度大小与物块质量是 的(选填“有关”或“无关”).
(2)分析比较序号1、2、3、5或6、7、8或9、10中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同一物块放在相同斜面顶端,由静止下滑, .
(3)分析比较序号3、6及相关条件,可得出的初步结论是:同一物块放在长度相同的斜面顶端,由静止下滑, .
(4)请进一步分析表中数据,判断v0可能的范围为 .
11.小明学习了惯性知识后,知道了物体质量越大惯性越大,但通过观察小汽车的刹车过程小明有一个问题想不太明白;同一辆小汽车踩下刹车,速度慢时很容易就停下来了,而速度快时则不太容易停下来,由此可见物体运动速度越快,其运动状态越难改变,这难道不正说明了惯性大小与速度有关吗?为搞清楚惯性大小到底和速度有没有关系,老师帮小明查了资料,找到了以下两个理论知识,并且和小明共同设计了实验来验证。
知识1:当作用在物体上的外力不为0时,惯性大小表现为外力改变物体运动状态的难易程度;
知识2:物体运动状态改变的难易程度,由单位时间内物体速度大小的变化量来判定。
以此为依据设计了两个实验来进行探究。
实验:老师利用1个小球、斜面、粗糙的水平木板、停表、速度测量仪设计了如图所示实验,以此来模拟汽车刹车的过程,每次实验小球从同一斜面的不同高度静止开始释放,实验数据如表。
实验次数
释放高度
到达水平面的速度v0
速度从v0~0时间
在水平面上滑动的距离
第1次
h1
5cm/s
2s
5cm
第2次
h2
10cm/s
4s
20cm
第3次
h3
20cm/s
8s
80cm
(1)h1、h2、h3的大小关系 ,这三次实验中水平面木板的粗糙程度应该 (选填“相同”或“不同”);
(2)这三次实验中小球单位时间速度大小的变化量 (选填“相同”或“不同”);
(3)结论:同一个物体,受相同的外力,速度不同时,其运动状态改变的难易程度 (选填“相同”或“不同”),物体的惯性与运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
一、填空题
1.在人类关于“运动和力的关系”探索的历程中,有三位科学家提出过相应的认识,如表所示。
序号
科学家
提出的认识
a
牛顿
力改变了物体的运动
b
伽利略
维持运动不需要力
c
亚里士多德
只有不断用力才能维持物体的运动
(1)请对三位科学家提出认识,按历史时间的先后排序 (填序号);
(2)伽利略是通过理想实验提出观点。伽利略的设想是:如图所示,小球从第一个斜面AB上滑下并能滑上第二个斜面BC的等高处;
该设想能成立的条件是下列选项中的: (选填序号);
a 小球的质量足够大
b 小球的速度足够大
c 斜面绝对光滑
d 斜面的倾角α足够大
(3)上述“运动和力的关系”的探索过程告诉我们:人类对科学本质的认识是不断深入的。请你从物理学中再举一例说明 。
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