4.1 牛顿第一定律【三大必考点+三大秒杀招+四大题型+分层训练】-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第一册题型归类+解题大招

4.1 牛顿第一定律【三大必考点+三大秒杀招+四大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01伽利略理想实验 1、历史上关于运动和力的关系的认识 代表人物 研究方法 主要观点 亚里士多德 基于生活经验得来 力是维持物体运动的原因（错误） 伽利略 （理想实验）实验+逻辑推理 力不是维持物体运动的原因 笛卡儿 数学演绎法 除非物体受到外力的作用，否则物体将永远保持其静止或原来的运动状态，永远不会做曲线运动，而是保持静止或在直线上运动 2、伽利略的理想斜面实验 （1）事实：让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个对接的斜面。 （2）推论 ①推论一：如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。 ②推论二：如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。 ③推论三：继续减小第二个斜面的倾斜度，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而将沿水平面持续运动下去。 （3）结论：力不是维持物体运动的原因。 （4）意义：推翻了亚里士多德的观点，第一次确立了物理实验在物理研究中的基层地位，揭示了力不是维持物体运动的原因。 知识点02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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 【注】牛顿第一定律只适用于惯性系。 2、对牛顿第一定律的理解 （1）提出了惯性的概念。 （2）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。 （3）牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的例运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力作用的效果相同。但是，我们不能把“合外力为零”理解为“不受外力”。 【注】物体的运动状态改变，即物体的速度对应以下三种情况： ①速度方向不变，大小改变； ②速度大小不变，方向改变； ③速度的大小和方向都改变。 知识点03惯性与质量 1、惯性 （1）定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。 【注意】惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素无关。 （2）表现 ①当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变.原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。 ②当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。 2、惯性的度量 不同质量的物体，惯性的大小是不一样的。也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大。描述物体惯性的物理量是它的质量。 3、对惯性的理解 （1）惯性与力无关：惯性不是力，不能说“物体受到惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”“克服惯性”等。 （2）惯性与速度无关：惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关。切勿认为物体的速度越大，惯性越大，也不要认为运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。 （3）惯性不同于惯性定律：惯性是物体本身具有的属性，无先决条件；惯性定律是一条规律，揭示了物体不受外力时的运动状态，“不受外力”是先决条件。 解题大招 大招01应用牛顿第一定律分析问题的思路 （1）研究对象的确定：根据题干条件选择研究对象，可以是某一物体，也可以是某一系统。 （2）分析运动状态：先明确物体（或系统）原来的运动状态，找出物体（或系统）因受力面改变运动状态的那部分。明确“不受力”部分的运动状态不改变。 （3）简化物理模型：把握问题本质，将复杂的实际情境简化为熟悉的物理模型，更易于解题。 大招02应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。 大招03如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况。 题型分类 题型01伽利略理想斜面实验 【例1】伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列符合实验事实的是（　　） A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面 B．小球会上升到原来释放时的高度 C．减小斜面的倾角θ，小球仍然能到达原来的高度 D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去 【答案】A 【详解】A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面，这是事实，故A正确； B．因为生活中没有无摩擦的轨道，所以小球上升到原来释放时的高度为推理，故B错误； C．减小斜面的倾角θ，小球仍然到达原来的高度是在B项的基础上进一步推理，故C错误； D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去，是在C项的基础上继续推理得出的结论，故D错误。 故选A。 【变式1-1】伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。伽利略的斜面理想实验（如图所示）的意义在于（　　） A．证明了力是维持物体运动的原因 B．证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动 C．证明了沿斜面滚下的小球，能滚到另一个斜内面上相同的高度 D．证明了维持物体运动不需要力 【答案】D 【详解】伽利略的理想斜面实验证明力不是维持物体运动的原因，没有力作用的物体能保持原来的运动状态。 故选D。 【变式1-2】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）通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 B．图（a）中的斜面是完全光滑的 C．图（b）实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，所以该实验结论与实际不符 D．图（b）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的结论 【答案】D 【详解】A．图（a）通过对小球在斜面上运动的研究，合理外推得自由落体运动为匀变速直线运动的结论，故A错误； B．图（a）中的斜面不可能是完全光滑的，选项B错误； C．图（b）实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，小球不可能上升到等高的位置，但是通过合理外推得出的实验结论同样与实际相符，选项C错误； D．图（b）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的结论，选项D正确。 故选D。 题型02对力与运动关系的理解 【例2】在我国悠久的历史长河中，古人在认识自然的过程中提出的一些观点与现今的物理学理论相符合，甚至要比西方早几百年。例如《墨经》中指出：“力，行之所以奋也”，意思是力可以使物体由静到动。下列关于此句话的理解正确的是（　　） A．有力作用物体一定能运动起来 B．没有力作用物体就一定处于静止状态 C．力是改变物体运动状态的原因 D．物体的运动必须要力来维持 【答案】C 【详解】ACD．由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，运动是不需要力来维持，C正确，AD错误； B．没有力作用，物体可能处于静止或匀速运动状态，B错误。 故选C。 【变式2-1】运动着的物体，若所受的一切力突然同时消失，那么它将（    ） A．立即停止 B．做匀速直线运动 C．惯性增加 D．惯性减小 【答案】B 【详解】AB．根据牛顿第一定律可知，运动着的物体，若所受的一切力突然同时消失，它将会以原来的速度做匀速直线运动，A错误，B正确； CD．惯性只有物体本身的质量决定，与运动状态无关，CD均错误。 故选B。 【变式2-2】（多选）关于运动状态与所受外力的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变 B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变 C．物体受到的合力为零时，它可能处于静止状态 D．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同 【答案】BCD 【详解】AB．是改变物体运动状态的原因，只要物体受力（合力不为零），它的运动状态就一定会改变，故A错误，B正确； C．物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止状态或勺速直线运动状态，故C正确； D．物体的运动方向与它所受合力的方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，故D正确。 故选BCD。 题型03应用牛顿第一定律分析问题 【例3】图甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景，图乙是小张因被石头绊到而摔倒的情景，则下列说法正确的是（　　） A．小李摔倒是因为下半身的速度小于上半身的速度 B．小张摔倒是因为脚的速度变为0，上半身仍保持原来的运动状态 C．人行走越快越容易摔倒，因此速度越大，人的惯性越大 D．小李摔倒是因为小李的惯性变小了 【答案】B 【详解】A．小李摔倒是因为小李的脚受到的摩擦力突然变小，脚不能立刻停下来，脚向前滑，由于惯性，上半身还要保持原来的运动状态，人下半身的速度大于上半身的速度，所以人会向后倾倒，故A错误； B．小张摔倒是因为小张的脚被石头绊到后立即静止，小张的上半身由于惯性仍保持原来的运动状态，小张向前摔倒，故B正确； CD．惯性只与物体的质量有关，与速度无关，故CD错误。 故选B。 【变式3-1】当汽车突然起动的时候，由于乘客具有 ，他会向跟车行 的方向倾倒；向北行驶的汽车突然向西拐弯时，车上的乘客会向 倾倒。 【答案】 惯性 相反 北 【详解】[1] [2] 当汽车突然起动的时候，由于乘客具有惯性，他会向跟车行相反的方向倾倒；因为下半身与车有力的作用，随车运动起来，但上半身由于惯性，保持原来的静止状态，他会向跟车行相反的方向倾倒。 [3] 向北行驶的汽车突然向西拐弯时，车上的乘客会因为惯性保持原来的运动状态，向北倾倒。 【变式3-2】如图所示，一个盛满水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一个铁球和一个乒乓球。容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向 运动，乒乓球相对于小车向 运动。（选填“左”、“右”） 【答案】 左 右 【详解】[1]铁球的质量大于相同体积的水的质量，即铁球的惯性大于相同体积的水的惯性，根据牛顿第一定律可知，相对于相同体积的水，铁球的运动状态改变的难度大一些，即当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左运动； [2]乒乓球的质量小于相同体积的水的质量，即乒乓球的惯性小于相同体积的水的惯性，根据牛顿第一定律可知，相对于相同体积的水，乒乓球的运动状态改变的难度小一些，即当容器随小车突然向右运动时，乒乓球相对于小车向右运动。 题型04对惯性概念的理解 【例4】一辆小车正在平直的路面上向前匀速行驶，车厢顶部通过细线系有一个小球，如果小球突然向前摆动，则说明小车正在 ；如果小球突然向后摆动，则说明小车正在 ；如果小球突然向左侧摆动，则说明小车正在 ；如果小球突然向右侧摆动，则说明小车正在 。 【答案】 减速 加速 右转弯 左转弯 【详解】[1][2][3][4]小车匀速行驶时，小球和车厢保持相对静止状态，当小车改变运动状态时，小球由于惯性仍要保持原来的运动状态，则如果小球突然向前摆动，则说明小车正在减速；如果小球突然向后摆动，则说明小车正在加速；如果小球突然向左侧摆动，则说明小车正在右转弯；如果小球突然向右侧摆动，则说明小车正在左转弯。 【变式4-1】晒被子时，敲打被子，被子向前运动，被子上所附着的灰尘由于 保持静止状态，于是从被子上脱离。 【答案】惯性 【详解】晒被子时，敲打被子，被子向前运动，被子上所附着的灰尘由于惯性保持静止状态，于是从被子上脱离。 【变式4-2】如图所示，小车静止在水平轨道上，在桌上放一根柱子标记小车中间的初始位置。快速将水平轨道向左拉动一下，小车将在柱子的 （选填“左边”“中间”或“右边”），其理由是： 。 【答案】 中间 见解析 【详解】[1][2]原来小车和轨道都保持静止，快速将水平轨道向左拉动一下，小车由于具有惯性，仍保持原来的静止状态，所以小车将仍然在柱子的中间位置。 分层训练 【基础过关】 1．如图所示，小鸟在空中沿直线（图中虚线）匀速飞行过程中受到重力和空气作用力的作用，则小鸟受到的这两个力的合力（　　）    A．方向一定沿图中虚线 B．等于零 C．可能和图中虚线垂直 D．大小一定大于小鸟重力 【答案】B 【详解】小鸟在空中沿直线（图中虚线）匀速飞行，根据平衡条件可知小鸟飞行过程中受到重力和空气作用力的合力为零。 故选B。 2．在物理学的重大发现中科学家们创造了许多物理思想与研究方法，高一上学期同学们学习了理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假说法等等，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　） A．根据速度定义式，当非常小时，就可以用表示物体在时刻的瞬时速度，这是应用了平均值法 B．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，忽略物体的大小和形状，用质点代替物体的方法，采用了等效替代的思想 C．伽利略的理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加。这里采用了微元法 【答案】D 【详解】A．根据速度定义式，当时间非常小时，就可以用表示时刻的瞬时速度，是应用了极限思想法，A错误； B．研究问题时，在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点代替物体的方法，采用了理想模型法的思想，B错误； C．伽利略理想实验抓住了客观事实的主要因素，忽略了次要因素，从而能够更深刻地揭示了自然规律，C错误； D．在推导匀变速直线运动位移公式时，将变速运动无限划分后变成了一段一段的匀速运动，即采用了微元法，D正确。 故选D。 3．下列实验中所反映的物理思想方法属于“等效替代”的是（    ） A．甲图中观察微小形变实验 B．乙图中探究两个互成角度的力的合成规律 C．丙图中用牛顿管研究自由落体运动 D．丁图中伽利略理想斜面实验 【答案】B 【详解】A．甲图中观察微小形变实验是微小量放大法，选项A错误； B．乙图中探究两个互成角度的力的合成规律是等效替代法，选项B正确； C．丙图中用牛顿管研究自由落体运动是理想模型法，选项C错误； D．丁图中伽利略理想斜面实验用的是理想实验法，选项D错误。 故选B。 4．“天宫课堂”第四课于2023年9月21日下午开课，在奇妙“乒乓球”实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用球拍击球，水球被弹开。对于该实验说法正确的是（    ）    A．击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的 B．梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证 C．击球过程中，水球对球拍的作用力与球拍对水球的作用力是一对平衡力 D．梦天实验舱内，水球质量越大其惯性越大 【答案】D 【详解】A．击球过程中，水球所受弹力是由于球拍发生形变要恢复原状产生的，故A错误； B．牛顿第一定律是理想的情况，不能通过实验直接验证，故B错误； C．根据牛顿第三定律，击球过程中，水球对球拍的作用力与球拍对水球的作用力是一对作用力与反作用力，故C错误； D．梦天实验舱内，水球质量越大其惯性越大，故D正确。 故选D。 5．学完第九章“力与运动”后，小芳进行知识梳理。如图所示，是她整理的知识树形结构图，图中的①②③④处依次填写的内容是（　　）    A．匀速圆周运动、匀速直线运动、受力不平衡、不受力 B．匀速直线运动、运动方向改变、不受力、受力不平衡 C．匀速直线运动、运动状态改变、不受力、受力不平衡 D．匀速圆周运动、运动方向改变、受力不平衡、不受力 【答案】B 【详解】物体运动状态不变，则物体处于静止或匀速直线运动状态，此时物体受合外力为零或者不受力，即①为匀速直线运动，③为不受力；运动状态改变指的是物体的速度大小变化，或者方向变化，此时物体受力不平衡，则②为运动方向改变；④为受力不平衡。 故选B。 6．在刚结束的巴黎奥运会，郑钦文获得女单网球冠军，创造历史性的一刻。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，则下列说法正确的是（　　） A．飞来的网球速度越大，惯性越大 B．球被打飞回去，是因为力是维持物体运动状态的原因 C．若球拍没有击打球，则球会保持原来的运动状态不变 D．球拍对球的弹力，是因为球拍发生弹性形变而产生的 【答案】D 【详解】A．物体的惯性只由质量决定，与物体的速度无关，故A错误； B．球被打飞回去，是因为力是改变物体运动状态的原因，故B错误； C．若球拍没有击打球，由于球仍受重力作用，所以球不会保持原来的运动状态不变，故C错误； D．球拍对球的弹力，是因为球拍发生弹性形变而产生的，故D正确。 故选D。 7．关于下列四幅图的叙述正确的是（　　） A．图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B．图乙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 C．图丙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 D．图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 【答案】C 【详解】A．质量是惯性大小的唯一量度，速度与惯性大小无关，选项A错误； B．马对车的拉力和车对马的拉力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律知，其大小相等，选项B错误； C．伽利略的“斜面实验”是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间，选项C正确； D．伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，说明力是改变物体运动的原因，选项D错误。 故选C。 8．伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。伽利略的斜面理想实验（如图所示）的意义在于（　　） A．证明了力是维持物体运动的原因 B．证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动 C．证明了沿斜面滚下的小球，能滚到另一个斜内面上相同的高度 D．证明了维持物体运动不需要力 【答案】D 【详解】伽利略的理想斜面实验证明力不是维持物体运动的原因，没有力作用的物体能保持原来的运动状态。 故选D。 9．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻反映自然规律。伽利略的斜面实验程序如下：（1）减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；（2）两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面；（3）如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度；（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续匀速运动。请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程的推论。下列选项正确的是（　　） A．（2）事实→（3）推论→（1）事实→（4）推论 B．（2）事实→（3）推论→（1）推论→（4）推论 C．（2）事实→（1）推论→（3）推论→（4）推论 D．（2）事实→（1）推论→（3）推论→（4）推论 【答案】B 【详解】根据实验事实（2）得出结果：如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，即（3），进一步假设若减小第二个斜面的倾角，小球在这样的斜面上仍然要达到原来的高度，即得出（1），继续减小角度，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续匀速直线运动，即（4）。 故选B。 10．亚里士多德认为：有力作用在物体上，物体才能运动，力是维持物体运动的原因。伽利略为反驳亚里士多德的观点，设计如图所示的实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，进入右侧水平面向前运动。水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿水平面运动的最远位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可得到的最直接的结论是（    ） A．如果小球不受力，它将一直运动下去 B．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 C．力是使物体产生加速度的原因 D．小球质量一定时，受到的力越大，它的惯性越大 【答案】A 【详解】由题意，水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3，可知摩擦力越小，则小球滚的越远，由此得出的结论是如果水平面光滑，小球受到的合外力为0，则小球将沿着水平面一直运动下去。伽利略的结论并不是最终牛顿所得出的牛顿第一定律，也就是说该实验没有最终得出力是改变物体运动状态的原因，也没有直接得出力是使物体产生加速度的原因，也没有得出质量是惯性大小的量度，即质量一定惯性一定的结论。故A正确，BCD错误。 故选A。 11．（多选）在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　） A．力的合成与分解采用等效替代的思维方法 B．牛顿第一定律是牛顿在大量实验验证基础上提出的 C．伽利略把斜面实验的倾角外推到，得到自由落体运动的规律，采用的是极限思维法 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法 【答案】AD 【详解】A．力的合成与分解采用等效替代的思维方法，选项A正确； B．牛顿第一定律是牛顿在伽利略和笛卡尔研究的基础上提出的，故B错误。 C．伽利略把斜面实验的倾角外推到，得到自由落体运动的规律，采用的是合理外推法，故C错误。 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，选项D正确。 故选AD。 12．（多选）下列生活情境中，利用了物体的惯性的是（　　） A．图甲中，迅速敲击压在中性笔下方的纸条可以将纸条抽出，而中性笔屹立不倒 B．图乙中，运输玻璃瓶时，玻璃瓶需要用很厚的泡沫塑料包装 C．图丙中，乘坐交通工具时，要正确系好安全带 D．图丁中，榔头松动后，可以将锤柄朝下，在地面上磕几下 【答案】AD 【详解】A．图甲中，迅速敲击压在中性笔下方的纸条可以将纸条抽出，而中性笔屹立不倒，这是利用了物体的惯性，使中性笔保持原来的静止状态，故A符合题意； B．图乙中，运输玻璃瓶时，玻璃瓶需要用很厚的泡沫塑料包装，是防止玻璃瓶由于惯性而破碎，故B不符合题意； C．图丙中，乘坐交通工具时应系安全带，是防止交通工具紧急刹车时，由于具有惯性而带来的危害，故C不符合题意； D．图丁中，紧固锤头时撞击锤柄的下端，锤柄停止运动，而锤头由于惯性继续向下运动，所以就套紧在锤柄上了，这一过程利用了锤头的惯性，故D符合题意。 故选AD。 13．（多选）物理学是集科学知识、科学方法和科学思维为一体的学科。下列有关科学思维方法的叙述正确的有（　　） A．图甲利用“微小量放大法”观察桌面的微小形变 B．图乙伽利略斜面实验采用了“理想化模型法” C．图丙将看成、的合力，采用了“控制变量法” D．图丁把匀变速直线运动的图像分成很多小段，每小段近似看作匀速直线运动，把各小段的位移相加代表物体在内总位移，采用了“等效替代法” 【答案】AB 【详解】A．图甲利用“微小量放大法”观察桌面的微小形变，故A正确； B．图乙伽利略的斜面实验是在可靠的事实为基础上，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出结论，采用了“理想化模型法”，故B正确； C．图丙将看成、的合力，采用了“等效替代法”，故C错误； D．图丁把匀变速直线运动的图像分成很多小段，每小段近似看作匀速直线运动，把各小段的位移相加代表物体在内总位移，采用了“微元法”，故D错误。 故选AB。 14．做一做以下实验，看看会发生什么现象，总结力有哪些作用效果？ （1）小钢球在较光滑的玻璃板上做直线运动，在小钢球的正前方放一磁铁（如图），小钢球靠近磁铁时； （2）在与小钢球运动方向垂直的位置放一块磁铁（如图2）； （3）分别用手拉和压弹簧。 【答案】使物体的运动状态发生变化或使物体发生形变 【详解】（1）小钢球在较光滑的玻璃板上做直线运动，在小钢球的正前方放一磁铁，小钢球靠近磁铁时，小钢球的速度越来越大； （2）在与小钢球运动方向垂直的位置放一块磁铁，小钢球的速度方向发生了变化； （3）用手拉弹簧，弹簧伸长；用手压弹簧，弹簧缩短。 力的作用效果有：使物体的运动状态发生变化或使物体发生形变 15．2019年3月1日菏泽交警在网上发布了一段视频，这段视频很快就火了，描述的情境是：一辆装有满车钢管的大货车在行驶过程中，司机突然发现不远处有一限高杆，司机观测汽车不能从杆下安全穿过，但是紧急制动后，可以在到达杆前将汽车停止，司机没有选择采取制动而是选择跳车逃生。 （1）司机这么选择的原因是什么？ （2）如果汽车上所装载的货物质量较小时，司机该如何选择？ 【答案】（1）见解析；（2）见解析 【详解】（1）司机选择跳车而不是急刹车，是为防止钢管由于惯性继续运动，刺穿驾驶室对司机造成伤害。 （2）如果货物质量较小，则惯性较小，改变起来较容易，此时应该选择制动。 【能力提升】 1．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中，他发现水面的形状是下图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致。 故选C。 2．如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（　　） A．不可能落在A处 B．不可能落在B处 C．不可能落在C处 D．落在何处取决于车厢的运动情况 【答案】D 【详解】惯性是物体的一种特性，是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。在做匀速直线运动的车厢上，由于具有惯性，小球要保持原来的运动状态，即匀速直线运动状态，所以小球落下的位置在B点；若汽车做匀加速运动，则落在A点，若汽车做匀减速运动，则落在C点，所以落在ABC点都有可能。 故选D。 3．伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列符合实验事实的是（　　） A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面 B．小球会上升到原来释放时的高度 C．减小斜面的倾角θ，小球仍然能到达原来的高度 D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去 【答案】A 【详解】A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面，这是事实，故A正确； B．因为生活中没有无摩擦的轨道，所以小球上升到原来释放时的高度为推理，故B错误； C．减小斜面的倾角θ，小球仍然到达原来的高度是在B项的基础上进一步推理，故C错误； D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去，是在C项的基础上继续推理得出的结论，故D错误。 故选A。 4．关于物理学史和物理学研究方法，下列说法错误的是（　　） A．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法 B．伽利略在研究力和运动的关系时，依据逻辑推理，对实验进行了理想化处理，得出了力不是维持物体运动的原因，这里采用了理想实验法 C．亚里士多德在研究物体下落过程的运动规律时，把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，拓展了人类的科学思维方式和研究方法 D．根据速度定义式，当△t非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法 【答案】C 【详解】A．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，故A正确； B．伽利略在研究力和运动的关系时，依据逻辑推理把实际实验理想化的思想是研究物理问题的重要方法，即理想实验法，故B正确； C．伽利略在研究下落物体的运动时，把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，拓展了人类的科学思维方式和研究方法，故C错误； D．根据速度定义式，当非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，故D正确。 本题选错误的，故选C。 5．关于伽利略设计的如图所示的斜面实验，下列说法正确的是（　　） A．通过实验研究，伽利略总结得出了惯性定律 B．伽利略认为物体一旦具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去 C．图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．图中的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 【答案】B 【详解】A．通过斜面实验研究，伽利略总结得出了力不是维持运动的原因，牛顿得出了惯性定律。故A错误； B．伽利略认为物体一旦具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去。故B正确； C．完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的。故C错误； D．伽利略用抽象思维、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。故D错误。 故选B。 6．伽利略在研究自由落体运动时，做了如下的实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由静止开始滚下，并且做了上百次。假设某次实验在固定斜面上任取三个位置A、B、C，让小球分别由A、B、C滚下，使A、B、C与斜面底端的距离分别为s1、s2、s3，小球由A、B、C运动到斜面底端的时间分别为t1、t2、t3，小球由A、B、C运动到斜面底端时的速度分别为v1、v2、v3，则下列关系式中正确并且是伽利略用来证明小球沿光滑斜面向下运动是匀变速直线运动的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．由于小球从不同位置下滑，因此到达低端的速度不同，即 A错误； B．根据 可知 伽利略正是用这一规律说明小球沿光滑斜面下滑做匀变速直线运动，B正确； C．从静止开始的匀加速的运动，根据 可知 公式正确，但不是伽利略用来证明小球沿光滑斜面下滑做匀变速直线运动的公式，C错误； D．由于A、B、C三个位置是任意的，因此 D错误。 故选B。 7．以下情境中，关于力与运动关系的认识正确的是（    ）    A．甲图中，直升机上升时所受升力和重力是相互作用力 B．乙图中，回形针受到细线的拉力和磁铁对它的吸引力是一对平衡力 C．丙图中，用剪刀将细线剪断，小球下落，说明物体只有受力才能运动 D．丁图中，摆球摆到最高处B时，若它所受力都消失，摆球将静止在B处 【答案】D 【详解】A．甲图中，直升机上升时所受升力与重力都是直升机受到的力，不是相互作用力，故A错误； B．乙图中，磁铁对回形针的吸引力竖直向上，拉力斜向上，方向不是相反关系，故B错误； C．丙图中，用剪刀将细线剪断，小球只受重力，小球下落，说明力可以改变物体的运动状态，故C错误； D．丁图中，摆球摆到最高处B时，速度瞬间为零，若此时它所受力都消失，由于惯性，摆球将静止在B处，故D正确。 故选D。 8．2022年10月，为了活跃校园气氛，增加班级凝聚力，高一年级举行的拔河比赛。在水平地面上，六班的同学赢了一班的同学，下列说法正确的是（　　） A．一班的队员的惯性小于六班的队员的惯性 B．一班队员对六班队员的拉力与六班队员对一班队员的拉力是一对平衡力 C．六班队员对一班队员的拉力大于地面对一班队员的最大静摩擦力 D．六班队员对一班队员的拉力与地面对六班队员的摩擦力是一对作用力和反作用力 【答案】C 【详解】A．质量是惯性大小的亮度，由题中条件只能判断出一班同学与地面的最大静摩擦力较小，但不能确定一班同学的总质量小于六班同学总质量，即一班的队员的惯性不小于六班的队员的惯性，选项Ａ错误； B．一班队员对六班队员的拉力与六班队员对一班队员的拉力是一对相互作用力，选项Ｂ错误； C．因六班胜利，可知六班队员对一班队员的拉力大于地面对一班队员的最大静摩擦力，选项Ｃ正确； D．六班队员对地面的摩擦力与地面对六班队员的摩擦力是一对作用力和反作用力，选项D错误。 故选Ｃ。 9．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和谐结合的重要科学研究方法。图a、图b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，下列相关说法正确的是（    ） A．图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球的运动不需要力来维持 B．图a中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中斜面倾角减小到零时，小球一定会一直运动下去 D．图b的实验为“理想斜面实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 【答案】B 【详解】AB．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证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，故A错误，B正确； C．图b中斜面倾角减小到零时，由于摩擦力的存在，小球最终会停止运动，故C错误； D．伽利略用抽象思维、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，故D错误。 故选B。 10．物理学是集科学知识、科学方法和科学思维为一体的学科。下列有关科学思维方法的叙述不正确的有（　　） A．图甲利用“放大法”观察桌面的微小形变 B．图乙伽利略斜面实验采用了“理想化模型法” C．图丙将F看成、的合力，采用了“控制变量法” D．图丁把匀变速直线运动的v-t图像分成很多小段，每小段近似看作匀速直线运动，把各小段的位移相加代表物体在t内总位移，采用了“微元法” 【答案】C 【详解】A．图甲利用“放大法”观察桌面的微小形变，将不易观察的桌面的微小形变转换放大为经两次平面经反射后在光屏上光斑的移动。故A正确； B．图乙伽利略的斜面实验是在可靠的事实为基础上，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出结论，采用了“理想化模型法”，故B正确； C．图丙将看成、的合力，采用了“等效替代法”，故C错误； D．图丁把匀变速直线运动的图像分成很多小段，每小段近似看作匀速直线运动，把各小段的位移相加代表物体在内总位移，采用了“微元法”，故D正确。 选不正确的，故选C。 11．（多选）如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动；根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（　　）    A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点 B．重力的方向总是垂直向下的 C．物体重心的位置与物体形状和质量分布有关 D．力是使物体运动的原因 【答案】AC 【详解】A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，故A正确； B．重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，故B错误； C．从图中可以看出，汽车（包括货物）的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C正确； D．力不是使物体运动的原因而是使物体发生形变或产生加速度的原因，故D错误。 故选AC。 12．（多选）关于惯性，以下描述正确的是（　　） A．图甲，从地面带到太空中，冰墩墩的惯性变小 B．图乙，急转弯时，行李箱向汽车转弯轨迹内侧运动 C．图丙，迅速向右抽拉白纸，小钢球相对白纸向左运动 D．图丁，匀速运动的小车上装有弹射管，弹出的钢球将会落回弹射管 【答案】CD 【详解】A．惯性的大小与物体的质量有关，故从地面带到太空中，冰墩墩的惯性不变，故A错误； B．惯性指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，故急转弯时，行李箱向汽车转弯轨迹的切线方向运动，故B错误； C．速向右抽拉白纸，小钢球保持原来的运动状态，则小钢球相对白纸向左运动，故C正确； D．把小车与小球看做一个整体，当小车向前运动时，它们拥有相同的速度。小球弹起后，因为惯性的作用，它仍然有着与小车相同的速度，而不是静止的。这样小球虽然被弹起，但仍然会向前运动，最后落回到车内，故D正确。 故选CD。 13．（多选）下列说法正确的是（　　） A．伽利略设计了图甲所示的斜面实验，得出了力不是维持物体运动的原因 B．伽利略使用图乙所示斜面进行实验，证实了小球沿斜面滚下是匀加速直线运动且加速度大小由斜面倾角和小球质量决定 C．丙图中鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的作用力小 D．丁图中某同学为了取出羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，是为了利用羽毛球的惯性使羽毛球从球筒的上端出来 【答案】AD 【详解】A．伽利略设计了图甲所示的斜面实验，得出了力不是维持物体运动的原因，选项A正确； B．伽利略使用图乙所示斜面进行实验，证实了小球沿斜面滚下是匀加速直线运动且加速度大小由斜面倾角决定，与小球质量无关，选项B错误； C．石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故C错误； D．一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故D正确。 故选AD。 14．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 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，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动 (1)上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列应为 (2)在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，其中 是事实， 是推论。 【答案】(1)②③①④ (2) ② ③①④ 【详解】（1）整个实验是在一定的实验事实的基础上通过推理形成结论，所以合理的实验顺序为②③①④。 （2）[1]伽利略理想实验中，实验步骤②可靠的实验事实基础。 [2]由于现实生活中，小球在斜面上滚动时不可能不受摩擦力的作用，所以实验步骤③①④都是对实验现象的合理推理。 15．如图所示，让一个小车从同一斜面上滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板，水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象。 （1）实验观察到什么现象，说明了什么问题？ （2）如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？ （3）以上实验揭示了力和运动之间是什么关系？    【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析 【详解】（1）水平面越光滑，小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的原因； （2）如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去； （3）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。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.1 牛顿第一定律【三大必考点+三大秒杀招+四大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01伽利略理想实验 1、历史上关于运动和力的关系的认识 代表人物 研究方法 主要观点 亚里士多德 基于生活经验得来 力是维持物体运动的原因（错误） 伽利略 （理想实验）实验+逻辑推理 力不是维持物体运动的原因 笛卡儿 数学演绎法 除非物体受到外力的作用，否则物体将永远保持其静止或原来的运动状态，永远不会做曲线运动，而是保持静止或在直线上运动 2、伽利略的理想斜面实验 （1）事实：让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个对接的斜面。 （2）推论 ①推论一：如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。 ②推论二：如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。 ③推论三：继续减小第二个斜面的倾斜度，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而将沿水平面持续运动下去。 （3）结论：力不是维持物体运动的原因。 （4）意义：推翻了亚里士多德的观点，第一次确立了物理实验在物理研究中的基层地位，揭示了力不是维持物体运动的原因。 知识点02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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 【注】牛顿第一定律只适用于惯性系。 2、对牛顿第一定律的理解 （1）提出了惯性的概念。 （2）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。 （3）牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的例运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力作用的效果相同。但是，我们不能把“合外力为零”理解为“不受外力”。 【注】物体的运动状态改变，即物体的速度对应以下三种情况： ①速度方向不变，大小改变； ②速度大小不变，方向改变； ③速度的大小和方向都改变。 知识点03惯性与质量 1、惯性 （1）定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。 【注意】惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素无关。 （2）表现 ①当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变.原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。 ②当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。 2、惯性的度量 不同质量的物体，惯性的大小是不一样的。也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大。描述物体惯性的物理量是它的质量。 3、对惯性的理解 （1）惯性与力无关：惯性不是力，不能说“物体受到惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”“克服惯性”等。 （2）惯性与速度无关：惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关。切勿认为物体的速度越大，惯性越大，也不要认为运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。 （3）惯性不同于惯性定律：惯性是物体本身具有的属性，无先决条件；惯性定律是一条规律，揭示了物体不受外力时的运动状态，“不受外力”是先决条件。 解题大招 大招01应用牛顿第一定律分析问题的思路 （1）研究对象的确定：根据题干条件选择研究对象，可以是某一物体，也可以是某一系统。 （2）分析运动状态：先明确物体（或系统）原来的运动状态，找出物体（或系统）因受力面改变运动状态的那部分。明确“不受力”部分的运动状态不改变。 （3）简化物理模型：把握问题本质，将复杂的实际情境简化为熟悉的物理模型，更易于解题。 大招02应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。 大招03如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况。 题型分类 题型01伽利略理想斜面实验 【例1】伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列符合实验事实的是（　　） A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面 B．小球会上升到原来释放时的高度 C．减小斜面的倾角θ，小球仍然能到达原来的高度 D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去 【答案】A 【详解】A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面，这是事实，故A正确； B．因为生活中没有无摩擦的轨道，所以小球上升到原来释放时的高度为推理，故B错误； C．减小斜面的倾角θ，小球仍然到达原来的高度是在B项的基础上进一步推理，故C错误； D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去，是在C项的基础上继续推理得出的结论，故D错误。 故选A。 【变式1-1】伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。伽利略的斜面理想实验（如图所示）的意义在于（　　） A．证明了力是维持物体运动的原因 B．证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动 C．证明了沿斜面滚下的小球，能滚到另一个斜内面上相同的高度 D．证明了维持物体运动不需要力 【变式1-2】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）通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 B．图（a）中的斜面是完全光滑的 C．图（b）实验中因为不存在没有摩擦阻力的斜面，所以该实验结论与实际不符 D．图（b）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的结论 题型02对力与运动关系的理解 【例2】在我国悠久的历史长河中，古人在认识自然的过程中提出的一些观点与现今的物理学理论相符合，甚至要比西方早几百年。例如《墨经》中指出：“力，行之所以奋也”，意思是力可以使物体由静到动。下列关于此句话的理解正确的是（　　） A．有力作用物体一定能运动起来 B．没有力作用物体就一定处于静止状态 C．力是改变物体运动状态的原因 D．物体的运动必须要力来维持 【答案】C 【详解】ACD．由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，运动是不需要力来维持，C正确，AD错误； B．没有力作用，物体可能处于静止或匀速运动状态，B错误。 故选C。 【变式2-1】运动着的物体，若所受的一切力突然同时消失，那么它将（    ） A．立即停止 B．做匀速直线运动 C．惯性增加 D．惯性减小 【变式2-2】（多选）关于运动状态与所受外力的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变 B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变 C．物体受到的合力为零时，它可能处于静止状态 D．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同 题型03应用牛顿第一定律分析问题 【例3】图甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景，图乙是小张因被石头绊到而摔倒的情景，则下列说法正确的是（　　） A．小李摔倒是因为下半身的速度小于上半身的速度 B．小张摔倒是因为脚的速度变为0，上半身仍保持原来的运动状态 C．人行走越快越容易摔倒，因此速度越大，人的惯性越大 D．小李摔倒是因为小李的惯性变小了 【答案】B 【详解】A．小李摔倒是因为小李的脚受到的摩擦力突然变小，脚不能立刻停下来，脚向前滑，由于惯性，上半身还要保持原来的运动状态，人下半身的速度大于上半身的速度，所以人会向后倾倒，故A错误； B．小张摔倒是因为小张的脚被石头绊到后立即静止，小张的上半身由于惯性仍保持原来的运动状态，小张向前摔倒，故B正确； CD．惯性只与物体的质量有关，与速度无关，故CD错误。 故选B。 【变式3-1】当汽车突然起动的时候，由于乘客具有 ，他会向跟车行 的方向倾倒；向北行驶的汽车突然向西拐弯时，车上的乘客会向 倾倒。 【变式3-2】如图所示，一个盛满水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一个铁球和一个乒乓球。容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向 运动，乒乓球相对于小车向 运动。（选填“左”、“右”） 题型04对惯性概念的理解 【例4】一辆小车正在平直的路面上向前匀速行驶，车厢顶部通过细线系有一个小球，如果小球突然向前摆动，则说明小车正在 ；如果小球突然向后摆动，则说明小车正在 ；如果小球突然向左侧摆动，则说明小车正在 ；如果小球突然向右侧摆动，则说明小车正在 。 【答案】 减速 加速 右转弯 左转弯 【详解】[1][2][3][4]小车匀速行驶时，小球和车厢保持相对静止状态，当小车改变运动状态时，小球由于惯性仍要保持原来的运动状态，则如果小球突然向前摆动，则说明小车正在减速；如果小球突然向后摆动，则说明小车正在加速；如果小球突然向左侧摆动，则说明小车正在右转弯；如果小球突然向右侧摆动，则说明小车正在左转弯。 【变式4-1】晒被子时，敲打被子，被子向前运动，被子上所附着的灰尘由于 保持静止状态，于是从被子上脱离。 【变式4-2】如图所示，小车静止在水平轨道上，在桌上放一根柱子标记小车中间的初始位置。快速将水平轨道向左拉动一下，小车将在柱子的 （选填“左边”“中间”或“右边”），其理由是： 。 分层训练 【基础过关】 1．如图所示，小鸟在空中沿直线（图中虚线）匀速飞行过程中受到重力和空气作用力的作用，则小鸟受到的这两个力的合力（　　）    A．方向一定沿图中虚线 B．等于零 C．可能和图中虚线垂直 D．大小一定大于小鸟重力 2．在物理学的重大发现中科学家们创造了许多物理思想与研究方法，高一上学期同学们学习了理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假说法等等，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　） A．根据速度定义式，当非常小时，就可以用表示物体在时刻的瞬时速度，这是应用了平均值法 B．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，忽略物体的大小和形状，用质点代替物体的方法，采用了等效替代的思想 C．伽利略的理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加。这里采用了微元法 3．下列实验中所反映的物理思想方法属于“等效替代”的是（    ） A．甲图中观察微小形变实验 B．乙图中探究两个互成角度的力的合成规律 C．丙图中用牛顿管研究自由落体运动 D．丁图中伽利略理想斜面实验 4．“天宫课堂”第四课于2023年9月21日下午开课，在奇妙“乒乓球”实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用球拍击球，水球被弹开。对于该实验说法正确的是（    ）    A．击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的 B．梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证 C．击球过程中，水球对球拍的作用力与球拍对水球的作用力是一对平衡力 D．梦天实验舱内，水球质量越大其惯性越大 5．学完第九章“力与运动”后，小芳进行知识梳理。如图所示，是她整理的知识树形结构图，图中的①②③④处依次填写的内容是（　　）    A．匀速圆周运动、匀速直线运动、受力不平衡、不受力 B．匀速直线运动、运动方向改变、不受力、受力不平衡 C．匀速直线运动、运动状态改变、不受力、受力不平衡 D．匀速圆周运动、运动方向改变、受力不平衡、不受力 6．在刚结束的巴黎奥运会，郑钦文获得女单网球冠军，创造历史性的一刻。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，则下列说法正确的是（　　） A．飞来的网球速度越大，惯性越大 B．球被打飞回去，是因为力是维持物体运动状态的原因 C．若球拍没有击打球，则球会保持原来的运动状态不变 D．球拍对球的弹力，是因为球拍发生弹性形变而产生的 7．关于下列四幅图的叙述正确的是（　　） A．图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B．图乙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 C．图丙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 D．图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 8．伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。伽利略的斜面理想实验（如图所示）的意义在于（　　） A．证明了力是维持物体运动的原因 B．证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动 C．证明了沿斜面滚下的小球，能滚到另一个斜内面上相同的高度 D．证明了维持物体运动不需要力 9．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻反映自然规律。伽利略的斜面实验程序如下：（1）减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；（2）两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面；（3）如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度；（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续匀速运动。请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程的推论。下列选项正确的是（　　） A．（2）事实→（3）推论→（1）事实→（4）推论 B．（2）事实→（3）推论→（1）推论→（4）推论 C．（2）事实→（1）推论→（3）推论→（4）推论 D．（2）事实→（1）推论→（3）推论→（4）推论 10．亚里士多德认为：有力作用在物体上，物体才能运动，力是维持物体运动的原因。伽利略为反驳亚里士多德的观点，设计如图所示的实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，进入右侧水平面向前运动。水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿水平面运动的最远位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可得到的最直接的结论是（    ） A．如果小球不受力，它将一直运动下去 B．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 C．力是使物体产生加速度的原因 D．小球质量一定时，受到的力越大，它的惯性越大 11．（多选）在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　） A．力的合成与分解采用等效替代的思维方法 B．牛顿第一定律是牛顿在大量实验验证基础上提出的 C．伽利略把斜面实验的倾角外推到，得到自由落体运动的规律，采用的是极限思维法 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法 12．（多选）下列生活情境中，利用了物体的惯性的是（　　） A．图甲中，迅速敲击压在中性笔下方的纸条可以将纸条抽出，而中性笔屹立不倒 B．图乙中，运输玻璃瓶时，玻璃瓶需要用很厚的泡沫塑料包装 C．图丙中，乘坐交通工具时，要正确系好安全带 D．图丁中，榔头松动后，可以将锤柄朝下，在地面上磕几下 13．（多选）物理学是集科学知识、科学方法和科学思维为一体的学科。下列有关科学思维方法的叙述正确的有（　　） A．图甲利用“微小量放大法”观察桌面的微小形变 B．图乙伽利略斜面实验采用了“理想化模型法” C．图丙将看成、的合力，采用了“控制变量法” D．图丁把匀变速直线运动的图像分成很多小段，每小段近似看作匀速直线运动，把各小段的位移相加代表物体在内总位移，采用了“等效替代法” 14．做一做以下实验，看看会发生什么现象，总结力有哪些作用效果？ （1）小钢球在较光滑的玻璃板上做直线运动，在小钢球的正前方放一磁铁（如图），小钢球靠近磁铁时； （2）在与小钢球运动方向垂直的位置放一块磁铁（如图2）； （3）分别用手拉和压弹簧。 15．2019年3月1日菏泽交警在网上发布了一段视频，这段视频很快就火了，描述的情境是：一辆装有满车钢管的大货车在行驶过程中，司机突然发现不远处有一限高杆，司机观测汽车不能从杆下安全穿过，但是紧急制动后，可以在到达杆前将汽车停止，司机没有选择采取制动而是选择跳车逃生。 （1）司机这么选择的原因是什么？ （2）如果汽车上所装载的货物质量较小时，司机该如何选择？ 【能力提升】 1．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中，他发现水面的形状是下图中的（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（　　） A．不可能落在A处 B．不可能落在B处 C．不可能落在C处 D．落在何处取决于车厢的运动情况 3．伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列符合实验事实的是（　　） A．小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面 B．小球会上升到原来释放时的高度 C．减小斜面的倾角θ，小球仍然能到达原来的高度 D．继续减小斜面的倾角θ，最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去 4．关于物理学史和物理学研究方法，下列说法错误的是（　　） A．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法 B．伽利略在研究力和运动的关系时，依据逻辑推理，对实验进行了理想化处理，得出了力不是维持物体运动的原因，这里采用了理想实验法 C．亚里士多德在研究物体下落过程的运动规律时，把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，拓展了人类的科学思维方式和研究方法 D．根据速度定义式，当△t非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法 5．关于伽利略设计的如图所示的斜面实验，下列说法正确的是（　　） A．通过实验研究，伽利略总结得出了惯性定律 B．伽利略认为物体一旦具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去 C．图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．图中的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 6．伽利略在研究自由落体运动时，做了如下的实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由静止开始滚下，并且做了上百次。假设某次实验在固定斜面上任取三个位置A、B、C，让小球分别由A、B、C滚下，使A、B、C与斜面底端的距离分别为s1、s2、s3，小球由A、B、C运动到斜面底端的时间分别为t1、t2、t3，小球由A、B、C运动到斜面底端时的速度分别为v1、v2、v3，则下列关系式中正确并且是伽利略用来证明小球沿光滑斜面向下运动是匀变速直线运动的是（　　） A． B． C． D． 7．以下情境中，关于力与运动关系的认识正确的是（    ）    A．甲图中，直升机上升时所受升力和重力是相互作用力 B．乙图中，回形针受到细线的拉力和磁铁对它的吸引力是一对平衡力 C．丙图中，用剪刀将细线剪断，小球下落，说明物体只有受力才能运动 D．丁图中，摆球摆到最高处B时，若它所受力都消失，摆球将静止在B处 8．2022年10月，为了活跃校园气氛，增加班级凝聚力，高一年级举行的拔河比赛。在水平地面上，六班的同学赢了一班的同学，下列说法正确的是（　　） A．一班的队员的惯性小于六班的队员的惯性 B．一班队员对六班队员的拉力与六班队员对一班队员的拉力是一对平衡力 C．六班队员对一班队员的拉力大于地面对一班队员的最大静摩擦力 D．六班队员对一班队员的拉力与地面对六班队员的摩擦力是一对作用力和反作用力 9．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和谐结合的重要科学研究方法。图a、图b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，下列相关说法正确的是（    ） A．图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球的运动不需要力来维持 B．图a中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中斜面倾角减小到零时，小球一定会一直运动下去 D．图b的实验为“理想斜面实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 10．物理学是集科学知识、科学方法和科学思维为一体的学科。下列有关科学思维方法的叙述不正确的有（　　） A．图甲利用“放大法”观察桌面的微小形变 B．图乙伽利略斜面实验采用了“理想化模型法” C．图丙将F看成、的合力，采用了“控制变量法” D．图丁把匀变速直线运动的v-t图像分成很多小段，每小段近似看作匀速直线运动，把各小段的位移相加代表物体在t内总位移，采用了“微元法” 11．（多选）如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动；根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（　　）    A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点 B．重力的方向总是垂直向下的 C．物体重心的位置与物体形状和质量分布有关 D．力是使物体运动的原因 12．（多选）关于惯性，以下描述正确的是（　　） A．图甲，从地面带到太空中，冰墩墩的惯性变小 B．图乙，急转弯时，行李箱向汽车转弯轨迹内侧运动 C．图丙，迅速向右抽拉白纸，小钢球相对白纸向左运动 D．图丁，匀速运动的小车上装有弹射管，弹出的钢球将会落回弹射管 13．（多选）下列说法正确的是（　　） A．伽利略设计了图甲所示的斜面实验，得出了力不是维持物体运动的原因 B．伽利略使用图乙所示斜面进行实验，证实了小球沿斜面滚下是匀加速直线运动且加速度大小由斜面倾角和小球质量决定 C．丙图中鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的作用力小 D．丁图中某同学为了取出羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，是为了利用羽毛球的惯性使羽毛球从球筒的上端出来 14．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 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，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动 (1)上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列应为 (2)在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，其中 是事实， 是推论。 15．如图所示，让一个小车从同一斜面上滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板，水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象。 （1）实验观察到什么现象，说明了什么问题？ （2）如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？ （3）以上实验揭示了力和运动之间是什么关系？    1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$