课时7.3 牛顿第一定律 惯性-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（沪粤版2024）

第七章　运动和力 课时7.3 牛顿第一定律 惯性 2022年课程标准 物理素养 2.2.5 通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。 物理观念：理解牛顿第一定律，知道物体不受力时的运动状态。认识惯性是物体的固有属性，与质量有关。明确力是改变物体运动状态的原因。 科学思维：通过理想实验法，理解从实验到理论的推理过程。分析不同观点，培养批判性思维。运用定律解释生活中的惯性现象。 科学探究：设计并完成“探究阻力对物体运动的影响”实验。分析实验数据，归纳实验结论。培养团队合作与科学交流能力。 科学态度与责任：学习科学家的严谨态度，培养科学精神。增强交通安全意识，理解科学对生活的指导作用。激发学习物理的兴趣和责任感。 知识点一、探究运动和力的关系 1．提出问题 受到推力时，箱子运动不受推力时，箱子静止 受到锤力时，钉子运动不受锤力时，钉子静止 受到踢力时，足球运动不受踢力时，足球静止 受到牵引力，火车运动不受牵引力，火车静止 亚里士多德：运动需要力来维持 牛顿：运动不需要力来维持 2．实验目的：运动的物体在不受力时将如何运动？ 3．设计实验 如何让小车不受力 如何让小车开始的速度相同 F和G大小相等、方向相反，相互抵消（用理想实验法推理出摩擦阻力为0的情况） 让小车从斜面上同一高度滑下 4．实验过程及结论 实验步骤 （1）把小车放在斜面上，从静止开始释放，观察其在毛巾表面滑行的距离； （2）把小车放在斜面上同一位置（控制小车在水平面上的初速度相同），从静止开始释放，观察其在棉布和木板表面滑行的距离； （3）分析比较小车在不同表面滑行的距离，得出结论。 实验现象 实验结论 在速度相同时，摩擦力越小，小车前进得越远 （速度减小得越慢） 实验推理 运动的物体，不受力时，将做匀速直线运动。 5．总结归纳 （1）由生活经验可知：；。 （2）一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持匀速直线运动状态或静止状态。 特别提醒 理解牛顿第一定律 ①“一切物体”说明该规律适用于所有物体，具有普遍意义。 ②“没有受到外力作用”是定律成立的条件，要注意没有外力的作用是指物体不受任何力，不是某个力。如马拉车，车前进；马不拉，车停下。有人认为“车停下是因为没有受到外力作用”，这是错误的。此时车只是不受马的拉力，但还受到地面对它的阻力，正是阻力使车停下来。 ③“匀速直线运动状态”“静止状态”实质是物体保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体保持原来的速度大小和方向不变做匀速直线运动。“或”字说明物体只能处于其中一种状态，究竟处于哪种状态，由原来的运动状态决定。另外，没有力的作用物体可以做“匀速直线运动”，这说明物体的运动不需要力来维持，即力不是维持物体运动的原因。 6．对力和运动的认识的历程 亚里士多德(古希腊思想家、哲学家) 如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用 伽利略(意大利物理学家) 物体的运动不需要力来维持，运动的物体会停下来，是因为它受到了摩擦阻力 牛顿(英国科学家) 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 典例01 “牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。 ① 如图是意大利物理学家伽利略提出的“斜面实验”，实验设想的步骤如下： （1）两个对接的斜面A、B，小球由斜面A静止释放后，在斜面B上所达到的高度与原释放时的高度几乎相等。 （2）如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 （3）减小斜面B的倾角，小球若要到达原来的高度将通过更长的路程。 （4）若斜面B变成水平面，小球再也达不到原来的高度，物体将在水平面上永远运动下去。 请将上述步骤进行分类，属于可靠事实的是 ，属于理想化推论的是 （填序号）。伽利略通过此实验揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是 的原因。 ② 笛卡尔在伽利略观点之上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”。相对于“牛顿第一定律”，你认为笛卡尔的观点有什么不足？ 知识点2 惯性 1．惯性现象　　直观感受　　惯性小实验 （1）把笔帽竖立在桌边光滑的纸条上，迅速抽出纸条，笔帽会随纸条一起运动吗？ （2）把小球放在书本上，拉书本和小球一起运动，当书本突然停止运动时，小球会怎么样？ 实验 实验现象 用尺子将下面的棋子打飞出去，上面的棋子仍然落在原处 扔出去的标枪离开手后仍然继续向前飞 现象解释 上面的棋子有保持原来静止状态不变的性质 扔出去的标枪有保持原来运动状态不变的性质 结论 原来静止的物体不受力时将保持静止状态 原来运动的物体不受力时将保持匀速直线运动状态 2．总结归纳 （1）惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。 （2）惯性是物体的固有属性：①运动、静止的物体都有惯性；②物体受力、不受力都有惯性；③一切物体在任何状态下都具有惯性；④物体有惯性，惯性是属性；大小看质量，不看动与静。 3．解释惯性现象 实验 实验现象 运动的小车遇到障碍物时上方的木块为什么向前倾倒 小车突然启动时木块为什么向后倾倒 现象解释 （1）木块处于运动状态；（2）小车突然停下时，木块下部随车一起停止运动；（3）上部由于惯性保持原来的运动状态；（4）向前倒。 （1）木块处于静止状态；（2）突然拉动小车时, 木块下部受到摩擦阻力随车一起运动；（3）上部由于惯性保持原来的静止状态；（4）向后倒 实验结论 （1）两个物体原来的运动状态是什么样；（2）其中一个物体的运动状态发生了什么样的改变；（3）另一个物体由于惯性保持原来的运动状态；（4）所以出现什么现象。 4．惯性在生活中的应用 （1）利用惯性工作 工人用铁锹将煤送到锅炉口，煤自动进入锅炉 斧头松了，将斧柄在树墩上撞击几下，斧头就套在斧柄上了 用拍子轻拍棉被，灰尘就掉落下来 农民用水瓢将水洒到禾苗前方，水继续向前运动 （2）防止惯性危害 安全气囊 靠枕 安全带 限速 特别提醒 理解惯性 （1）惯性的普遍性：一切物体都具有惯性。无论是固体、液体还是气体，无论质量大小，无论静止还是运动，都具有惯性。 （2）惯性与力的区别：一个物体具有惯性，但惯性不是力。 （3）注意区别惯性和惯性定律。惯性定律即牛顿第一定律，是一条物理规律，它成立的条件是“物体没有受到外力作用”；而惯性是物体的一种属性，没有条件限制，物体无论受力与否都有惯性。当然二者是有联系的，正是因为一切物体都有惯性，所以当物体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。 典例02 如图为2014年世界杯足球比赛中的一个场景。足球离开运动员的脚后会继续运动，这是因为足球具有 ；在球场上滚动的足球会停下来是因为足球受到 作用的缘故，这说明力可以改变物体的 。踢球时，运动员即便用的力大小和方向都相同，球的飞行线路、旋转情况也会不尽相同，这是由于力的作用效果还与力的 有关。 知识点3 惯性大小和质量的关系 实验操作 实验1：用力轻推悬挂的空桶，观察空桶被推高的高度 实验2： 在空桶中装入沙子，用相同的力再推桶，观察桶被推高的高度 实验现象 现象分析 空桶被推的高度较高，说明相同的力使空桶的运动状态改变较大 实验结论 质量越小，运动状态越容易改变 总结归纳： （1）惯性大小反映物体运动状态改变的难易程度。 （2）惯性的大小与物体的质量有关，质量大惯性大。 特别提醒 惯性的大小 质量小的物体，运动状态容易改变，我们说它的惯性小。质量大的物体，运动状态难改变，我们说它的惯性大。 典例03 运输液体货车的槽车，液体上有气泡，如图，当车向右开动时，气泡将向 运动；刹车时，气泡将向 运动，其原因是 具有惯性。    问题一：探究运动和力的关系 【典例1】力学中有很多相似实验，器材：①表面平整的长木板（带斜面）、②刻度尺、③弹簧测力计、④小车、⑤木块、⑥毛巾、⑦棉布、⑧砝码。 (1)探究“阻力对物体运动的影响”，让小车从同一斜面相同高度静止滑下，水平面越光滑，小车运动距离越长，推理得出：运动的物体如果不受力将做 运动； (2)在丙图基础上只需再选择序号⑤的器材，还可以探究小车动能和 的关系； (3)为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，他选择了序号①、⑤、⑧以及 （填序号）的器材，下列事例用到此结论的是 （选填字母）； A．用力压橡皮，擦去写错的字    B．向自行车转轴处加润滑油 C．自行车刹车时用力捏闸        D．压路机的碾子质量很大 (4)如图丁将小车A上固定磁体，小车B上固定铁块，靠近一定距离后，固定A，释放B，上述操作 （选填“能”或“不能”）达到“探究物体间力的作用是否是相互的”的实验目的； (5)如图戊，继续用小车做实验，绳子一端挂在车顶，一端拉小球，不计空气阻力，判断小球的运动状态 （选填“改变”或“不改变”）。 通过这些实验，可以更好地理解力学中的基本概念，如阻力、动能、摩擦力、力的相互作用以及惯性等。这些实验的设计旨在通过实际操作和观察来加深对物理原理的理解。 【变式1-1】如图所示，在“探究运动与力的关系”的实验中，让小车从斜面同一高度由静止滑下，观察和比较小车在不同表面滑行的距离。 (1)实验时，将毛巾和棉布铺在 （选填“斜面”“水平木板”或“斜面和水平木板”）上。 (2)本实验中，“小车在水平面上滑行的距离”反映的是 （填字母）。此处运用了 法。 A．小车在水平面上所受阻力的大小 B．阻力对小车运动的影响情况 (3)若实验时小车仅在木板表面上滑行时滑出了木板右端，则 （选填“需要”或“不需要”）重做本实验以获取可靠的证据。 (4)从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，运动的小车将在水平面上 。这说明力是 （选填“改变”或“维持”）物体运动状态的原因。 【变式1-2】在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车从斜面的同一高度由静止滑下，观察小车滑行的距离，如图所示。 (1)实验中让小车从斜面的同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的 相等； (2)实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变 来实现的； (3)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)进一步推理：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将保持 状态； (5)本实验中主要用到的科学研究方法有 （写一种即可）。 问题二：惯性 【典例2】如图甲所示，木块与小车一起做匀速直线运动，当小车的运动状态发生变化时，木块的状态如图乙所示。把木块换成盛有水的烧杯，重复上述过程，烧杯中水面的状态分别如图丙和丁所示。由图甲、乙或图丙、丁可知：小车运动状态变化的可能情况是 或 （请将两种可能的情况填写完整）。木块和水具有 的性质。 确定小车运动状态变化的可能情况 可能情况一：小车从静止开始加速。在这种情况下，木块和水由于惯性会倾向于保持静止状态，导致木块向后滑动，水面出现如图丁所示的前高后低的状态。 可能情况二：小车从匀速运动状态开始减速。在这种情况下，木块和水由于惯性会倾向于保持匀速直线运动状态，导致木块向前滑动，水面出现如图丁所示的前低后高的状态。 通过这个实验，我们可以观察到惯性现象，并理解物体在运动状态发生变化时的反应。这种实验有助于加深对惯性这一基本物理概念的理解。 【变式2-1】如图甲，小强走路时被石头绊了一下，身体向前倾倒，原因是小强被石头绊住时 （选填“脚”或“上半身”，下空同）停止运动，而 由于 仍保持原来的运动状态，所以小强会向前倾倒。如图乙，小华踩到香蕉皮时，脚加速向前运动，而 （选填“脚”或“上半身”）仍保持原来较小的速度运动，所以小华会向后倾倒。 【变式2-2】冬奥会中的冰壶竞技也是展现一个国家冰雪实力的项目。如图所示，冰壶离开运动员的手后能继续向前运动，原因是冰壶具有 ；该现象 （选填“能”或“不能”）证明力是维持物体运动状态的原因。 【基础强化】 1．一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。 2．下列关于惯性的说法正确的是（　　） A．抛出去的篮球由于受到惯性的作用能在空中继续向前飞行 B．运动员起跑时用力蹬地，是为了增大惯性提高成绩 C．物体运动时具有惯性，静止时不具有惯性 D．汽车在转弯时减速，是为了防止惯性带来的危害 3．如图所示，吊在天花板下面的电灯处于静止状态，某一时刻，吊线突然间断开的同时，若所受外力全部消失，则灯将会 （选填“静止”“匀速下落”或“加速下落”）。 4．诗句“白毛浮绿水，红掌拨清波”中，鹅向前移动说明力的作用是 ，力能改变物体的 ，停止拨水，鹅由于 继续向前移动。 5．当端着一碗水走路时，人会随着碗里水的荡漾而调整碗的速度，因为力可以改变碗的 ，而水由于具有 要保持原来的运动状态，导致水和碗的运动不一致，水很容易洒出，所以一碗水难端平。 6．小浩站在滑板车上不断蹬地让车沿水平方向运动，下列说法正确的是（　　） A．不断蹬地才使车持续运动，说明物体的运动需要力维持 B．蹬地时，地面对脚的摩擦力方向是向前的 C．停止蹬地后，车由于受到惯性力作用不会立即停止 D．小车运动到某一时刻，若所受的力全部消失，它将静止 7．如图a所示，运动员用力拉弓，弓弦发生弯曲，说明力可以使物体发生 ；如图b所示，足球运动员用力将飞来的球顶出，力改变了足球的 ；足球的惯性 （选填“改变”或“不变”）。    8．小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。 （1）实验中，小车的“阻力”主要是通过改变接触面的 来实现的；为了使小车滑到斜面底端时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的 静止开始下滑； （2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离越 （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 ； （4）牛顿第一定律虽然不是直接实验得出的，但它是通过科学推理得出的正确结论，下列与此研究方法相同的是 。 A．真空不能传声 B．研究物体重力与质量的关系 9．如图甲为小明同学“探究牛顿第一定律”的实验装置。实验中小明先后三次将同一小车放在同一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下小车，使其沿斜面向下运动，观察小车运动的距离，从而得出力和运动的关系。 （1）小明在实验操作中有一处明显的错误是（不要求解释错误的原因）： 。 （2）纠正错误正确操作实验后发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力 （选填“越大”或“越小”），速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。如果运动的小车不受阻力时，它将 。 （3）请在图乙中画出小车在斜面上运动时所受力的示意图。 10．“漂移”是一种高难度的汽车表演项目。有一种“漂移”方法如下：当汽车在水平地面上疾驶时，驾驶员突然刹车，由于汽车具有 ，仍要向前运动；刹车后减速前进是由于汽车 ，同时转动方向盘，汽车会急转弯，整个过程摩擦力改变了汽车的 。 【素养提升】 11．踢出去的足球 （选填“受”或“不受”）脚的作用力；足球在草地上继续向前运动，是由于足球具有 。 12．如图所示，桌面上的木块在力F的作用下向右运动，当木块离开桌面的瞬间，它所受的一切外力同时消失，则该木块将（　　） A．静止不动 B．沿竖直方向下落 C．沿图中虚线方向运动 D．水平向右做匀速直线运动 13．惯性的大小与物体的运动状态、物体的形状、位置和受力情况都 。惯性的大小只与物体 的大小有关，质量大的物体惯性 ，它的运动状态越难 。 14．如图所示，小球从斜面某一高度滚至P点时，假设小球不再受任何力，小球运动的轨迹为（　　） A．a B．b C．c D．d 15．如图所示，小明用手指快速击打硬币下面的纸片，发现纸片被击飞，说明 ；而上面的硬币落进杯中，却没有飞出，是因为 。 16．如图所示的是小凡和爸爸在安全路段做实验的情景。在无风的天气里，小凡坐在匀速直线行驶的电动车后座，把球竖直向上抛出。球抛出前，相对于电动车处于 状态；不计空气阻力，球抛出后，会落在小凡的 （选填“手的前方”“手的后方”或“手里”）。 17．小明发现力学中有很多相似实验，他找了如下器材：①表面平整的长木板（带斜面）；②刻度尺；③弹簧测力计；④小车；⑤木块（一边带钩）；⑥毛巾；⑦棉布；⑧钩码。 (1)小明探究“阻力对物体运动的影响”实验时，选择了一些器材如图所示，让小车从同一斜面相同高度由静止滑下，是为了使小车 相同。实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过推理得出：运动的物体如果不受力将 ； (2)小明为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，他选择了序号①、⑤、⑧以及 （填序号）的器材。下列事例中，可用到上述探究结论解释的是 （填字母；可多选）。 A．在行李箱下安装滚轮 B．装满书的书橱难以推动 C．自行车刹车时用力捏闸 18．如图所示，同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放，分别滑至粗糙程度不同的三个水平面上时速度为，（a）（b）图中小车最终停在图示位置，分析可知：在水平面上小车所受阻力即为小车所受合力，因为力可以改变物体的运动状态，所以小车在（b）图比在（a）图受到的阻力小，速度减小的更 ；若（c）图水平面光滑，则小车在该水平面上将 。 【能力培优】 19．如图所示，把一叠棋子放在桌上，用一根薄塑料尺迅速打击底部的棋子。 (1)实验现象是被击中的棋子 ，上方的棋子 ，然后 。 (2)这堆棋子原来都处于静止状态，被击中的棋子由于受到塑料尺的 作用， 运动状态，飞了出去。而上方的多个棋子并没有受到塑料尺的力作用，由于 保持原来的静止状态，然后由于 ，掉落下来叠在底部棋子的上方。 20．下列属于防止惯性带来危害的是（　　） A．将盆中的水泼出去 B．箭离开弓弦后，仍能向前飞行 C．公路上汽车驾驶员看见远处有障碍物时提前减速 D．跳远时快速助跑 21．如图甲所示，在“探究运动与力的关系”实验中，让小车从斜面上同一高度由静止滑下，观察和比较小车在不同表面滑行的距离。 (1)让小车从斜面上同一高度由静止滑下，目的是使小车每次到达水平面的 相同； (2)小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板表面上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 ，运动得越远。由此推理得出，如果水平面绝对光滑，小车将做 。这说明物体的运动 （选填“需要”或“不需要”）力来维持。此实验得出结论的过程应用了 （选填“控制变量”“科学推理  ”或“转换”）法； (3)通过上面的探究，当篮球飞到空中A点时，如图乙所示，若它受到的一切外力同时消失，则篮球的运动轨迹是 （填图中数字）。 22．小明看掷标枪比赛，猜想标枪掷的远近可能与掷射角度和掷射时的速度有关；于是用如图甲所示的装置做实验，将容器放在水平桌面，让喷壶嘴的位置不变，但可以调节喷水枪的倾角，并可通过开关来控制水喷出的速度大小。 (1)小明保证喷水角度不变做了三次实验：将喷水速度逐渐增大，实验结果依次对应图甲中的A、B、C三点，经过分析可以得到的结论是：在 一定时，当物体抛出的 越大，抛出的距离就越远； (2)控制开关，让水喷出的速度不变，沿不同方向喷出，又做了几次实验，如图乙所示。在该实验过程中，需要的测量仪器是刻度尺和 ；他将记录的数据画在坐标轴上，如图丙所示，从曲线中可以看出，当物体抛出的速度一定时，抛射角为 °时，水平射程最大； (3)除上述两个因素外，你认为掷出距离还与什么因素有关呢?请提出一条合理的猜想：可能还与 有关。 23．为了探究“运动与力的关系”，小华同学设计了如图所示的斜面实验，让同一小车从同一斜面下滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上。 （1）实验中应每次让图（A）小车从斜面顶端 ，目的是使小车每次在水平面上开始滑行时的 相等； （2）如图（B）甲、乙、丙所示的三个图像是实验时用传感器和示波器记录的小车在斜面和三种不同的水平表面上运动的“速度与路程”图像； （3）分析与论证： ①分析图（B）甲、乙、丙三个实验图像可知：阻力越小，小车运动的速度 （填“越快”“越慢”“减小得越快”或“减小得越慢”）； ②推理可知：其他条件相同时，若水平面绝对光滑没有阻力，则小车将 。 （4）请在图（B）丁中，画出小车在斜面和绝对光滑水平表面上运动的“速度与路程”图像； （5）在一架水平向右匀速直线飞行的飞机上，自由释放一包物资，下面给出了几种物资落地前与飞机位置关系的情形，如图（C）所示，请你作出正确的选择。 ①不计空气对物资的阻力，物资与飞机的位置关系为 图； ②实际上，由于空气阻力的存在，物资与飞机的位置关系为 图。 24．请阅读下列材料，回答下列问题： 理想实验 理想实验，又叫做“假想实验”、“抽象实验”或“思想上的实验”。它是在真实的科学实验的基础上，抓住主要国素，忽略次要因素的影响，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用。作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。 作为经典力学基础的惯性定律，就是“理想实验”的一个重要结论。这个结论是不能直接从实验中得出的。伽利略曾注意到，如图所示，当一个球从一个斜面上滚下而又滚上第二个斜面时，球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等。伽利略断定高度上的这一微小差别是由于摩擦而产生的，如能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等。然后，他推想说，在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜度多么小，球在第二个斜面上总要达到相同的高度。最后，如果第二个斜面的倾斜度完全消除了，那么球从第一个斜面上滚下来之后，将以恒定的速度在无限长的平面上永远不停运动下去。这个实验是无法实现的，因为永远也无法将摩擦完全消除掉。所以，这只是一个“理想实验”。但是，伽利略由此而得到的结论，却打破了自亚里士多德以来多年间关于受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础。后来，这个结论被牛顿总结为牛顿运动第一定律，即惯性定律。 “理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性，“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 (1)在我们学过的实验中采用“理想实验”这种研究方法的还有______。 A．探究影响压力作用效果的因素 B．探究影响滑动摩擦力大小的因素 C．探究声音能否在真空中传播 (2)下面是伽利略理想斜面实验打乱后的步骤： 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，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。 在上述的实验步骤中，有一个是实验事实，其余是推论，属于可靠实验事实的是 （填序号）。把上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列是 （填序号）。 (3)牛顿第一定律表明，力是 （填“维持”或者“改变”）物体运动状态的原因。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第七章　运动和力 课时7.3 牛顿第一定律 惯性 2022年课程标准 物理素养 2.2.5 通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。 物理观念：理解牛顿第一定律，知道物体不受力时的运动状态。认识惯性是物体的固有属性，与质量有关。明确力是改变物体运动状态的原因。 科学思维：通过理想实验法，理解从实验到理论的推理过程。分析不同观点，培养批判性思维。运用定律解释生活中的惯性现象。 科学探究：设计并完成“探究阻力对物体运动的影响”实验。分析实验数据，归纳实验结论。培养团队合作与科学交流能力。 科学态度与责任：学习科学家的严谨态度，培养科学精神。增强交通安全意识，理解科学对生活的指导作用。激发学习物理的兴趣和责任感。 知识点一、探究运动和力的关系 1．提出问题 受到推力时，箱子运动不受推力时，箱子静止 受到锤力时，钉子运动不受锤力时，钉子静止 受到踢力时，足球运动不受踢力时，足球静止 受到牵引力，火车运动不受牵引力，火车静止 亚里士多德：运动需要力来维持 牛顿：运动不需要力来维持 2．实验目的：运动的物体在不受力时将如何运动？ 3．设计实验 如何让小车不受力 如何让小车开始的速度相同 F和G大小相等、方向相反，相互抵消（用理想实验法推理出摩擦阻力为0的情况） 让小车从斜面上同一高度滑下 4．实验过程及结论 实验步骤 （1）把小车放在斜面上，从静止开始释放，观察其在毛巾表面滑行的距离； （2）把小车放在斜面上同一位置（控制小车在水平面上的初速度相同），从静止开始释放，观察其在棉布和木板表面滑行的距离； （3）分析比较小车在不同表面滑行的距离，得出结论。 实验现象 实验结论 在速度相同时，摩擦力越小，小车前进得越远 （速度减小得越慢） 实验推理 运动的物体，不受力时，将做匀速直线运动。 5．总结归纳 （1）由生活经验可知：；。 （2）一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持匀速直线运动状态或静止状态。 特别提醒 理解牛顿第一定律 ①“一切物体”说明该规律适用于所有物体，具有普遍意义。 ②“没有受到外力作用”是定律成立的条件，要注意没有外力的作用是指物体不受任何力，不是某个力。如马拉车，车前进；马不拉，车停下。有人认为“车停下是因为没有受到外力作用”，这是错误的。此时车只是不受马的拉力，但还受到地面对它的阻力，正是阻力使车停下来。 ③“匀速直线运动状态”“静止状态”实质是物体保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体保持原来的速度大小和方向不变做匀速直线运动。“或”字说明物体只能处于其中一种状态，究竟处于哪种状态，由原来的运动状态决定。另外，没有力的作用物体可以做“匀速直线运动”，这说明物体的运动不需要力来维持，即力不是维持物体运动的原因。 6．对力和运动的认识的历程 亚里士多德(古希腊思想家、哲学家) 如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用 伽利略(意大利物理学家) 物体的运动不需要力来维持，运动的物体会停下来，是因为它受到了摩擦阻力 牛顿(英国科学家) 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 典例01 “牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。 ① 如图是意大利物理学家伽利略提出的“斜面实验”，实验设想的步骤如下： （1）两个对接的斜面A、B，小球由斜面A静止释放后，在斜面B上所达到的高度与原释放时的高度几乎相等。 （2）如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 （3）减小斜面B的倾角，小球若要到达原来的高度将通过更长的路程。 （4）若斜面B变成水平面，小球再也达不到原来的高度，物体将在水平面上永远运动下去。 请将上述步骤进行分类，属于可靠事实的是 ，属于理想化推论的是 （填序号）。伽利略通过此实验揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是 的原因。 ② 笛卡尔在伽利略观点之上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”。相对于“牛顿第一定律”，你认为笛卡尔的观点有什么不足？ 【答案】 （1）（3） （2）（4） 改变物体运动状态 没有涉及静止物体的情况（合理均可） 【解析】①[1][2][3]伽利略的“斜面实验”，是以经验事实为基础，通过此实验设想，进行分析推理得出结论。有的实验设想是无法用实际的实验进行验证的，比如“如果没有摩擦”、“物体将在水平面上永远运动下去”等，所以属于可靠事实的是（1）（3），属于理想化推论的是（2）（4）。伽利略通过此实验进行推理：如果没有摩擦，物体将在水平面上永远运动下去。说明了物体运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 ②[4] 牛顿第一定律的内容是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，而笛卡尔的观点中，只涉及到了物体做匀速直线运动的情况，没有涉及静止物体的情况，所以这是他的观点的不足之处。 知识点2 惯性 1．惯性现象　　直观感受　　惯性小实验 （1）把笔帽竖立在桌边光滑的纸条上，迅速抽出纸条，笔帽会随纸条一起运动吗？ （2）把小球放在书本上，拉书本和小球一起运动，当书本突然停止运动时，小球会怎么样？ 实验 实验现象 用尺子将下面的棋子打飞出去，上面的棋子仍然落在原处 扔出去的标枪离开手后仍然继续向前飞 现象解释 上面的棋子有保持原来静止状态不变的性质 扔出去的标枪有保持原来运动状态不变的性质 结论 原来静止的物体不受力时将保持静止状态 原来运动的物体不受力时将保持匀速直线运动状态 2．总结归纳 （1）惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。 （2）惯性是物体的固有属性：①运动、静止的物体都有惯性；②物体受力、不受力都有惯性；③一切物体在任何状态下都具有惯性；④物体有惯性，惯性是属性；大小看质量，不看动与静。 3．解释惯性现象 实验 实验现象 运动的小车遇到障碍物时上方的木块为什么向前倾倒 小车突然启动时木块为什么向后倾倒 现象解释 （1）木块处于运动状态；（2）小车突然停下时，木块下部随车一起停止运动；（3）上部由于惯性保持原来的运动状态；（4）向前倒。 （1）木块处于静止状态；（2）突然拉动小车时, 木块下部受到摩擦阻力随车一起运动；（3）上部由于惯性保持原来的静止状态；（4）向后倒 实验结论 （1）两个物体原来的运动状态是什么样；（2）其中一个物体的运动状态发生了什么样的改变；（3）另一个物体由于惯性保持原来的运动状态；（4）所以出现什么现象。 4．惯性在生活中的应用 （1）利用惯性工作 工人用铁锹将煤送到锅炉口，煤自动进入锅炉 斧头松了，将斧柄在树墩上撞击几下，斧头就套在斧柄上了 用拍子轻拍棉被，灰尘就掉落下来 农民用水瓢将水洒到禾苗前方，水继续向前运动 （2）防止惯性危害 安全气囊 靠枕 安全带 限速 特别提醒 理解惯性 （1）惯性的普遍性：一切物体都具有惯性。无论是固体、液体还是气体，无论质量大小，无论静止还是运动，都具有惯性。 （2）惯性与力的区别：一个物体具有惯性，但惯性不是力。 （3）注意区别惯性和惯性定律。惯性定律即牛顿第一定律，是一条物理规律，它成立的条件是“物体没有受到外力作用”；而惯性是物体的一种属性，没有条件限制，物体无论受力与否都有惯性。当然二者是有联系的，正是因为一切物体都有惯性，所以当物体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。 典例02 如图为2014年世界杯足球比赛中的一个场景。足球离开运动员的脚后会继续运动，这是因为足球具有 ；在球场上滚动的足球会停下来是因为足球受到 作用的缘故，这说明力可以改变物体的 。踢球时，运动员即便用的力大小和方向都相同，球的飞行线路、旋转情况也会不尽相同，这是由于力的作用效果还与力的 有关。 【答案】 惯性 摩擦力 运动状态 作用点 【解析】[1]足球离开脚之前处于运动状态，离开脚后，由于惯性仍要保持原来的运动状态。所以继续向前飞行。 [2][3]在球场上滚动的足球会停下来并不是因为没有受到动力的缘故，而是因为足球受到了草地对足球的摩擦阻力，这说明了力可以改变物体的运动状态。 [4] 使用大小和方向都相同的力踢球，球的飞行线路、旋转情况也不尽相同，一信息中可以说明在力的大小和方向相同时，运动员改变了力的作用点，从而影响了球的飞行线路、旋转情况。 知识点3 惯性大小和质量的关系 实验操作 实验1：用力轻推悬挂的空桶，观察空桶被推高的高度 实验2： 在空桶中装入沙子，用相同的力再推桶，观察桶被推高的高度 实验现象 现象分析 空桶被推的高度较高，说明相同的力使空桶的运动状态改变较大 实验结论 质量越小，运动状态越容易改变 总结归纳： （1）惯性大小反映物体运动状态改变的难易程度。 （2）惯性的大小与物体的质量有关，质量大惯性大。 特别提醒 惯性的大小 质量小的物体，运动状态容易改变，我们说它的惯性小。质量大的物体，运动状态难改变，我们说它的惯性大。 典例03 运输液体货车的槽车，液体上有气泡，如图，当车向右开动时，气泡将向 运动；刹车时，气泡将向 运动，其原因是 具有惯性。    【答案】 右 左 液体 【解析】[1][2][3]当车向右开动时，液体由于惯性要保持原来的静止状态，故液体相对车向后运动，故会将气泡挤向右方；刹车时，液体由于惯性要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以会将气泡挤向左方。 问题一：探究运动和力的关系 【典例1】力学中有很多相似实验，器材：①表面平整的长木板（带斜面）、②刻度尺、③弹簧测力计、④小车、⑤木块、⑥毛巾、⑦棉布、⑧砝码。 (1)探究“阻力对物体运动的影响”，让小车从同一斜面相同高度静止滑下，水平面越光滑，小车运动距离越长，推理得出：运动的物体如果不受力将做 运动； (2)在丙图基础上只需再选择序号⑤的器材，还可以探究小车动能和 的关系； (3)为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，他选择了序号①、⑤、⑧以及 （填序号）的器材，下列事例用到此结论的是 （选填字母）； A．用力压橡皮，擦去写错的字    B．向自行车转轴处加润滑油 C．自行车刹车时用力捏闸        D．压路机的碾子质量很大 (4)如图丁将小车A上固定磁体，小车B上固定铁块，靠近一定距离后，固定A，释放B，上述操作 （选填“能”或“不能”）达到“探究物体间力的作用是否是相互的”的实验目的； (5)如图戊，继续用小车做实验，绳子一端挂在车顶，一端拉小球，不计空气阻力，判断小球的运动状态 （选填“改变”或“不改变”）。 【答案】(1)匀速直线 (2)速度 (3)③ AC (4)不能 (5)改变 【解析】（1）实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过科学推理可知：运动的小车如果不受力，小车将运动得无限长，即将做匀速直线运动。 （2）探究“动能的大小与什么因素有关”的实验中，可让小车从斜面上不同高度（目的是使小车到达水平面的速度不相同）滑下并撞击木块，速度不同的小车撞击木块后，木块被推动的距离也会不同。这样，我们就可以通过观察木块被推动的距离来推断出小车在撞击前的动能大小，从而探究动能与速度的关系。故在丙图实验的基础上只需要再选择⑤木块就可以探究动能的大小与运动速度的关系。 （3）[1]为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，需要测量拉力大大小，从而得出滑动摩擦力大小，所以还需要③弹簧测力计。 [2]A．用力压橡皮，擦去写错的字，是利用接触面粗糙程度一定，压力大，滑动摩擦力大，故A符合题意； B．向自行车的转轴处加润滑油，是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力，故B不符合题意； C．自行车刹车时用力捏闸，此时接触面粗糙程度一定，压力大，滑动摩擦力大，故C符合题意； D．压路机配备的碾子质量很大是为了增大对地面的压力，故D不符合题意。 （4）在如图丁所示的实验中，小车A上固定了磁体，而小车B上则固定了铁块。当两者靠近到一定距离后，固定住小车A，并释放小车B，此时我们可以观察到小车B会向小车A移动。这是因为磁体对铁块产生了力的作用，使得铁块（即小车B）受到了一个向磁体（即小车A）方向的力。然而，根据牛顿第三定律，即力的作用是相互的，当磁体对铁块产生力的同时，铁块也会对磁体产生一个反作用力。但在这个实验中，由于小车A被固定住了，我们无法直接观察到小车A受到的反作用力导致的运动变化。 （5）如图戊，继续用小车做实验，绳子一端挂在车顶，一端拉小球，不计空气阻力，观察到小球向右偏，对小球进行受力分析，小球受到竖直向下的重力和沿绳斜向上的拉力，小球受到的是非平衡力，判断小球的运动状态改变。 通过这些实验，可以更好地理解力学中的基本概念，如阻力、动能、摩擦力、力的相互作用以及惯性等。这些实验的设计旨在通过实际操作和观察来加深对物理原理的理解。 【变式1-1】如图所示，在“探究运动与力的关系”的实验中，让小车从斜面同一高度由静止滑下，观察和比较小车在不同表面滑行的距离。 (1)实验时，将毛巾和棉布铺在 （选填“斜面”“水平木板”或“斜面和水平木板”）上。 (2)本实验中，“小车在水平面上滑行的距离”反映的是 （填字母）。此处运用了 法。 A．小车在水平面上所受阻力的大小 B．阻力对小车运动的影响情况 (3)若实验时小车仅在木板表面上滑行时滑出了木板右端，则 （选填“需要”或“不需要”）重做本实验以获取可靠的证据。 (4)从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，运动的小车将在水平面上 。这说明力是 （选填“改变”或“维持”）物体运动状态的原因。 【答案】(1)水平木板 (2)B 转换 (3)不需要 (4)做匀速直线运动 改变 【解析】（1）实验中，要控制小车进入水平面的速度相同，应使小车从相同斜面的相同高度自由滑下，所以不能将毛巾和棉布铺在斜面上；实验中，要研究不同的阻力对小车运动的影响，所以，要把毛巾和棉布铺在水平木板上来改变小车在水平面上受到的阻力大小。 （2）[1][2]小车下滑到水平面的速度相同，小车通过的距离越长，说明阻力对运动的影响越大，故在本实验中，“小车在水平面上滑行的距离”反映的是阻力对小车运动的影响情况，采用了转换法。 故选B。 （3）若实验时小车仅在木板表面上滑行时滑出了木板右端，说明在木板表面上通过的距离最大，则不需要重做本实验以获取可靠的证据。 （4）[1][2]木板表面最光滑，小车运动时受到的阻力最小，小车在木板表面上通过的距离最长，速度减小得最慢，从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，运动的小车的速度不会变小，将在水平面上做匀速直线运动，物体的运动不需要力去维持，这说明力是改变物体运动状态的原因。 【变式1-2】在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车从斜面的同一高度由静止滑下，观察小车滑行的距离，如图所示。 (1)实验中让小车从斜面的同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的 相等； (2)实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变 来实现的； (3)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)进一步推理：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将保持 状态； (5)本实验中主要用到的科学研究方法有 （写一种即可）。 【答案】(1)速度 (2)水平面的粗糙程度 (3)小 远 (4)匀速直线运动 (5)控制变量法 【解析】（1）由控制变量法，实验中让小车从斜面的同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的速度相等。 （2）在压力相同时，接触面粗糙程度不同，物体受到的摩擦力不同，实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变接触面（水平面）的粗糙程度来实现的。 （3）[1][2]木板表面最光滑，小车运动时受到的阻力最小，小车在木板表面上通过的距离最长，速度减小得最慢，根据实验现象，可以得出结论：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面上运动的距离越远。 （4）进一步推理：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它的速度不会变小，将保持匀速直线运动状态。 （5）由（1）分析可知，本实验用到的科学研究方法是控制变量法；由（3）分析可知，小车受到的阻力不易于用肉眼直接判断，可通过小车在水平面滑行的距离来判断，小车滑行的越远，说明小车受到的阻力越小，这是转换法的应用。 问题二：惯性 【典例2】如图甲所示，木块与小车一起做匀速直线运动，当小车的运动状态发生变化时，木块的状态如图乙所示。把木块换成盛有水的烧杯，重复上述过程，烧杯中水面的状态分别如图丙和丁所示。由图甲、乙或图丙、丁可知：小车运动状态变化的可能情况是 或 （请将两种可能的情况填写完整）。木块和水具有 的性质。 【答案】 向右减速运动 向左加速运动 保持原来运动状态不变 【解析】[1][2][3]最初木块与小车一起做匀速直线运动，当小车向右做减速运动时，木块下端受摩擦力作用随着车减速，木块上端仍保持原来的运动状态，使得木块向右倾倒；当小车向左做加速运动时，木块下端受摩擦力作用随着车加速，木块上端仍保持原来的运动状态，使得木块向右倾倒。最初烧杯与小车一起做匀速直线运动，当小车向右减速时，烧杯受摩擦力作用随着车减速，烧杯内的水仍保持原来的运动状态，使得水向右倾；当小车向左加速时，烧杯受摩擦力作用随着车加速，烧杯内的水仍保持原来的运动状态，使得水向右倾。由上述实验可知，木块和水都具有保持原来运动状态不变的性质。 确定小车运动状态变化的可能情况 可能情况一：小车从静止开始加速。在这种情况下，木块和水由于惯性会倾向于保持静止状态，导致木块向后滑动，水面出现如图丁所示的前高后低的状态。 可能情况二：小车从匀速运动状态开始减速。在这种情况下，木块和水由于惯性会倾向于保持匀速直线运动状态，导致木块向前滑动，水面出现如图丁所示的前低后高的状态。 通过这个实验，我们可以观察到惯性现象，并理解物体在运动状态发生变化时的反应。这种实验有助于加深对惯性这一基本物理概念的理解。 【变式2-1】如图甲，小强走路时被石头绊了一下，身体向前倾倒，原因是小强被石头绊住时 （选填“脚”或“上半身”，下空同）停止运动，而 由于 仍保持原来的运动状态，所以小强会向前倾倒。如图乙，小华踩到香蕉皮时，脚加速向前运动，而 （选填“脚”或“上半身”）仍保持原来较小的速度运动，所以小华会向后倾倒。 【答案】 脚 上半身 惯性 上半身 【解析】[1][2][3]小强被石头绊住时脚由于受力改变运动状态而停止运动，惯性是保持原来运动状态不变的性质，人的上半身原来处于运动状态，当脚停止运动时，人的上半身由于惯性仍保持原来的运动状态，所以小强会向前倾倒。 [4]小华踩到香蕉皮时，脚加速向前运动，而上半身由于惯性仍保持原来较小的速度运动，所以小华会向后倾倒。 【变式2-2】冬奥会中的冰壶竞技也是展现一个国家冰雪实力的项目。如图所示，冰壶离开运动员的手后能继续向前运动，原因是冰壶具有 ；该现象 （选填“能”或“不能”）证明力是维持物体运动状态的原因。 【答案】 惯性 不能 【解析】[1]冰壶离开手后，由于惯性会继续保持原来的运动状态，继续向前运动。 [2]冰壶离开人手后水平方向不受推力，向前运动，说明力不是维持物体运动状态的原因，故该现象不能证明力是维持物体运动状态的原因。 【基础强化】 1．一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。 【答案】 匀速直线运动 静止 【解析】[1][2]一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。牛顿第一定律揭示了物体具有保持原来运动状态不变的性质，即惯性，所以牛顿第一定律也被称为惯性定律。 2．下列关于惯性的说法正确的是（　　） A．抛出去的篮球由于受到惯性的作用能在空中继续向前飞行 B．运动员起跑时用力蹬地，是为了增大惯性提高成绩 C．物体运动时具有惯性，静止时不具有惯性 D．汽车在转弯时减速，是为了防止惯性带来的危害 【答案】D 【解析】A．惯性不是力，只能说具有惯性，不能说受到惯性，故A错误； B．运动员起跑时用力蹬地只是让人能向上跳起，利用了物体间力的作用是相互的，不是利用了惯性，故B错误； C．一切物体都具有惯性，故C错误； D．汽车在转弯时如果不减速慢行，会由于惯性继续保持原来的方向运动，易造成侧翻等事故，故汽车在转弯时减速，是为了防止惯性带来的危害，故D正确。 故选D。 3．如图所示，吊在天花板下面的电灯处于静止状态，某一时刻，吊线突然间断开的同时，若所受外力全部消失，则灯将会 （选填“静止”“匀速下落”或“加速下落”）。 【答案】静止 【解析】已知吊在天花板下面的电灯原来处于静止状态，若吊线突然间断开的同时，所受外力全部消失，则物体的运动状态将不做任何改变，即仍保持静止状态。 4．诗句“白毛浮绿水，红掌拨清波”中，鹅向前移动说明力的作用是 ，力能改变物体的 ，停止拨水，鹅由于 继续向前移动。 【答案】 相互的 运动状态 惯性 【解析】 [1][2]鹅的脚掌向后拨水时，对水施加一个力的作用，同时也会受到水给脚掌的反作用力，使鹅向前运动，说明物体间力的作用是相互的；鹅向前运动，说明力可以改变物体的运动状态。 [3]停止拨水，由于惯性，鹅保持原来的运动状态，会继续向前运动一段距离。 5．当端着一碗水走路时，人会随着碗里水的荡漾而调整碗的速度，因为力可以改变碗的 ，而水由于具有 要保持原来的运动状态，导致水和碗的运动不一致，水很容易洒出，所以一碗水难端平。 【答案】 运动状态 惯性 【解析】[1]人会随着碗里水的荡漾调整碗的速度，说明在力的作用下碗的速度大小发生变化，故力可以改变碗的运动状态。 [2]水由于具有惯性要保持原来的运动状态，所以碗和水的运动状态不一致，导致了水很容易洒出。 6．小浩站在滑板车上不断蹬地让车沿水平方向运动，下列说法正确的是（　　） A．不断蹬地才使车持续运动，说明物体的运动需要力维持 B．蹬地时，地面对脚的摩擦力方向是向前的 C．停止蹬地后，车由于受到惯性力作用不会立即停止 D．小车运动到某一时刻，若所受的力全部消失，它将静止 【答案】B 【解析】A．沿水平方向运动的滑板车，如果我们不断蹬地，车才会运动，不蹬地，车会在阻力的作用下停止运动，说明力是改变物体运动的原因，不能说明物体的运动需要力维持。故A错误； B．蹬地时，脚相对于地面有向后的运动趋势，由于力的作用是相互的，所以地面对脚的摩擦力方向是向前的，故B正确； C．惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，故C错误； D．运动中的车如果所受的力全部消失，那么它的速度将不会改变，因此将一直做匀速直线运动，故D错误。 故选B。 7．如图a所示，运动员用力拉弓，弓弦发生弯曲，说明力可以使物体发生 ；如图b所示，足球运动员用力将飞来的球顶出，力改变了足球的 ；足球的惯性 （选填“改变”或“不变”）。    【答案】 形变 运动状态 不变 【解析】[1]运动员用力拉弓，弓弦在力的作用下发生弯曲，产生形变，说明力可以使物体发生形变。 [2]球被顶出后，运动速度和方向都发生了变化，说明力可以改变足球的运动状态。 [3]惯性只和物体的质量有关，所以运动员用力将球顶出，球的惯性不变。 8．小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。 （1）实验中，小车的“阻力”主要是通过改变接触面的 来实现的；为了使小车滑到斜面底端时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的 静止开始下滑； （2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离越 （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 ； （4）牛顿第一定律虽然不是直接实验得出的，但它是通过科学推理得出的正确结论，下列与此研究方法相同的是 。 A．真空不能传声 B．研究物体重力与质量的关系 【答案】 粗糙程度 同一高度 远 慢 做匀速直线运动 A 【解析】（1）[1]实验中通过改变接触面的粗糙程度来提供不同的“阻力”。 [2]为了使小车滑到斜面底端时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度静止开始下滑。 （2）[3]比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离越远。 [4]滑行距离越远，说明小车运动的速度改变得越慢。 （3）[5]如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面做匀速直线运动。 （4）[6]牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的。 A．真空不能传声的实验是建立在实验的基础上，通过进一步推理得到结论，该实验是运用了理想实验法，故A符合题意； B．研究物体重力与质量的关系，采用的是多次实验得出普遍规律的方式进行的，故B不符合题意。 故选A。 9．如图甲为小明同学“探究牛顿第一定律”的实验装置。实验中小明先后三次将同一小车放在同一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下小车，使其沿斜面向下运动，观察小车运动的距离，从而得出力和运动的关系。 （1）小明在实验操作中有一处明显的错误是（不要求解释错误的原因）： 。 （2）纠正错误正确操作实验后发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力 （选填“越大”或“越小”），速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。如果运动的小车不受阻力时，它将 。 （3）请在图乙中画出小车在斜面上运动时所受力的示意图。 【答案】 分别用不同的力推了一下小车 越小 慢 做匀速直线运动 【解析】（1）[1]小明先后三次将同一小车放在同一斜面上的同一高度，分别用不同的力推了一下小车，导致小车到达水平面的速度不同，是错误的。 （2）[2][3][4]小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。如果运动的小车不受阻力时，它将做匀速直线运动。 （3）[5]小车在斜面上运动时，受到竖直向下的重力G，沿斜面向上的摩擦力f，垂直于斜面的支持力F，如图： 10．“漂移”是一种高难度的汽车表演项目。有一种“漂移”方法如下：当汽车在水平地面上疾驶时，驾驶员突然刹车，由于汽车具有 ，仍要向前运动；刹车后减速前进是由于汽车 ，同时转动方向盘，汽车会急转弯，整个过程摩擦力改变了汽车的 。 【答案】 惯性 摩擦力 运动状态 【解析】[1] 一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性。突然刹车时，由于汽车具有惯性，仍要保持原来的运动状态，所以向前运动。 [2][3]力是改变物体运动状态的原因。刹车后减速前进是由于汽车受到摩擦力作用，同时转动方向盘，汽车会急转弯。在这一行驶过程中，车的运动的快慢和方向都发生了改变，整个过程摩擦力改变了汽车的运动状态。 【素养提升】 11．踢出去的足球 （选填“受”或“不受”）脚的作用力；足球在草地上继续向前运动，是由于足球具有 。 【答案】 不受 惯性 【解析】[1]力是物体间的相互作用，力不能离开物体而单独存在，踢出去的足球，由于足球离开了脚，所以，足球不受脚的作用力。 [2]惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，足球在草地上继续向前运动，是由于踢出去的足球具有惯性，要保持原来的运动状态。 12．如图所示，桌面上的木块在力F的作用下向右运动，当木块离开桌面的瞬间，它所受的一切外力同时消失，则该木块将（　　） A．静止不动 B．沿竖直方向下落 C．沿图中虚线方向运动 D．水平向右做匀速直线运动 【答案】D 【解析】因为木块在力的作用下向右运动，由牛顿第一定律可知，当一切外力同时消失时，物体将保持外力消失一瞬间的方向和速度做匀速直线运动，即：水平向右匀速直线运动， 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 13．惯性的大小与物体的运动状态、物体的形状、位置和受力情况都 。惯性的大小只与物体 的大小有关，质量大的物体惯性 ，它的运动状态越难 。 【答案】 无关 质量 大 改变 【解析】[1][2][3][4]惯性是物体保持其原有运动状态的性质，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态、形状、位置和受力情况无关。质量大的物体惯性大，它的运动状态越难改变。 14．如图所示，小球从斜面某一高度滚至P点时，假设小球不再受任何力，小球运动的轨迹为（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】B 【解析】根据牛顿第一定律可知，正在运动的物体，所受的外力如果同时消失，物体将保持外力消失瞬间的速度大小和运动方向永远运动下去；则小球从斜面某一高度滚至P点时，若小球不再受任何力，此时小球将沿轨迹b做匀速直线运动。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 15．如图所示，小明用手指快速击打硬币下面的纸片，发现纸片被击飞，说明 ；而上面的硬币落进杯中，却没有飞出，是因为 。 【答案】 力可以改变物体的运动状态 硬币具有惯性 【解析】[1]纸片被击飞，是因为纸片受到力的作用，运动状态发生了改变，故说明力可以改变物体的运动状态。 [2]用力快速击打硬币下面的纸片，可以发现纸片被击飞，而硬币由于具有惯性，保持原来的静止状态，由于受到重力，而落在杯中。 16．如图所示的是小凡和爸爸在安全路段做实验的情景。在无风的天气里，小凡坐在匀速直线行驶的电动车后座，把球竖直向上抛出。球抛出前，相对于电动车处于 状态；不计空气阻力，球抛出后，会落在小凡的 （选填“手的前方”“手的后方”或“手里”）。 【答案】 静止 手里 【解析】[1]球抛出前，相对于电动车，没有相对位置的变化，球是静止的。 [2]在做匀速直线运动的电动车后座上，小凡把球竖直向上抛出，球由于具有惯性仍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抛出点的正下方，即落入小凡的手里。 17．小明发现力学中有很多相似实验，他找了如下器材：①表面平整的长木板（带斜面）；②刻度尺；③弹簧测力计；④小车；⑤木块（一边带钩）；⑥毛巾；⑦棉布；⑧钩码。 (1)小明探究“阻力对物体运动的影响”实验时，选择了一些器材如图所示，让小车从同一斜面相同高度由静止滑下，是为了使小车 相同。实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过推理得出：运动的物体如果不受力将 ； (2)小明为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，他选择了序号①、⑤、⑧以及 （填序号）的器材。下列事例中，可用到上述探究结论解释的是 （填字母；可多选）。 A．在行李箱下安装滚轮 B．装满书的书橱难以推动 C．自行车刹车时用力捏闸 【答案】(1) 到达水平面的速度 做匀速直线运动 (2) ③ BC 【解析】（1）[1]探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，根据控制变量法，让小车从同一斜面相同高度由静止滚下，是为了使小车到达水平面时速度相同。 [2]通过实验发现水平表面越光滑，小车速度减小得越慢，运动的距离越长，由此可以推理得出：运动的物体如果不受力将保持匀速直线运动状态。 （2）[1]实验中需要测量拉力的大小，从而得出滑动摩擦力的大小，所以还需要弹簧测力计，即③。 [2] A．在行李箱下安装滚轮，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小摩擦力，故A不符合题意； B．装满书的书橱难以推动，此时接触面粗糙程度一定，压力大，滑动摩擦力大，故B符合题意； C．自行车刹车时用力捏闸，此时接触面粗糙程度一定，压力大，滑动摩擦力大，故C符合题意。 故选BC。 18．如图所示，同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放，分别滑至粗糙程度不同的三个水平面上时速度为，（a）（b）图中小车最终停在图示位置，分析可知：在水平面上小车所受阻力即为小车所受合力，因为力可以改变物体的运动状态，所以小车在（b）图比在（a）图受到的阻力小，速度减小的更 ；若（c）图水平面光滑，则小车在该水平面上将 。 【答案】 慢 以的速度水平向右匀速直线运动 【解析】[1]同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放，分别滑至粗糙程度不同的三个水平面上时速度为v0，由图可知，（a）（b）两图相比，小车在（b）图水平面上运动的距离更远，即小车在（b）图水平面上比在（a）图水平面上受到的阻力小，速度减小的更慢。 [2]若（c）图水平面光滑，小车在（c）图水平面上运动时不受阻力作用，速度将不会减小，则小车在该水平面上将以v0的速度水平向右匀速直线运动。 【能力培优】 19．如图所示，把一叠棋子放在桌上，用一根薄塑料尺迅速打击底部的棋子。 (1)实验现象是被击中的棋子 ，上方的棋子 ，然后 。 (2)这堆棋子原来都处于静止状态，被击中的棋子由于受到塑料尺的 作用， 运动状态，飞了出去。而上方的多个棋子并没有受到塑料尺的力作用，由于 保持原来的静止状态，然后由于 ，掉落下来叠在底部棋子的上方。 【答案】(1) 飞出去 保持静止状态 落下来 (2) 力 改变 惯性 重力 【解析】（1）[1]当用薄塑料尺迅速打击底部棋子时，被击中的棋子受到力的作用，根据力可以改变物体的运动状态，所以被击中的棋子会飞出。 [2][3]上方的棋子由于具有惯性，要保持原来的静止状态，所以在被击中棋子飞出的瞬间，上方棋子不会立即运动。之后，上方棋子在重力的作用下，会掉落下来叠在底部棋子的上方。 （2）[1][2]这堆棋子原来都处于静止状态，被击中的棋子由于受到塑料尺的力的作用，力可以改变物体的运动状态，所以被击中的棋子改变运动状态飞了出去。 [3][4]而上方的多个棋子并没有受到塑料尺的力作用，由于物体具有惯性，会保持原来的静止状态。然后由于上方棋子受到重力的作用，掉落下来叠在底部棋子的上方。 20．下列属于防止惯性带来危害的是（　　） A．将盆中的水泼出去 B．箭离开弓弦后，仍能向前飞行 C．公路上汽车驾驶员看见远处有障碍物时提前减速 D．跳远时快速助跑 【答案】C 【解析】A．盆中的水泼出去前，盆和水一起向前运动，当盆突然静止时，水由于惯性还要保持原来的运动状态，所以水从盆里泼出去，利用惯性，故A不符合题意； B．箭离开弓弦后，箭不再受到力的作用，由于箭具有惯性，仍要保持原来的运动状态，所以仍能向前飞行，利用惯性，故B不符合题意； C．汽车在公路上行驶，看见远处有障碍物，要提前减速，否则，由于汽车具有惯性，不能马上停下来，容易发生交通事故，所以是防止惯性带来的危害，故C符合题意； D．助跑的目的是让运动员在起跳前有一个较大的速度，起跳时，人由于惯性还要保持他起跳前的速度，从而能跳的更远，这是利用了惯性，故D不符合题意。 故选C。 21．如图甲所示，在“探究运动与力的关系”实验中，让小车从斜面上同一高度由静止滑下，观察和比较小车在不同表面滑行的距离。 (1)让小车从斜面上同一高度由静止滑下，目的是使小车每次到达水平面的 相同； (2)小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板表面上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 ，运动得越远。由此推理得出，如果水平面绝对光滑，小车将做 。这说明物体的运动 （选填“需要”或“不需要”）力来维持。此实验得出结论的过程应用了 （选填“控制变量”“科学推理  ”或“转换”）法； (3)通过上面的探究，当篮球飞到空中A点时，如图乙所示，若它受到的一切外力同时消失，则篮球的运动轨迹是 （填图中数字）。 【答案】(1)速度 (2) 慢 匀速直线运动 不需要 科学推理 (3)2 【解析】（1）在实验中，为了比较小车在不同粗糙程度的表面的运动情况，应该使小车进入水平面时的初速度相等；小车从同一高度滑下的目的是：使小车每次到达水平面的速度相等。 （2）[1][2]表面越光滑，小车受到的阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。假如小车受到的阻力为零，即小车不受阻力，小车的速度不会减小，将做匀速直线运动。 [3][4]如果不受阻力，小车将做匀速直线运动，说明物体的运动不需要力来维持。生活中完全不受阻力的物体不存在，此实验得出结论的过程用到了科学探究加推理的方法，即科学推理法。 （3）当篮球飞到空中A点时，若它受到的一切外力同时消失，则篮球将以此时的速度沿原来方向做匀速直线运动，即沿2的方向做匀速直线运动。 22．小明看掷标枪比赛，猜想标枪掷的远近可能与掷射角度和掷射时的速度有关；于是用如图甲所示的装置做实验，将容器放在水平桌面，让喷壶嘴的位置不变，但可以调节喷水枪的倾角，并可通过开关来控制水喷出的速度大小。 (1)小明保证喷水角度不变做了三次实验：将喷水速度逐渐增大，实验结果依次对应图甲中的A、B、C三点，经过分析可以得到的结论是：在 一定时，当物体抛出的 越大，抛出的距离就越远； (2)控制开关，让水喷出的速度不变，沿不同方向喷出，又做了几次实验，如图乙所示。在该实验过程中，需要的测量仪器是刻度尺和 ；他将记录的数据画在坐标轴上，如图丙所示，从曲线中可以看出，当物体抛出的速度一定时，抛射角为 °时，水平射程最大； (3)除上述两个因素外，你认为掷出距离还与什么因素有关呢?请提出一条合理的猜想：可能还与 有关。 【答案】(1) 抛射角 速度 (2) 量角器 45 (3)抛射点的高度 【解析】（1）[1][2]由图甲可知，喷水嘴的方向不变时，喷水速度越大，喷射距离越远，由此可得出结论：在掷射角度相同时，当物体抛出的速度越大，抛出的距离就越远。 （2）[1]控制开关，让水喷出的速度不变，沿不同方向喷出，又做了几次实验，如图乙所示。在该实验过程中，需要的测量抛射角和水平射程，则需要的测量的仪器是量角器和刻度尺。 [2]由图丙可知，当物体抛出的速度一定时，抛射角为45°时，水平射程最大。 （3）根据生活经验可知，掷出距离除了与抛出的速度和抛射角的大小有关，可能还与抛射点的高度有关，当其它条件相同时，抛射点越高，抛得越远。 23．为了探究“运动与力的关系”，小华同学设计了如图所示的斜面实验，让同一小车从同一斜面下滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上。 （1）实验中应每次让图（A）小车从斜面顶端 ，目的是使小车每次在水平面上开始滑行时的 相等； （2）如图（B）甲、乙、丙所示的三个图像是实验时用传感器和示波器记录的小车在斜面和三种不同的水平表面上运动的“速度与路程”图像； （3）分析与论证： ①分析图（B）甲、乙、丙三个实验图像可知：阻力越小，小车运动的速度 （填“越快”“越慢”“减小得越快”或“减小得越慢”）； ②推理可知：其他条件相同时，若水平面绝对光滑没有阻力，则小车将 。 （4）请在图（B）丁中，画出小车在斜面和绝对光滑水平表面上运动的“速度与路程”图像； （5）在一架水平向右匀速直线飞行的飞机上，自由释放一包物资，下面给出了几种物资落地前与飞机位置关系的情形，如图（C）所示，请你作出正确的选择。 ①不计空气对物资的阻力，物资与飞机的位置关系为 图； ②实际上，由于空气阻力的存在，物资与飞机的位置关系为 图。 【答案】 静止滑下 速度 减小得越慢 做匀速直线运动 乙 甲 【解析】（1）[1][2]为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，这里采取的研究方法是控制变量法。（3）①[3]根据图像可知，接触面不同，小车运动的路程不相同，接触面越光滑，受到的阻力越小，小车运动的越远，速度减小的越慢，所以结论为：运动小车所受的阻力越小，速度减小的越慢。 ②[4]进一步推理可知，若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，小车的运动状态不变，则小车将做匀速直线运动。 （4）[5]小车仍在同一斜面顶端静止释放，小车的速度越来越大，在水平面上若阻力为零，根据牛顿第一定律可知，小车将做匀速直线运动，“速度与路程”图象，如图所示： （5）①[6]不计空气对炸弹的阻力，炸弹与飞机的位置关系为乙图，此时炸弹由于惯性和飞机相对静止，在它的正下方，故乙正确。 ②[7]实际上，由于空气阻力的存在，炸弹与飞机的位置关系为甲图，此时炸弹由于离开飞机后受到阻力，在飞机的后下方，故甲正确。 24．请阅读下列材料，回答下列问题： 理想实验 理想实验，又叫做“假想实验”、“抽象实验”或“思想上的实验”。它是在真实的科学实验的基础上，抓住主要国素，忽略次要因素的影响，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用。作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。 作为经典力学基础的惯性定律，就是“理想实验”的一个重要结论。这个结论是不能直接从实验中得出的。伽利略曾注意到，如图所示，当一个球从一个斜面上滚下而又滚上第二个斜面时，球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等。伽利略断定高度上的这一微小差别是由于摩擦而产生的，如能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等。然后，他推想说，在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜度多么小，球在第二个斜面上总要达到相同的高度。最后，如果第二个斜面的倾斜度完全消除了，那么球从第一个斜面上滚下来之后，将以恒定的速度在无限长的平面上永远不停运动下去。这个实验是无法实现的，因为永远也无法将摩擦完全消除掉。所以，这只是一个“理想实验”。但是，伽利略由此而得到的结论，却打破了自亚里士多德以来多年间关于受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础。后来，这个结论被牛顿总结为牛顿运动第一定律，即惯性定律。 “理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性，“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 (1)在我们学过的实验中采用“理想实验”这种研究方法的还有______。 A．探究影响压力作用效果的因素 B．探究影响滑动摩擦力大小的因素 C．探究声音能否在真空中传播 (2)下面是伽利略理想斜面实验打乱后的步骤： 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，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。 在上述的实验步骤中，有一个是实验事实，其余是推论，属于可靠实验事实的是 （填序号）。把上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列是 （填序号）。 (3)牛顿第一定律表明，力是 （填“维持”或者“改变”）物体运动状态的原因。 【答案】(1)C (2) ② ②③①④ (3)改变 【解析】（1）探究影响压力作用效果的因素与探究影响滑动摩擦力大小的因素都是多因素的实验探究，采用的是控制变量法；探究声音能否在真空中传播，因为真空的环境我们是无法达到的，所以这里采用了理想实验法；故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 （2）[1]关于理想实验的描述中，有的属于可靠的事实，有的是理想化的推论，其中②可以直接实验和观察，是事实。 [2]伽利略设计了一个理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿左边的斜面滚下，小球将滚上右边的斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小右边斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动，故实验步骤是：②③①④。 （3）根据牛顿第一定律，我们可以知道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。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$