第27期 牛顿第一定律（答案见下期）-【数理报】2024-2025学年新教材八年级下册物理学案（沪科版2024）

书 （上接第３版） １６．一列以速度ｖ匀速行驶的列车内有一水 平桌面，桌面上的Ａ处有个小球．若车厢中的旅 客突然发现小球沿图９（俯视图）中的虚线从 Ａ 点运动到Ｂ点，由此可判断列车在 （选 填“匀速”“加速”或“减速”）行驶中，并且向 （选填“东”“南”“西”或“北”）转弯． 三、简答题 １７．公交车上的“３秒”：近年来各地的公交车大多更新换代为新能源 汽车，但新能源汽车启动很快，所以乘客上车后要停３秒，等乘客抓稳扶 手后再启动，而在行驶过程中前后车安全距离保持２５～４２米的车距，刚 好是汽车３秒内走过的距离．请你分析以上公交车的安全措施中包含的 物理知识，并再列举一个公交车的安全措施． １８．小明在参加学校组织的社会实践活动中，使用锤子时发现锤头松 动了，于是他想将锤头套紧在锤柄上，老师提供了如图１０所示的两种方 案供他选择．如果你是小明，你选择哪种方案？并解释其中的道理． 四、实验探究题 １９．在探究“阻力对物体运动的影响”时，所使用的器材有斜面、木 板、棉布、毛巾和小车．如图１１所示，小车从斜面顶端由静止滑下，依次观 察小车在水平面上滑行的距离，请回答下列问题： （１）为了使小车到达斜面底端的速度相同，实验过程中应让小车从 斜面的 由静止滑下．比较三次实验，发现阻力越小，小车滑 行的距离就越 ，说明小车运动的速度改变得越 ． （２）如图所示，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，同学们 小组讨论后，认为不需要重做本实验，理由是 ． （３）从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平 面上 ． （４）在本实验中，“小车在不同水平面上运动的距离”反映的是 ． Ａ．小车在水平面上所受阻力大小 Ｂ．阻力对小车运动的影响情况 Ｃ．小车到达斜面底端的速度大小 （５）一架在空中水平向右匀速直线飞行的飞机上，自由落下了一颗 炸弹，下列选项给出了几种炸弹落地前与飞机关系的情形，请你作出正确 的选择：不计空气对炸弹的阻力，炸弹与飞机的位置关系为 ；实 际上，由于空气阻力的存在，炸弹与飞机的位置关系为 ． ２０．人类对运动和力的关系的认识经历了一个曲折漫长的探索过程． 古希腊哲学家亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因．直到２０００多 年后的１７世纪，伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里士多德的观点．如 图１２所示是小雪同学模拟伽利略研究运动和力关系的实验： ①她先后三次将同一小车放在同一斜面上的同一高度； ②然后推了一下小车，使其沿斜面向下运动； ③先后在水平桌面上铺上毛巾、棉布、木板，使水平面的粗糙程度越 来越小； ④观察小车移动的距离，分析实验现象． （１）实验操作中有一处明显的错误是 （选填“①”“②”“③” 或“④”）． （２）小雪改正错误后完成实验，小车分别停在如图甲、乙、丙所示的 位置．分析现象时，她观察到小车在 （选填“毛巾”“棉布”或“木 板”）表面速度减小得最慢；并进一步通过 （选填“科学推理”或 “实验探究”）得到：如果表面绝对光滑，物体将以恒定不变的速度永远运 动下去．说明力是 物体运动状态的原因． （３）英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出揭示运 动和力关系的牛顿第一定律：一切物体总保持静止状态或 状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止． 五、综合应用题 ２１．小明在学习了“惯性”后，查找到如下资料： 有两辆相同规格的汽车，一辆空车，另一辆装满货物．它们在相同的 牵引力作用下由静止开始运动，空车的质量小，在较短的时间内可以达到 某一速度，运动状态容易改变．装满货物的车，质量大，在较长的时间内才 能达到相同的速度，运动状态难改变．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． 惯性的大小在实际中是经常要加以考虑的．当我们要求物体的运动 状态容易改变时，应该尽可能减小物体的质量来减小物体的惯性．相反， 当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量来 增大物体的惯性． 阅读上文，回答下列问题： （１）由资料可知，同样一辆车，装满货物时具有的惯性 （选 填“大于”“等于”或“小于”）空车具有的惯性． （２）阅读上述资料得到结论：物体的惯性与物体的 有关． （３）请解释：为什么歼击机在战斗前要抛掉副油箱？ 答：歼击机在战斗前要抛掉副油箱，是为了减小飞机的 来减 小飞机的 ，使自身的 容易改变，以提高歼击机的灵 活性． （４）在第一自然段的叙述中较好地体现了“控制变量”这种研究方 法，这一自然段所控制的是两车受到的牵引力相同和两车的 改变相同                                                                                          ． ! " # ! " # ! 书 一、阻力对物体运动的影响 说一说：同学们一定有这种体验：在平地上 骑自行车的时候，即使不踩踏板，自行车也会前 进一段距离，这是为什么？自行车最终还是要停 下来，这又是为什么？ 做一做：如图１所示，让小车从同一斜面的 同一高度由静止开始滑下，逐渐减小水平面的 粗糙程度，测量小车在水平面上运动的距离，将 结果填在下表中： 接触面 小车受到的阻力（选填 “大”“较大”或“最小”） 小车运动的距离（选填 “短”“较长”或“最长”） 毛巾 木板 玻璃 填一填：实验结果表明：在其他条件相同 时，小车在水平面上受到的阻力越小，运动的距 离就越 ． 二、牛顿第一定律 想一想：如果小车在水平面上运动时不受 任何阻力，小车会一直运动下去吗？ 推一推：由于有前三次实验做基础，这种无 限光滑的平面虽然没有，但是我们也有充分的 理由认为小车将一直运动下去．这就是历史上 伽利略所做过的实验和通过实验得到的结论． 填一填：一切物体总保持 状态或 状态，直到有外力迫使它改 变这种状态为止． 读一读：牛顿第一定律不是从实验中直接 得出来的，但是它有着深厚的实验基础．它是在 实验的基础上通过进一步的科学推理而得到 的，由这个定律进一步得出的一切科学推论都 经受住了实践的检验．因此，牛顿第一定律早已 成为大家公认的力学基本定律之一． 填一填：关于牛顿第一定律内容的理解： （１）“一切”指的是该定律对 物体 都适用． （２）“总”指的是没有例外． （３）“保持”指的是原来静止的物体保持 ，原来运动的物体保持 ． （４）“直到有外力迫使它改变”指的是只要 物体没有受到外力的作用，它就会一直保持其 原有的运动状态（静止或匀速直线运动）；一旦 有外力作用于物体上，这个外力就会改变物体 的运动状态． （５）由牛顿第一定律可知：力 维持 物体运动状态的原因，而是 物体运动 状态的原因． 三、惯性 做一做：如图２所示，在杯子中放入少量的 水，找一张表面光滑的硬纸板盖在上面，将一鸡 蛋放置在硬纸板上，快速击打硬纸板，观察鸡蛋 的运动情况． 填一填：从牛顿第一定律可以知道，如果物 体不受力的作用，原来静止的物体将 ； 原来运动的物体将 ．任何物 体都有保持原来静止或匀速直线运动状态的性 质，物理学上把物体的这种性质叫做 ． 例如：当小车碰到障碍物时，小车受到力的作用 停下来，而小车上的木块没有受到力的作用，将 保持其原来的速度继续向前运动． 想一想：当汽车突然启动时，我们的身体会 有什么倾向？为什么会发生这种现象？怎样预防？ 读一读：自然界和生活中有很多与惯性有 关的现象，要会用惯性来解释这些现象．解释这 类问题时通常采用的步骤如下： （１）确定研究对象，明确研究对象是哪一个 物体或物体的哪一部分． （２）弄清要研究的物体（或物体的某一部 分）原来处于什么运动状态（静止还是运动，向 哪个方向运动）． （３）在突发情况下，物体（或物体的某一部 分）由于惯性，仍要保持原来的运动状态（原来 静止的仍保持静止，原来向前运动的仍向前运 动）． 说一说：生活中有哪些做法是利用惯性？哪 些做法是预防惯性造成危害的？ 填一填：洗衣机脱水、拍打衣服上的灰尘、 抖落伞上的雨点、跳远前的助跑，这些都是在 惯性；汽车上的安全带和安全气囊、高 速公路上对汽车之间的车距有限制、在一些拐 弯较多的地方限制车速等都是 惯性造 成的危害． 练一练：如图３所示，用力击打一摞棋子中 间的一个，该棋子飞出，而上面的棋子却落在下 方的棋子上．请用物理知识解释这个现象． 解释：击打前棋子处于静止状态，当用力击 打一摞棋子中间的一个，该棋子飞出，而上面的 棋子由于 ，要保持原来的 状 态，在重力的作用下落在下方的棋子上． 【即学即练】 １．在中学生排球比赛中，发球的同学竖直 向上抛出的排球达到最高点时，若外力全部消 失，排球将 （　　） Ａ．失去惯性 Ｂ．匀速直线运动 Ｃ．立即竖直下落 Ｄ．保持静止 ２．端午节赛龙舟时，划龙舟的选手看到岸 边的景物向后移动，所选参照物是 ；到 达终点停止划水，龙舟由于 仍会继续 前进一段距离． ３．在学习牛顿第一定律时，同学们分组进 行了“探究阻力对物体运动的影响”实验，如图 ４所示． （１）实验中每次都使同一小车从同一斜面 的同一高度由静止自由滑下，目的是使小车到 达水平面时具有相同的 ． （２）按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的 内容见下表． 接触面材料 小车受阻力情况 小车在水平面运动的距离ｓ／ｃｍ 毛巾 大 ２３．２ 棉布 较大 ４５．３ 木板 小 ９７．５ 同学们分析表中内容，得到实验结论：在其 他条件相同时，小车受到的阻力越小，运动的距 离越大；进一步推理得出：不受阻力作用时，运 动的小车将 ；由此还能得 出：物体的运动 （选填“需要”或“不需 要”）力来维持． （３）上述实验除了用到实验推理的方法外， 还用到了控制变量法和 法． " # $ % !" !!!" # #$%& $ ' % ! &'(#) * # !" ! !"#$% +,-./012 3 45/06789:;1 &'()*(+,)+-. <5=>6?@AB;1 /0()*(+,)+1. &'()*+,- &'(*./012345,6 789:;<=> :?@ABC DEFGHI=>JK@!"#$%&'()(*L+M NOPKQ,-./0- R +, S 2 $%&'() =TUVQ ) * ) + R +. 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" d9efg L_`abh ,1 Si Œ' Œ1 # 73 € ‡ˆ ‚ # 77 # 0 !"#$ %&'()*+ €…† ‡ˆ…† ‚…† # 76 ‰ Š ‹ 书 惯 性 定义 一切物体都有保持原来运动状态不变的性质 影响因素 惯性的大小只与物体的质量有关，与物体是否 受力、运动状态等因素无关 特点 一切物体在任何情况下都具有惯性 利用 拍打衣服除尘、跳远前助跑、投掷标枪、紧固锤 头、洗衣机脱水等 防止 汽车的安全带和安全气囊、开车时保持车距、易 碎品周围垫塑料泡沫等 易错点 惯性不是力，它是物体的一种性质，所以不要用 “惯性力”“惯性作用”“受到惯性”等描述惯 性，只能说具有惯性 惯性现象的解释是常考的一种题型，其方法 就是将研究对象一分为二地看，一部分因外界影 响状态发生变化，另一部分由于惯性保持原有的 状态．答题步骤如下： ①指出研究对象原来的运动状态（研究对象 可能是一个或几个物体，也有可能是一个物体的 不同部分）； ②物体的哪一部分（或哪个物体）受力而改 变运动状态； ③物体的哪一部分（或哪个物体）由于惯性 仍保持原来的运动状态； ④结合题目所问，得出结论． 例１．如图１所示，在一小车上竖直放着一木 块，当突然拉动小车时，会看到 木块发生什么现象？为什么？ 分析：研究对象：木块 原态：静止 受力：木块下部受到小车 的摩擦力 解答：木块倒向后方．因为木块和小车原来是 静止的（步骤①），当突然拉动小车时，木块底部受 到摩擦力而随小车一起运动（步骤 ②），木块的上 部由于惯性仍保持原来的静止状态（步骤 ③），所 以木块倒向后方（步骤④）． 例２．如图２所示，把鸡蛋 放在玻璃板上，用棍子猛击 玻璃板边缘，使玻璃板突然 弹出，鸡蛋就落入盛水的杯 中．为什么？ 分析：研究对象：鸡蛋 原态：静止 受力：鸡蛋失去支持力，受重力作用 解答：鸡蛋和玻璃板原来均处于静止状态（步 骤①），用棍子猛击玻璃板边缘，玻璃板受力突然 弹出（步骤②），鸡蛋由于惯性保持原来的静止状 态而留在原来位置（步骤 ③），此时鸡蛋失去原先 所受玻璃板的支持力，所以鸡蛋在重力作用下落 入盛水的杯中（步骤④）． 【跟踪训练】 １．如图３所示，小华利用家中物品做实验．他 将玻璃杯放在桌布上，然后猛地将桌布从桌面抽 出时，玻璃杯几乎不随桌布运动．请用物理知识说 明玻璃杯不随桌布运动的理由． ２．如图４所示，这是我国古代科技著作《天工开 物》中“湿田击稻”的情景，书中这样描述：“……将 稻穗抓起，高举过顶，用力摔打在板壁上，使稻粒脱 落．如此反复多次，直至稻粒全部脱落为止．”请你 用所学的物理知识解释稻粒脱落的原因． 书 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，抓住主要因素，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．如图所示，伽利略曾注意到，当一个球 从左边斜面上滚下而又滚上右边斜面时，球在右 边斜面上所达到的高度同它在左边斜面上开始滚 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，在完全 没有摩擦的情况下，不管右边斜面的倾斜度多么 小，球在右边斜面上总要达到相同的高度．最后， 如果右边斜面的倾斜度完全消除了，那么球从左 边斜面上滚下来之后，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． 请根据上述材料，回答下列问题： （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 ．（填字母） Ａ．探究声音产生的原因 Ｂ．探究平面镜成像的特点 Ｃ．探究声音能否在真空中传播 （２）伽利略理想斜面实验打乱后的步骤如下： ①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； ②两个对接的斜面，让静止的小球沿左边斜 面滚下，小球将滚上右边斜面； ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时 的高度； ④继续减小右边斜面的倾角，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 ；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 （选填 “维持”或“改变”）物体运动状态的原因． 解析：（１）探究声音产生的原因，用到了转换 法，故Ａ不合题意；探究平面镜成像的特点，用到了 等效替代法，故Ｂ不合题意；探究声音能否在真空 中传播，由于无法达到完全的真空，用到了理想实 验的方法，故Ｃ符合题意． （２）伽利略设计理想实验的步骤：先在两个对 接的斜面上，让静止的小球沿左边斜面滚下，小球 将滚上右边斜面；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，实验步骤是②③①④． 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中可以直接实验 和观察，是事实；而③中不可能没有摩擦，① 中有 摩擦是不可能达到原来高度的，④ 中即使水平也 不可能匀速运动，都不能直接验证，属于推论． （３）牛顿第一定律表明，力是改变物体运动状 态的原因，维持物体运动不需要力． 答案：（１）Ｃ （２）②　②③①④ （３）改变 书 一、选择题 １．关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是 （　　） Ａ．只有不受力的物体，才能保持静止状态 Ｂ．只有运动的物体才遵守牛顿第一定律 Ｃ．物体的运动需要力来维持 Ｄ．在实验基础上，通过科学推理概括得到的结论 ２．在下列的四种物体中，惯性最大的是 （　　） ３．排球是体育课上常用的活动器材．下列有关排球运动的说法中正确的 是 （　　） Ａ．斜向上运动的排球在最高点时，如果它受到的力全部消失，排球将立 即静止 Ｂ．相对于运动的排球，地面是运动的 Ｃ．排球在被击出后还能继续运动，是因为受到了惯性的作用 Ｄ．排球触网后方向改变，是因为力只可以改变物体的运动状态 ４．在一列匀速直线行驶的列车内，一位同学相对于车厢竖直向上跳起， 他落在 （　　） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ａ．原来的起跳点 Ｂ．起跳点前面 Ｃ．起跳点后面 Ｄ．无法判定 ５．２０２４年５月３日，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文 昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道．由此开启世界首次月 背“挖宝”之旅，如图１所示为搭载了嫦娥六号探测器的火箭发射时的壮观景 象．在下列过程中，嫦娥六号探测器的运动状态保持不变的是 （　　） Ａ．火箭发射前探测器静止在发射场的过程 Ｂ．火箭点火后探测器随火箭加速上升的过程 Ｃ．探测器绕着月球飞行的过程 Ｄ．探测器落月前减速下降的过程 ６．小宇在家观看汽车拉力赛的电视节目，发现汽车行驶速度很快．其中 途经一段“Ｓ”形弯道时，如图２所示．他想：现场观看的观众为了更安全，应站 的位置是图中 （　　） Ａ．甲、丙 Ｂ．甲、丁 Ｃ．乙、丙 Ｄ．乙、丁 ７．生活常常伴随一些物理现象，请你判断在下列事例的惯性现象中，属 于防止惯性带来危害的是 （　　） ８．如图３所示，探究“阻力对物体运动的影响”实验中，保持同一小车每 次从斜面同一高度由静止滑下，只改变水平木板表面的粗糙程度，不计空气 阻力．下列说法正确的是 （　　） Ａ．小车在水平木板上运动过程中只受摩擦力的作用 Ｂ．小车在粗糙程度不同的水平木板表面滑行的距离相同 Ｃ．水平木板表面越粗糙，该小车在水平木板上运动时所受的摩擦力越大 Ｄ．该实验能直接验证当物体受到的阻力为０时，物体将一直做匀速直线 运动 ９．如图４所示是用可乐瓶自制的水火箭．当瓶中压缩空气和水将塞子冲 开，水从瓶口向下喷出时，水火箭向上飞出．下列有关说法不正确的是 （　　） Ａ．水火箭上升利用了“力的作用是相互的”这一原理 Ｂ．起飞后，以地面为参照物，水火箭是运动的 Ｃ．水喷完后，水火箭能继续上升一段距离是受惯性的作用 Ｄ．若在空中飞行的水火箭所受的力全部消失，它一定做匀速直线运动 １０．如图５所示，是利用每隔０．１ｓ闪光的照相装置拍摄到的小球竖直下 落的局部照片．假设小球运动至Ｐ处时，所受所有外力都消失，则推测小球从 Ｐ处开始，其运动情况及每隔０．１ｓ的位置正确的是 （　　） 二、填空题 １１．随着航天技术的广泛应用，人类发射航天器的数量越来越多．如果宇 航员进行舱外作业时不慎掉落了工具，则该工具的运动状态是 ；请你提供一种防止工具掉落的方法： ． １２．如图６所示，松开弹簧，将小球与支座之间的金属片拉出，小球没有 随金属片飞出，这是因为小球具有 ；同时小球受到了 ，落在 支座上． １３．如图７所示，用细线拴一块橡皮甩起来，使橡皮绕手做匀速圆周运 动，此时橡皮的运动状态 （选填“改变”或“不变”）．如果这时橡皮 所受的力都突然消失，橡皮将 ． １４．在发生森林火灾时，采用灭火飞机灭火是一种非常高效的方式．在某 次演习中，当汲水完毕的飞机执行任务时，应控制飞机在到达着火点 （选填“正上方之前”“正上方”或“正上方之后”）投水，这是利 用了 （选填“水”或“飞机”）的惯性；投水完毕后的飞机惯性 （选填“增大”“不变”或“减小”）． １５．如图８甲所示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），实心球最终会掉下来，是因为受到 作用；如果实心球运 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”）．如图８乙所示是两 辆同向行驶的汽车发生“追尾”造成的事故，汽车 Ｂ刹车后仍然撞到汽车 Ａ， 此时对汽车Ｂ中的司机起保护作用的是 （选填“安全气囊”或“汽车 头枕”）． （下转第４版                                                                                             ） !"#$% &!#'( )*#+, -./0#1, ! 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