内容正文:
7.3 牛顿第一定律 惯性
一、牛顿第一定律
1.不同观点
(1)亚里士多德:要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤掉,物体就会停止运动。
(2)伽利略观点:物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了阻力。
2.探究运动和力的关系
【实验思路】在地球上,完全不受力的物体是没有的。但是,可以设法使一个运动着的物体在运动方向上受到的力逐步减小,研究它的运动情况,再进一步推想它不受力时的运动情况。
【实验设计】
(1)如图(a)所示,将小车从斜面某一高度处由静止释放,当小车运动到铺毛巾的水平木板上时,观测它运动的距离。
(2)如图(b)所示,将小车从斜面同一高度处由静止释放,当小车运动到铺纸板的水平木板上时,观测它运动的距离。
(3)如图(c)所示,将小车从斜面同一高度处由静止释放,当小车运动到铺玻璃板的水平木板上时,观测它运动的距离。
【获取与处理信息】
根据上述步骤进行实验,把小车在水平面上运动时受到的摩擦力情况和运动距离填入下表中。
【实验结论】
小车从同一高度由静止释放,水平面越光滑,小车受到的摩擦力就越小,小车运动的距离就越大。假如水平面对小车完全没有摩擦,小车将一直运动下去。
【反思与交流】
(1)转换法:用小车在水平面上运动距离的大小来反映阻力对物体运动的影响。
(2)控制变量法:控制小车到达水平面时的速度相同(在斜面同一位置由静止释放),只改变水平面的粗糙程度(在木板上铺上不同材料)
(3)科学推理法:根据实验结果推理得出,若水平面绝对光滑且足够长,则小车将在水平面上一直做匀速直线运动。
(4)小车在水平面上最终停下来的原因:受到阻力的作用。
(5)若小车最终冲出了木板,实验改进方法:①更换长度更长的木板;②降低小车在斜面上由静止释放的高度。
3.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。这就是著名的牛顿第一定律。
(2)理解
①该结论是在实验的基础上经过科学推理而概括出来的;
②力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因;
③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。原先静止的物体,不受力一直保持静止状态;原先运动的物体,不受力将保持匀速直线运动状态。
点拨 牛顿第一定律是物理学中一条基本定律,它揭示了力和运动状态的关系。牛顿第一定律说明力并不是维持物体运动的条件,而是改变物体运动状态的原因。在没有外力作用的情况下,物体的运动状态(静止或匀速直线运动)将保持不变。
二、惯性
1.惯性:物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律又被称为惯性定律。
2.对惯性的理解
(1)一切物体具有惯性;
(2)惯性是物体的一种属性质,不是力。所以不能说“受到惯性”、“惯性力”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”。
(3)惯性的大小与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,物体的运动状态越难改变。与物体是否受力、运动快慢无关。
三、生活中的惯性现象
在生活中,我们有时需要利用惯性,有时又要防止惯性带来的危害。
1.利用惯性
打保龄球时,保龄球被投出后,还能直奔球瓶,这是因为保龄球具有惯性,离开手时仍然保持原来的运动状态。
2.防止惯性带来的危害
行驶中的汽车突然刹车时,乘客的身体会向前倾;汽车突然开动时,乘客的身体会向后仰。原因是汽车突然刹车时,乘客的脚已随车慢下来,而身体的上部由于惯性要保持原来运动的状态,因此身体会向前倾。同理,汽车突然开动时,乘客的脚已随车开始运动,而身体的上部由于惯性要保持原来静止的状态,因此身体会向后仰。
3.解释惯性现象
一般步骤:(1)明确物体原来的运动状态;
(2)找出物体运动状态改变的部分;
(3)由于惯性保持原来的运动状态;
(4)得出结论。
考点1 牛顿第一定律
【典例1】(23-24八年级下·江苏无锡·期中)实心球是体育中考的测试项目之一、小华用力扔实心球,如图所示是实心球离手后在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),飞行过程中受到 个力的作用。由于受到 的作用,它会落到地面上。在Q点时如果所受的外力全部消失,实心球将 (静止/沿a方向运动/沿b方向运动/沿c方向运动)。
【答案】 1 重力 沿a方向运动
【详解】[1]实心球离手后在空中的运动时,若不计空气阻力,则它只受到重力作用,所以,飞行过程中它受到1个力的作用。
[2]由于受到竖直向下的重力的作用,改变了它的运动状态,所以,它会落到地面上。
[3]在Q点时,实心球具有水平方向的速度,如果所受的外力全部消失,实心球将沿a方向运动。
【针对训练1】(23-24八年级下·广东深圳·期中)在探究“阻力对物体运动的影响”时,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。让小车每次从斜面顶端处由静止自由滑下,改变水平面的粗糙程度,测量小车在水平面上滑行的距离,结果记录在下表中。
接触面
毛巾
棉布
木板
小车受到的阻力大小
大
较大
小
小车运动的距离s/cm
18.30
26.83
32.50
(1)实验时要固定斜面,每次实验均让小车从斜面顶端静止释放,目的是: ;
(2)如图,若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端,是否需要重做本实验以获取可靠的证据?答: (选填“需要”或“不需要”)
(3)在本实验中,“小车在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.A、B选项均正确
(4)由实验推理:如果水平面光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上 ;
(5)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 (选填“能”或“不能”)用实验直接验证。
【答案】(1)使小车到达水平面时的速度相同
(2)不需要
(3)B
(4)做匀速直线运动
(5)不能
【详解】(1)为完成“阻力对物体运动的影响”的实验,应采用控制变量的思想,即保持小车到达水平面时的速度相同;因此让小车从斜面相同高度由静止下滑,这样当小车到达水平面时,小车的速度相等。
(2)若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端,说明小车在木板上通过的距离最长,小车受到阻力最小,不需要重做本实验以获取可靠的证据。
(3)本实验中,在压力不变时,小车在水平表面受到阻力的大小由接触面的粗糙程度决定,通过观察小车在水平面上运动的距离来反映阻力对小车运动的影响情况,这叫转换法,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(4)由表格数据可知,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车速度变化的越慢,小车运动的距离越远,因此可以推理,如果水平面光滑,小车运动时不受阻力作用,小车的速度将不再变化,一直做匀速直线运动。
(5)牛顿第一定律的内容: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。因实验中物体不可能完全不受力的作用,因此不可能直接得到该结论。牛顿第一定律是在实验的基础上推理出来的。
【针对训练2】(23-24九年级下·广西梧州·阶段练习)在探究“阻力对物体运动的影响”时,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车,如图甲所示。
(1)实验时要固定斜面,并将小车从同一斜面 (选填“同一”或“不同”)位置由静止释放;
(2)实验中,为了让小车在水平面上受到不同的阻力,采用的做法是改变水平面的 ;
(3)实验表明:水平表面越光滑,小车运动的距离就越 ,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(4)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做 运动;
(5)通过上面的探究,你认为图乙中的篮球,飞到空中最高点B点时,若它受到的一切外力同时消失,则篮球的运动是________(填选序号)。
A.静止 B.竖直匀速下落 C.水平向右匀速运动
【答案】(1)同一
(2)粗糙程度
(3)远
(4)匀速直线
(5)C
【详解】(1)本实验需要控制小车到达斜面底端的速度相同,所以应使小车从斜面的同一高度由静止滑下。
(2)实验中分别使用毛巾、棉布、木板三种材质接触面,使得接触面的粗糙程度不同,从而改变小车所受阻力大小。
(3)毛巾、棉布、木板对小车的阻力依次变小,而小车在各水平面上运动的距离依次变大,说明小车受到的阻力越小,运动的距离越远,速度减小得越慢。
(4)根据实验现象推理可知,若水平面绝对光滑,小车不受阻力,将做匀速直线运动。
(5)篮球飞到空中最高点B点时,速度沿水平向右方向,若它受到的一切外力同时消失,由牛顿第一定律知,篮球将水平向右做匀速直线运动。
考点2 惯性
【典例2】(23-24八年级下·山东淄博·期中)下列关于惯性的说法中,正确的是( )
A.物体的运动速度越大物体的惯性就越大,物体的质量越大物体的惯性就越大
B.运动员百米赛跑到终点不能立刻停下是由于惯性,运动员一旦停下惯性消失
C.地球上的物体没有受外力作用时有惯性,受到外力作用后惯性就被克服掉了
D.跳远运动员助跑后,飞身一跃,靠自身惯性,在空中继续前进,以提高成绩
【答案】D
【详解】A.物体的惯性大小只与物体的质量有关,与物体的运动速度无关,故A错误;
B.一切物体在任何情况下都具有惯性,运动员停下后也具有惯性,故B错误;
C.一切物体在任何情况下都具有惯性,不管物体有没有受外力作用都具有惯性,故C错误;
D.跳远运动员助跑后,飞身一跃,在空中能继续前进,是利用了自身惯性,可以保持原来较大的速度继续向前运动,从而跳得更远、提高成绩,故D正确。
故选D。
【针对训练1】(23-24八年级下·安徽滁州·期中)下列有关惯性的说法中,正确的是( )
A.宇航员进入太空后,惯性消失了
B.“辽宁号”航母行驶的速度越大,惯性越大
C.战斗机投入战斗前甩掉副油箱是为了减小自身的惯性
D.高铁列车刹车后失去动力还能向前行驶是因为受到惯性的作用
【答案】C
【详解】A.惯性大小只与物体的质量有关,宇航员进入太空后,仍具有惯性,故A错误;
B.惯性大小只与物体的质量有关,“辽宁号”航母行驶的速度变大,惯性大小不变,故B错误;
C.惯性大小与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,战斗机投入战斗前甩掉副油箱是为了减小自身的惯性,使其运动状态更容易改变,故C正确;
D.高铁列车刹车后失去动力还能向前行驶是因为它具有惯性,要保持原来的运动状态,故D错误。
故选C。
考点3 生活中的惯性现象
【典例3】(23-24八年级下·辽宁丹东·期中)如图所示,请你根据图中对话分析行驶中的公交车可能出现的情况:公交车突然 ,造成这种现象的原因是 。
【答案】 加速 人具有惯性
【详解】[1][2]由图中座位方向可知,车辆向左行驶。车前方的人碰到了后方的人,是因为车辆突然加速,人的下半身随车一起速度增大,上半身由于惯性要继续保持原来的运动状态,故人向后倾倒,碰到了后方的人。
【针对训练1】(2024·山东济南·一模)无人机飞行播种可以达到100亩/小时;不受地形限制,能大幅提高生产效率。如图所示,某无人机水平匀速向东飞行,从机上先后落下三个小球,若不计空气阻力,在地面上的人看到三个小球在空中的排列位置应是图中的( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】B
【详解】由于惯性,小球从飞机上落下后,水平方向保持原来的运动状态,则小球水平方向的位移相同,则小球在竖直方向保持一条直线,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【针对训练2】(23-24八年级下·四川宜宾·期中)(多选)小明坐在一辆沿平直铁轨行驶的动车中,向空中竖直抛出一包纸巾,纸巾下落后落在了他后方的乘客的身上,他慌忙进行道歉,并思考:此时动车的运动状态可能是( )
A.若小明面朝动车行驶方向,则动车可能正在加速
B.若小明面朝动车行驶方向,则动车可能正在减速
C.若小明背向动车行驶方向,则动车可能正在加速
D.若小明背向动车行驶方向,则动车可能正在减速
【答案】AD
【详解】A.若小明面朝动车行驶方向且动车加速,向上抛出的纸巾在竖直方向运动的同时由于惯性要以原来的速度向前运动,会落到他后方乘客身上,故A符合题意;
B.若小明面朝动车行驶方向且动车减速,向上抛出的纸巾在竖直方向运动的同时由于惯性要以原来的速度向前运动,会落到他前方乘客身上,故B不符合题意;
C.若小明背向动车行驶方向且动车加速,向上抛出的纸巾在竖直方向运动的同时由于惯性要以原来的速度向前运动,会落到他前方乘客身上,故C不符合题意;
D.若小明背向动车行驶方向且动车减速,向上抛出的纸巾在竖直方向运动的同时由于惯性要以原来的速度向前运动,会落到他后方乘客身上,故D符合题意。
故选AD。
1.(23-24八年级下·辽宁抚顺·期中)骑自行车刹车时,捏手闸的力越大,车就停得越快,这是利用增大 的方法来增大摩擦。骑车带人比一人骑行更难停下来,说明 越大惯性越大。
【答案】 压力 质量
【详解】[1]骑自行车刹车时,捏手闸的力越大,车就停得越快,这是在接触面粗糙程度一定时,利用增大压力的方法来增大摩擦。
[2]同一辆自行车,骑行速度相同,但骑车带人比一人骑行质量要大,停下来更困难,说明质量越大惯性越大。
2.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)如图所示,当向右匀速运动的小车遇到障碍物突然停止时,小车上竖直放置的物块(图中虚线的位置)倾倒方向画法正确的是图 (填“甲”或“乙”)。
【答案】乙
【详解】物块和小车一起向右做匀速运动,小车突然停下时,物块由于惯性还要保持原来较大速度向右运动,所以物块会向右倾斜,故图乙正确。
3.舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,这个过程中,舰载机的惯性 ,舰载机上飞行员的惯性 .(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”).
【答案】 不变 不变
【解析】略
4.(23-24八年级下·甘肃庆阳·期中)踢毽子起源于汉代,高承的《事物纪原》记载:“今时小儿以铅锡为钱,装以鸡羽,呼为毽子,三四成群走踢。”在如图所示的游戏中,踢出去的毽子最终会落到地面上,这是因为毽子受到 的作用。若竖直向上踢出的毽子飞到最高处后所受的外力全部消失,则毽子将处于 状态。
【答案】 重力 静止
【详解】[1]毽子受竖直向下的重力,踢出去的毽子最终会落到地面上,是因为毽子受到重力的作用。
[2]竖直向上踢出毽子飞到最高处时,向上的速度为0,若所受的外力全部消失,由牛顿第一定律可知,毽子将处于静止状态。
5.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)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
【详解】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。
6.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)如图所示为中国女宇航员王亚平在空间站中漂浮的情景。若王亚平向后蹬舱壁,她会向 (选填“前”或“后”)运动。她在运动过程中,其惯性大小 (选填“不变”或“变大”“变小”)。
【答案】 前 不变
【详解】[1]若王亚平向后蹬舱壁,因为力的作用是相互的,舱壁会给她一个向前的力,则她会向前运动。
[2]惯性是物体的性质,其大小只与物体的质量有关,故她在运动过程中,质量不变,其惯性大小不变。
7.(2024·西藏日喀则·一模)下列现象中,不能用惯性知识解释的是( )
A.司机开车时需要系安全带 B.运动员跳远时需要助跑
C.骑自行车时为了减速捏紧车闸 D.投出的铅球离开手后继续向前运动
【答案】C
【详解】A.系安全带,可在急刹车时,避免惯性带来的危害,故A不符合题意;
B.运动员跳远时,助跑可利用惯性使人继续向前运动一段距离,故B不符合题意;
C.骑自行车,减速时捏紧车闸,是为了在接触面的粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦,不能用惯性知识解释,故C符合题意;
D.投出的铅球由于惯性,要保持原来的运动状态继续向前运动,所以铅球离手后,继续前进,故D不符合题意。
故选C。
8.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)生活中蕴含着许多物理知识,下列事例分析正确的是( )
A.跳远运动员助跑后起跳是为了增大惯性
B.踢出去的足球继续运动,是由于受到惯性的作用
C.小明没有推动静止的汽车是由于推力等于摩擦力
D.打乒乓球时球拍对球有力的作用,球对球拍没有力的作用
【答案】C
【详解】A.跳远运动员助跑后起跳是利用惯性,但惯性的大小只与物体的质量有关,质量不变,惯性不变,助跑不会增大惯性,故A错误;
B.踢出去的足球继续运动,是由于足球具有惯性,惯性是物体的一种性质,不能说受到惯性的作用,故B错误;
C.小明没有推动静止的汽车,汽车处于平衡状态,所以受力平衡,此时推力等于摩擦力,故C正确;
D.由于物体间力的作用是相互的,所以打乒乓球时球拍对球有力的作用,球对球拍也有力的作用,故D错误。
故选C。
9.(23-24九年级下·甘肃张掖·期中)小刚自制了一个热气球,当气球以的速度匀速上升到某一高度时,从气球中落下一个小物体,此物体离开气球后( )
A.继续上升一段距离后再下落 B.立即竖直下落
C.以原有的速度匀速上升 D.无法判断
【答案】A
【详解】气球以10m/s的速度匀速上升到某一高度时,从气球中落下一个小物体,小物体在下落的前和气球以相同的速度向上运动,所以离开气球后,由于惯性,要继续上升一段距离,由于受到重力的作用,再下降,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.(2024·湖北襄阳·一模)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。
11.(24-25八年级上·辽宁沈阳·期中)两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确。
(1)使小车从斜面顶端由静止自由滑下,观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验,实验现象如图1所示。
①每次都使小车从斜面顶端由静止自由滑下,目的是使小车每次到达水平面时 相同;
②根据实验现象可以得出:小车受到的阻力越小,速度减小的越 (选填“快”或“慢”),运动的距离越 (选填“近”或“远”)。
(2)伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去。因此,物体运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。如图2是伽利略的实验和推理示意图,属于推理的是 (选填“甲”或“乙”)。
【答案】 初速度 慢 越远 不需要 甲
【详解】(1)[1]为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下,这种研究问题的方法是控制变量法。
[2][3]由实验知,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车滑行的距离越远,速度减小得越慢。
(2)[4]如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去,说明物体运动不需要力来维持。
[5]实际实验中存在阻力,小球不能到达原来的高度,故图乙是伽利略的实验示意图,由实验推理知若不受阻力,小球会上升到原来的高度,则图甲是伽利略的推理示意图。
12.(2024·新疆昌吉·模拟预测)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
【详解】(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。
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7.3 牛顿第一定律 惯性
一、牛顿第一定律
1.不同观点
(1)亚里士多德:要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤掉,物体就会停止运动。
(2)伽利略观点:物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了阻力。
2.探究运动和力的关系
【实验思路】在地球上,完全不受力的物体是没有的。但是,可以设法使一个运动着的物体在运动方向上受到的力逐步减小,研究它的运动情况,再进一步推想它不受力时的运动情况。
【实验设计】
(1)如图(a)所示,将小车从斜面某一高度处由静止释放,当小车运动到铺毛巾的水平木板上时,观测它运动的距离。
(2)如图(b)所示,将小车从斜面同一高度处由静止释放,当小车运动到铺纸板的水平木板上时,观测它运动的距离。
(3)如图(c)所示,将小车从斜面同一高度处由静止释放,当小车运动到铺玻璃板的水平木板上时,观测它运动的距离。
【获取与处理信息】
根据上述步骤进行实验,把小车在水平面上运动时受到的摩擦力情况和运动距离填入下表中。
【实验结论】
小车从同一高度由静止释放,水平面越光滑,小车受到的摩擦力就越小,小车运动的距离就越大。假如水平面对小车完全没有摩擦,小车将一直运动下去。
【反思与交流】
(1)转换法:用小车在水平面上运动距离的大小来反映阻力对物体运动的影响。
(2)控制变量法:控制小车到达水平面时的速度相同(在斜面同一位置由静止释放),只改变水平面的粗糙程度(在木板上铺上不同材料)
(3)科学推理法:根据实验结果推理得出,若水平面绝对光滑且足够长,则小车将在水平面上一直做匀速直线运动。
(4)小车在水平面上最终停下来的原因:受到阻力的作用。
(5)若小车最终冲出了木板,实验改进方法:①更换长度更长的木板;②降低小车在斜面上由静止释放的高度。
3.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。这就是著名的牛顿第一定律。
(2)理解
①该结论是在实验的基础上经过科学推理而概括出来的;
②力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因;
③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。原先静止的物体,不受力一直保持静止状态;原先运动的物体,不受力将保持匀速直线运动状态。
点拨 牛顿第一定律是物理学中一条基本定律,它揭示了力和运动状态的关系。牛顿第一定律说明力并不是维持物体运动的条件,而是改变物体运动状态的原因。在没有外力作用的情况下,物体的运动状态(静止或匀速直线运动)将保持不变。
二、惯性
1.惯性:物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律又被称为惯性定律。
2.对惯性的理解
(1)一切物体具有惯性;
(2)惯性是物体的一种属性质,不是力。所以不能说“受到惯性”、“惯性力”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”。
(3)惯性的大小与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,物体的运动状态越难改变。与物体是否受力、运动快慢无关。
三、生活中的惯性现象
在生活中,我们有时需要利用惯性,有时又要防止惯性带来的危害。
1.利用惯性
打保龄球时,保龄球被投出后,还能直奔球瓶,这是因为保龄球具有惯性,离开手时仍然保持原来的运动状态。
2.防止惯性带来的危害
行驶中的汽车突然刹车时,乘客的身体会向前倾;汽车突然开动时,乘客的身体会向后仰。原因是汽车突然刹车时,乘客的脚已随车慢下来,而身体的上部由于惯性要保持原来运动的状态,因此身体会向前倾。同理,汽车突然开动时,乘客的脚已随车开始运动,而身体的上部由于惯性要保持原来静止的状态,因此身体会向后仰。
3.解释惯性现象
一般步骤:(1)明确物体原来的运动状态;
(2)找出物体运动状态改变的部分;
(3)由于惯性保持原来的运动状态;
(4)得出结论。
考点1 牛顿第一定律
【典例1】(23-24八年级下·江苏无锡·期中)实心球是体育中考的测试项目之一、小华用力扔实心球,如图所示是实心球离手后在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),飞行过程中受到 个力的作用。由于受到 的作用,它会落到地面上。在Q点时如果所受的外力全部消失,实心球将 (静止/沿a方向运动/沿b方向运动/沿c方向运动)。
【针对训练1】(23-24八年级下·广东深圳·期中)在探究“阻力对物体运动的影响”时,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。让小车每次从斜面顶端处由静止自由滑下,改变水平面的粗糙程度,测量小车在水平面上滑行的距离,结果记录在下表中。
接触面
毛巾
棉布
木板
小车受到的阻力大小
大
较大
小
小车运动的距离s/cm
18.30
26.83
32.50
(1)实验时要固定斜面,每次实验均让小车从斜面顶端静止释放,目的是: ;
(2)如图,若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端,是否需要重做本实验以获取可靠的证据?答: (选填“需要”或“不需要”)
(3)在本实验中,“小车在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.A、B选项均正确
(4)由实验推理:如果水平面光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上 ;
(5)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 (选填“能”或“不能”)用实验直接验证。
【针对训练2】(23-24九年级下·广西梧州·阶段练习)在探究“阻力对物体运动的影响”时,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车,如图甲所示。
(1)实验时要固定斜面,并将小车从同一斜面 (选填“同一”或“不同”)位置由静止释放;
(2)实验中,为了让小车在水平面上受到不同的阻力,采用的做法是改变水平面的 ;
(3)实验表明:水平表面越光滑,小车运动的距离就越 ,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(4)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做 运动;
(5)通过上面的探究,你认为图乙中的篮球,飞到空中最高点B点时,若它受到的一切外力同时消失,则篮球的运动是________(填选序号)。
A.静止 B.竖直匀速下落 C.水平向右匀速运动
考点2 惯性
【典例2】(23-24八年级下·山东淄博·期中)下列关于惯性的说法中,正确的是( )
A.物体的运动速度越大物体的惯性就越大,物体的质量越大物体的惯性就越大
B.运动员百米赛跑到终点不能立刻停下是由于惯性,运动员一旦停下惯性消失
C.地球上的物体没有受外力作用时有惯性,受到外力作用后惯性就被克服掉了
D.跳远运动员助跑后,飞身一跃,靠自身惯性,在空中继续前进,以提高成绩
【针对训练1】(23-24八年级下·安徽滁州·期中)下列有关惯性的说法中,正确的是( )
A.宇航员进入太空后,惯性消失了
B.“辽宁号”航母行驶的速度越大,惯性越大
C.战斗机投入战斗前甩掉副油箱是为了减小自身的惯性
D.高铁列车刹车后失去动力还能向前行驶是因为受到惯性的作用
考点3 生活中的惯性现象
【典例3】(23-24八年级下·辽宁丹东·期中)如图所示,请你根据图中对话分析行驶中的公交车可能出现的情况:公交车突然 ,造成这种现象的原因是 。
【针对训练1】(2024·山东济南·一模)无人机飞行播种可以达到100亩/小时;不受地形限制,能大幅提高生产效率。如图所示,某无人机水平匀速向东飞行,从机上先后落下三个小球,若不计空气阻力,在地面上的人看到三个小球在空中的排列位置应是图中的( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【针对训练2】(23-24八年级下·四川宜宾·期中)(多选)小明坐在一辆沿平直铁轨行驶的动车中,向空中竖直抛出一包纸巾,纸巾下落后落在了他后方的乘客的身上,他慌忙进行道歉,并思考:此时动车的运动状态可能是( )
A.若小明面朝动车行驶方向,则动车可能正在加速
B.若小明面朝动车行驶方向,则动车可能正在减速
C.若小明背向动车行驶方向,则动车可能正在加速
D.若小明背向动车行驶方向,则动车可能正在减速
1.(23-24八年级下·辽宁抚顺·期中)骑自行车刹车时,捏手闸的力越大,车就停得越快,这是利用增大 的方法来增大摩擦。骑车带人比一人骑行更难停下来,说明 越大惯性越大。
2.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)如图所示,当向右匀速运动的小车遇到障碍物突然停止时,小车上竖直放置的物块(图中虚线的位置)倾倒方向画法正确的是图 (填“甲”或“乙”)。
3.舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,这个过程中,舰载机的惯性 ,舰载机上飞行员的惯性 .(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”).
4.(23-24八年级下·甘肃庆阳·期中)踢毽子起源于汉代,高承的《事物纪原》记载:“今时小儿以铅锡为钱,装以鸡羽,呼为毽子,三四成群走踢。”在如图所示的游戏中,踢出去的毽子最终会落到地面上,这是因为毽子受到 的作用。若竖直向上踢出的毽子飞到最高处后所受的外力全部消失,则毽子将处于 状态。
5.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)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”)。
6.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)如图所示为中国女宇航员王亚平在空间站中漂浮的情景。若王亚平向后蹬舱壁,她会向 (选填“前”或“后”)运动。她在运动过程中,其惯性大小 (选填“不变”或“变大”“变小”)。
7.(2024·西藏日喀则·一模)下列现象中,不能用惯性知识解释的是( )
A.司机开车时需要系安全带 B.运动员跳远时需要助跑
C.骑自行车时为了减速捏紧车闸 D.投出的铅球离开手后继续向前运动
8.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)生活中蕴含着许多物理知识,下列事例分析正确的是( )
A.跳远运动员助跑后起跳是为了增大惯性
B.踢出去的足球继续运动,是由于受到惯性的作用
C.小明没有推动静止的汽车是由于推力等于摩擦力
D.打乒乓球时球拍对球有力的作用,球对球拍没有力的作用
9.(23-24九年级下·甘肃张掖·期中)小刚自制了一个热气球,当气球以的速度匀速上升到某一高度时,从气球中落下一个小物体,此物体离开气球后( )
A.继续上升一段距离后再下落 B.立即竖直下落
C.以原有的速度匀速上升 D.无法判断
10.(2024·湖北襄阳·一模)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
11.(24-25八年级上·辽宁沈阳·期中)两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确。
(1)使小车从斜面顶端由静止自由滑下,观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验,实验现象如图1所示。
①每次都使小车从斜面顶端由静止自由滑下,目的是使小车每次到达水平面时 相同;
②根据实验现象可以得出:小车受到的阻力越小,速度减小的越 (选填“快”或“慢”),运动的距离越 (选填“近”或“远”)。
(2)伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去。因此,物体运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。如图2是伽利略的实验和推理示意图,属于推理的是 (选填“甲”或“乙”)。
12.(2024·新疆昌吉·模拟预测)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
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