第1讲 牛顿第一定律-【创新教程】2025年初升高物理衔接教材一本通

知识衔接篇 专题四　运动和力的关系 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 　　前面我们学习了怎样描述物体的运动,但是没有讨论物体为什么会做 这种或那种运动．要讨论这个问题,必须知道运动和力的关系．在力学中, 只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支,叫作运动学(kineＧ matics);研究运动和力的关系的分支,叫作动力学(dynamics)． 动力学知识在生产和科学研究中很重要,设计各种机器,控制交通工具,研究天体运动 等,都离不开动力学知识． 第１讲　牛顿第一定律 初中物理 高中物理 异同点 伽利略斜面 小车实验 伽利略理想 斜面实验 在本质和目的上是一致的,都想说明一个问题,物体的运动不需要力去 维持． 牛顿第一 定律 牛顿第一定律 在内容表述形式上是有所差别的,高中物理在内容表述上说“除非作用在 它上面的力迫使它改变这种状态”,更好的说明了力的作用 惯性 惯性 主要研究的是惯性的应用和防止,高中物理中还进一步阐述了影响惯性 大小的因素． 一、“伽利略斜面小车实验” 在这个实验中,每次让小车从斜面的同一高 度滑下,目的是让小车在进入水平表面时具 有相同的速度,这样才能比较小车在不同表 面运动的情况．如下图所示,是小车从斜面 上滑下后,在平面上最终停下的位置． 实验表明:平面越光滑,小车运动的距离 越远,这说明小车受到的阻力越小,速度 减小的越慢．如果小车不受阻力,小车将 一直运动下去． 二、牛顿第一定律 １．内容:一切物体在没有受到外力作用时, 总保持静止状态或匀速直线运动状态． ２．牛顿第一定律是在大量经验事实的基础 上,运用科学的推理的方法而概括出来 的规律,是一个非常重要的规律,是整个 力学的基础和出发点．所以它不能用实 验验证,因为任何物体都受到其他物体 的作用,但是它能经受住实践的检验． 三、惯性 定义:一切物体都有保持原来运动状态 不变的性质,我们把这种性质叫作惯性． 　　对力与运动关系的认识 １．亚里士多德:必须有力作用在物体上,物 体才能运动;没有力的作用,物体就要静 止在某个地方． ２．伽利略: (１)理想实验:让小球沿斜面从静止状态开 始运动,小球将“冲”上另一斜面．如果 没有摩擦,小球将到达原来的高度;减 小第二个斜面的倾角,小球仍将达到原 来的高度,但它要运动得远些;由此推 断,若将第二个斜面放平,小球将永远 运动下去．如图所示． 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ３７ 第二部分 伽利略理想实验的魅力不仅体现在实 验本身,更体现在实验的独特方法:在 实验事实的基础上,进行合理的假设、 外推． (２)结论:力不是维持物体运动的原因． ３．笛卡儿: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同一直 线运动,既不会停下来,也不会偏离原来 的方向． [例１]　如图是伽利略著名的斜面实验示 意图．让一个小球沿斜面从静止状态开 始运动,小球将到达原来的高度．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．当斜面变 为水平,小球要达到原有高度将永远运 动下去．下列说法正确的是 (　　) A．伽利略在光滑斜面上成功地完成了这 个实验 B．伽利略据这个实验推断出重力是维持 物体运动的原因 C．伽利略据这个实验推断出力是维持物 体运动状态不变的原因 D．伽利略据这个实验推断出物体的运动 不需要力来维持 [例２]　以下叙述符合史实的是 (　　) A．亚里士多德提出力的概念,并指出必 须有力作用在物体上,物体才能运动 B．伽利略提出力的概念,并利用理想实 验阐明力不是维持物体运动的原因 C．笛卡尔提出力的概念,他认为运动不 需要力来维持 D．牛顿提出力的概念,并揭示保持静止 或匀速直线运动状态是物体的固有 属性 　　牛顿第一定律 １．牛顿第一定律: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． ２．意义:揭示了运动与力的关系,即力不是 维持物体运动状态的原因,而是改变物 体运动状态的原因． ３．物体运动状态改变的三种情况: (１)速度的方向不变,大小改变． (２)速度的大小不变,方向改变． (３)速度的大小和方向同时改变． 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[注意]　物体做匀变速直线运动时运动状 态时刻在变,关键看速度是否变化,而不是 看加速度,实际上只要有加速度,物体的运 动状态就改变． ４．特别提醒: (１)牛顿第一定律描述的状态是一种理想状 态,它是在伽利略理想实验的基础上加以 科学推理和抽象得到的,不可能用实验直 接验证,因此牛顿第一定律不是实验定律． (２)牛顿第一定律的适用范围为惯性参考系． [例３]　关于牛顿第一定律,下列说法正确 的是 (　　) A．力是维持物体运动的原因,没有力的 作用物体将保持静止 B．物体的速度不断变化,表示物体必受 合外力的作用 C．物体如果向正北方向运动,其受外力 方向必须指向正北 D．伽利略支持力是维持物体运动的原因 的观点 [例４]　如图所示,楔形 物体 M 的各表面光滑, 上表面水平,放在固定 的斜面上．在 M 的水平上表面放一光滑 小球 m,然后释放 M,则小球在碰到斜面 前的运动轨迹是 (　　) A．沿斜面向下的直线 B竖直向下的直线 C．无规则的曲线 D．抛物线 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ４７ 物 理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识衔接篇 　　惯性与质量 １．惯性:物体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 定律也叫作惯性定律． ２．惯性与质量:决定物体惯性大小的物理 量是它的质量,质量大的物体惯性大． 说明惯性大小只由质量大小决定,与运 动形式无关． ３．惯性的“三性” 普遍性 一切物体皆有惯性,惯性是物体的固 有属性 相关性 惯性仅与物体的质量有关,与物体的 受力或运动情况等无关 唯一性 质量是惯性大小的唯一量度 ４．惯性的具体表现形式: (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． [例５]　关于惯性,下列说法中正确的是 (　　) A．同一汽车,速度越快,越难刹车,说明 物体速度越大,惯性越大 B．羽毛球可以快速拍打,是因为羽毛球 的惯性小的缘故 C．物体只有静止或做匀速直线运动时才 有惯性 D．已知月球上的重力加速度是地球上的 １ ６ ,故一个物体从地球移到月球惯性 减小为１ ６ [例６]　如图所示为月 球车示意图,当该月 球车分别在地面和 月面以相同的速率 行驶时,下面判断正确的是 (　　) A．在地面运动时的惯性较大 B．在月面运动时的惯性较大 C．速度大的时候惯性大 D．在地面和月面上运动时的惯性一样大 初中我们学习了牛 顿第一定律的基本 内容,你能说说它揭 示了物体运动遵循 怎样的规律 吗? 滑 冰运动员如果不用力,他会慢慢停下来． 这与牛顿第一定律矛盾吗? 　 　 [基础对点练] ▶[知识点一]　对力与运动关系的认识 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 １．(多选)伽利略在研究力和运动的关系 时,为了阐明自己的观点,设计了如图所 示的实验:让一个小球沿斜面从静止状 态开始运动,小球将“冲”上另一个斜面． 如果没有摩擦,小球将到达原来的高度． 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．由 此可以推断,当斜面最终变为水平面时, 小球要到达原有高度将永远运动下去． 下列说法中正确的是 (　　) A．伽利略的结论是“力不是维持物体运 动的原因” B．伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过 改进实验装置制作工艺实现 C．该实验充分证实了亚里士多德“力是 维持物体运动的原因”的观点 D．这种理想实验是依据逻辑推理把实际 实验理想化,从而揭示现象本质的研 究方法 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ５７ 第二部分 ２．(２０２５􀅰山西吕梁期末)伽利略的“理想 斜面实验”揭示了力与运动的关系．关于 伽利略的理想实验,下列说法正确的是 (　　) A．完全是想象的,没有以事实为基础 B．有一定的事实依据,但只是一种科学 的假设,不能反映事物本质 C．用现代实验手段可以验证伽利略的理 想实验 D．是以可靠事实为基础,经过科学抽象, 深刻反映自然规律的“实验” ３．(２０２５􀅰浙江绍兴期末)下列说法中正确 的是 (　　) A．伽利略认为力是维持物体运动的原因 B．牛顿认为力是改变物体加速度的原因 C．亚里士多德提出了动力学的第一条定 律—惯性定律 D．笛卡尔认为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 同一直线运动,既不会停下来,也不会 偏离原来的方向 ▶[知识点二]　牛顿第一定律 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 ４．(２０２５􀅰江苏淮安阶段练习)关于牛顿第 一定律,下列说法中正确的是 (　　) A．牛顿第一定律说明力是维持物体运动 的原因 B．惯性就是物体具有保持原来匀速直线 运动状态或静止状态的性质 C．由牛顿第一定律可知:物体受外力时, 运动状态一定改变 D．牛顿第一定律反映了物体受到外力时 的运动规律 ５．(２０２５􀅰河北沧州期末)关于力与运动的 关系,下列说法正确的是 (　　) A．物体只有受力才能维持原有的运动 状态 B．处于平衡状态的物体受到的合力为０ C．物体的速度为０时,物体受到的合力 也一定为０ D．向上抛出的物体在空中向上运动时, 肯定受到了向上的作用力 ６．(２０２５􀅰黑龙江哈尔 滨阶 段 练 习)２０２４ 巴黎奥运会上,中国 运动员郑钦文凭借 出色的表现,成功夺得女单网球奥运冠 军．在一次关键的对决中,郑钦文将高速 飞来的网球击打回去,网球在空中划出 一道优美的弧线,最终稳稳落入对方场 内,下列说法正确的是 (　　) A．球能被打飞回去,是因为有力维持物 体运动的状态 B．根据牛顿第三定律,网球对球拍的弹 力与球拍对网球的弹力是一对平衡力 C．球拍击打网球时,网球的惯性消失 D．根据牛顿第一定律,网球在被击打后, 如果网球受到的一切力都消失,则网 球将保持被击打后的速度做匀速直线 运动 ７．(２０２５􀅰湖南长沙阶 段练习)春秋时期齐 国人的著作«考工记 􀅰辀人篇»中有“马 力既竭,辀犹能一取 焉”的记载,意思是 马拉车的时候,马虽然对车不再施力了, 但车还能继续向前运动一段距离,关于 这一现象下列说法不正确的是 (　　) A．这个现象符合牛顿第一定律 B．马力既竭,辀犹能一取的原因是车具 有惯性 C．马对车不再施力了,车最终会停下来, 说明物体的运动需要力来维持 D．马对车不再施力了,车最终会停下来, 是因为受到阻力的作用 ８．(２０２５􀅰湖南长沙开学考试)小天站在水平 方向运动的滑板车上不再蹬地,滑板车最终 会停下来．下列说法正确的是 (　　) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ６７ 物 理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识衔接篇 A．滑板车停下来是因为没有动力维持运动 B．滑板车停下来是因为受到阻力的作用 C．滑板车的惯性随着速度的减小而减小 D．如果一切外力突然消失,滑行的滑板 车会马上静止 ▶[知识点三]　惯性与质量 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 ９．(２０２５􀅰辽宁葫芦岛期末)２０２４年１０月 ３０日,神舟十九号飞行乘组经历了静止 在地面、随火箭升空和安全顺利抵达中 国空间站三个过程．其中航天员王浩泽 是中国截至２０２４年唯一的女航天飞行 工程师,关于航天员王浩泽在不同地点 或状态下的惯性大小正确的是 (　　) A．在地面上静止时最大 B．在随火箭升空过程中最大 C．在中国空间站中最大 D．一样大 １０．(２０２５􀅰 云南昆明期 末)如图所示,工人施 工时发现锤头松动,便 用力将锤柄在地上撞 几下,锤头就紧紧套在 锤柄上．下列说法正确的是 (　　) A．运动过程中锤头的惯性变大 B．停止运动后锤头的惯性消失 C．锤头能紧紧套在锤柄上是利用了锤 头的惯性 D．锤头能紧紧套在锤柄上是利用了锤 柄的惯性 １１．(２０２５􀅰甘肃白银 期末)我国新能源 汽车行业正在加速 发展,其中纯电动公 交车的发展非常迅速,为百姓的出行带来 便利与舒适．纯电动公交车如图所示,关 于这种公交车,下列说法正确的是(　　) A．该公交车的速度越大,其惯性越大 B．该公交车上的乘客越多,整个公交车 (包括乘客)的惯性越大 C．该公交车行驶时的牵引力越大,其惯 性越大 D．当该公交车刹车时,由于惯性,在车 内原地向上起跳的乘客仍将落回起 跳点 １２．(２０２５􀅰北京顺义 阶段练习)一汽车 在路面情况相同的 公路上直线行驶, 下面关于车速、惯性、质量和滑行路程 的讨论正确的是 (　　) A．车速越大,它的惯性越大 B．质量越大,它的惯性越大 C．路程越大,它的惯性越大 D．车速越大,刹车后滑行的路程越长, 所以惯性越大 [能力提升练] １３．(２０２５􀅰内蒙古赤峰期末) 某同学为了取出如图所示 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,则 (　　) A．此同学无法取出羽毛球 B．该同学是在利用羽毛球的惯性 C．羽毛球筒向下运动过程中,羽毛球受 到向上的摩擦力才会从上端出来 D．羽毛球会从筒的下端出来 １４．(多选)如图所示,物体B在 气球 A 的带动下以速度v 匀速上升,运动到某一时刻, 连接 A和B的绳子断开,关 于A、B后来的运动情况正确 的是(不考虑空气阻力) (　　) A．A仍做匀速上升运动 B．A以初速度v变速上升 C．B做自由落体运动 D．B做竖直上抛运动 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ７７ 第二部分 [例２]　[解析]　物体的速度在某一时刻等于零,物体 不一定处于平衡状态,比如竖直上抛的物体到达最高 点时速度为零,但加速度不为零,不是平衡状态,故 A 错误;物体相对于另一物体保持静止,但如果相对地 面有加速度,则物体也不是处于平衡状态,故 B错误; 物体处于平衡状态,则物体所受合外力为零,物体所 受合力为零,物体一定处于平衡状态,故C、D正确． [答案]　CD [例３]　[解析]　当６N和７N的最大合力为８N,且方 向与原来８N 的力相反时,合力为零,故 A 正确;７N 和２N的最大合力为９N,故不可能与１０N的力的合力 为零,故B错误;７N和１N的最小合力为６N,与４N的 力不可能合力为零,故C错误;１０N 和８N 的合力最 小为２N,最大为１８N,可能与４N的力合力为零,故 D正确． [答案]　AD [例４]　[解析]　无人机做匀速直线运动,根据平衡条 件可知,空气对无人机的作用力与无人机的重力平 衡,则有F＝mg． [答案]　A [例５]　[解析]　受力分析如图 由平衡条件得,悬绳 AO 所受的拉力TA＝ G cos３７°＝ １２５N, 水平绳BO 所受的拉力TB＝Gtan３７°＝７５N． [答案]　１２５N,７５N 情境模型素养 提示:受重力和悬崖对它的作用力．重力方向竖直向 下、悬崖对它的作用力方向竖直向上,二力等大、反 向,合力为零． 智能衔接训练 １．(１)√　(２)×　(３)√　(４)× ２．D　[汽车刚启动的一瞬间有加速度,不是平衡状态, 故 A错误;物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间 有加速度,不是平衡状态,故B错误;运动员撑竿跳到 最高点的一瞬间有加速度,不是平衡状态,故 C错误; 停在斜面 上 的 汽 车 加 速 度 是 零,是 平 衡 状 态,故 D 正确．] ３．B　[处于平衡状态的物体,所受合力为零,物体处于 静止或匀速直线运动状态;速度为零,但是合力不一 定为零．] ４．ABD　[F１、F２、F３、F４ 的合力为零,则物体处于平衡 状态,所以A正确;F１、F２、F３ 的合力与F４ 大小相等, 方向相反,它们的合力为０,则物体处于平衡状态,所 以B正确; F１、F２ 的合力与F３、F４ 的合力大小相等,方向相反, 它们的合力才为０,所以C错误;D正确．] ５．D　[A 选项只受一个力,合力不为０,所以不会处于 平衡状态,故 A 错误;B选项受两个不在同一直线上 的力,合力不会为０,所以不会处于平衡状态,故 B错 误;C选项受三个不在同一直线上的力,在竖直方向 上合力不可能为０,即合力不会为０,所以不会处于平 衡状态,故C错误;D 选项受三个不在同一直线上的 力,有可能满足合力为０,所以有可能处于平衡状态, 故 D正确．] ６．A　[设坡面倾角为θ,根据平衡条件可知F＝mgsinθ ＜mg．] ７．B　[圆盘受外部大气的压力而被竖直压在墙上,则墙 对圆盘产生弹力;两力大小相等,为平衡力;挂上重物 后,由于物体有向下运动的趋势,则圆盘与墙面间产 生静摩擦力,只要所挂重物的重力不超过最大静摩擦 力,圆盘即会平衡,B正确．] ８．A　[将木块Ⅰ、Ⅱ与物资看成一个整体,整体处于平 衡状态,则水平方向合力为零,所以木块Ⅰ、Ⅱ与板车 之间的摩擦力大小相等方向相反,则摩擦力大小之比 为１∶１．] ９．B　[对垃圾桶受力分析如 图所示 根据垃圾桶水平方向受力 平衡可知,垃圾桶受到地面 的阻力大小为 f＝Fcos３０°＝２０×０．６N＝ １２N．] １０．D　[设 细 线 拉 力 大 小 为 T,水平地面对物块的支持 力为FN,物块所受摩擦力 为f,对物块进行受力分析可知,水平方 向 有f＝ Tcosθ,竖直方向有mg＝Tsinθ＋FN, 物体 刚 要 开 始 运 动,此 时 f＝μFN,联 立 可 得 T ＝ μmgcosθ＋μsinθ ．] １１．C　[对整体分析可知,水平方向有F＝f,水平风速 变小时,小明受到的摩擦力变小,故 A、B错误;对整 体竖直方向分析可知FN＋F浮 ＝G总 ,整体的重力和 浮力不变,则支持力不变,故C正确,D错误．] １２．解析:(１)雪橇受到重力、支持力、拉力和摩擦力,受 力示意图(也可以不画出F 的分力) (２)竖直方向平衡,有mg＝FN＋Fsin３７°, 水平方向平衡,有Ff＝Fcos３７°, 摩擦力与支持力的关系Ff＝μFN, 解得F＝８７．２N． 答案: (１) 　(２)８７．２N 专题四　运动和力的关系 第１讲　牛顿第一定律 高中知识衔接 [例１]　[解析]　伽利略斜面实验是一个理想化实验, 在现实生活中并不存在,不可能真正的完成,但此实 验是伽利略通过对现实生活中物体受力与运动规律 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ６１１ 物 理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 的分析设想出来的,具有现实意义,该实验说明了物 体的运动不需要力来维持,为牛顿第一定律的建立奠 定了基础．故 D正确,A、B、C错误． [答案]　D [例２]　[解析]　力的概念是牛顿提出的,并总结了牛 顿第一定律,揭示了保持静止或匀速直线运动状态是 物体的固有属性． [答案]　D [例３]　[解析]　根据牛顿第一定律的内容可以判断力 是改变物体运动状态的原因,不受力的物体将保持静 止或匀速直线运动状态,故 A 错误;物体的速度不断 变化,说明物体的运动状态在改变,物体必受到力的 作用,故B正确;物体如果向正北方向运动,如果是匀速 则不受力或受平衡力;如果是加速,所受合力向正北方 向;如果是减速,所受合力向正南方向,故C错误;伽利略 推翻了力是维持物体运动的原因的观点,提出力是改变 物体运动状态的原因的观点,故D错误． [答案]　B [例４]　[解析]　楔形物体 M 释放前,小球 m 受到重力 和支持力,两力平衡;楔形物体 M 释放后,由于小球 m 是光滑的,则小球 m 水平方向不受力,根据牛顿第一 定律知道,小球 m 在水平方向的状态不改变,即仍保 持静止状态,水平方向不发生位移．而竖直方向:楔形 物体 M 的支持力将小于小球 m 的重力,小球 m 将沿 竖直方向做加速运动,所以其运动轨迹为竖直向下的 直线． [答案]　B [例５]　[解析]　同一汽车,速度越快,越难刹车,不能 说明物体速度越大,惯性越大,因为质量是惯性的唯 一量度．故 A错误;羽毛球可以快速拍打,是因为羽毛 球的质量小,惯性小,运动状态容易改变的缘故．故 B 正确;物体的惯性与其所处的状态无关,决定于质量． 故C错误;同理,已知月球上的重力加速度是地球上 的１ ６ ,故一个物体从地球移到月球惯性不会发生变 化．故 D错误． [答案]　B [例６]　[解析]　惯性的大小与物体的质量有关,与物 体的运动的状态无关,所以当该月球车分别在地面和 月面 以 相 同 的 速 率 行 驶 时 质 量 不 变,所 以 惯 性 一 样大． [答案]　D 情境模型素养 提示:物体的运动不需要力来维持．不矛盾 智能衔接训练 １．AD　[当右侧斜面倾角变为０°时,忽略摩擦力的影 响,小球将一直运动下去,伽利略的结论是“力不是维 持物体运动的原因”,故 A 正确;没有摩擦,绝对光滑 的轨道,无论通过什么工艺都不能实现,故 B错误;亚 里士多德的观点是“力是维持物体运动的原因”,伽利 略的实验恰恰推翻了他的观点,故 C错误;伽利略理 想实验的本质是想象着把实际存在、影响物体运动的 摩擦力去掉,抓住事物的本质,这种依据逻辑推理把 实际实验理想化的思想,也是揭示现象本质的重要研 究方法之一,故 D正确．] ２．D　[伽利略的“理想斜面实验”中,当小球从第一个斜 面上某一高度滚下时,减小第二个斜面的倾角,小球 的高度几乎不变,但在第二个斜面上运动的距离越来 越大,据此推断出了当第二个斜面为水平面时,小球 会永远运动下去．但事实上他认为这种情况,是不可 能通过实验做出来的．一方面阻力永远存在,另一方 面第二个斜面也不可能做到无限长,因此伽利略的实 验结果是在一定的事实的基础上,经过逻辑推理得出 来的,这样的实验永远不可能通过实验手段来验证．] ３．D　[亚里士多德认为力是维持物体运动的原因;伽利 略由理想斜面实验,提出力不是维持物体运动的原 因,A 错误;牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动 状态的原因,也是产生物体加速度的原因,而不是改 变物体加速度的原因,B错误;牛顿在伽利略和笛卡尔 工作的基础上提出了动力学的第一条定律—惯性定 律,C错误;笛卡尔认为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同一直线运动,既 不会停下来,也不会偏离原来的方向,D正确．] ４．B　[牛顿第一定律说明力是改变物体运动的原因,A 错误;惯性就是物体具有保持原来运动状态不变的性 质,B正确;由牛顿第一定律可知:物体运动状态改变 时,物体一定受到外力的作用,但物体受到外力作用 时,运动状态不一定改变,比如物体受到平衡力作用 时,运动状态就保持不变,C错误;牛顿第一定律反映 的是物体不受外力或者合外力为零时的运动规律,D 错误．] ５．B　[物体不受力时,也可以保持原有的运动状态,故 A错误;物体处于平衡状态时物体受到的合力为０,故 B正确;物体的速度为０时,物体受到的合力不一定为 ０,如竖直上抛到最高点的物体,故 C错误;向上抛出 的物体,没有受向上的作用力,只受重力和空气阻力, 故 D错误．] ６．D　[球被打飞回去,是因为力是改变物体运动状态的 原因,故 A错误;根据牛顿第三定律,网球对球拍的弹 力与球拍对网球的弹力是一对作用力与反作用力．故 B错误;物体的惯性只由质量决定,与其他因素无关, 故C错误;根据牛顿第一定律,网球在被击打后,如果 网球受到的一切力都消失,则网球将保持被击打后的 速度做匀速直线运动．故 D正确．] ７．C　[马虽然对车不再施力了,但车还能继续向前运动 一段距离,说明车具有惯性,符合牛顿第一定律,故 A、B正确,不符合题意;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,故 C错误,符合题 意;马对车不再施力了,车最终会停下来是因为受到 阻力的作用,故 D正确,不符合题意．] ８．B　[滑板车停了下来是因为受到阻力的影响,物体的 运动不需要力来维持,因为当运动物体不受任何外力 时会保持匀速直线运动状态,故 A、D错误,B正确;惯 性的大小由质量决定,与速度无关,故C错误．] ９．D　[物体惯性的大小只与物体的质量有关,质量不 变,惯性不变．] １０．C　[惯性与运动状态无关只与质量有关,则锤头运 动过程和停止运动后惯性不变,故 A、B错误;锤头和 锤柄向下运动,锤柄撞击地面停止运动,锤头由于惯 性继续向下运动,锤头就紧紧套在锤柄上,故 C 正 确,D错误．] １１．B　[惯性只与质量有关,与牵引力大小及速度大小 均无关,选项 A、C错误,B正确;当该公交车刹车时, 由于惯性,在车内原地向上起跳的乘客将保持原来 的水平速度,落地后水平位移大于公交车的位移,则 将落到起跳点前方,选项 D错误．] １２．B　[质量是决定物体惯性大小的唯一量度、与物体 的速度、滑行的路程无关,质量大惯性大,故 B正确, ACD错误．] １３．B　[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,该同学是在利用羽毛球的惯性．] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ７１１ 参考答案 １４．BD　[对气球 A,因绳子断开后,浮力大于 A 的重 力,合力向上,所以 A的运动状态发生改变,故 A 错 误,B正确．物体 B与气球 A 整体匀速上升,说明气 球的浮力与 A、B的总重力等大反向;绳子断开后,由 于惯性,B仍有向上的速度,在重力作用下,B将做竖 直上抛运动,故C错误,D正确．] 第２讲　实验:探究加速度与力、质量的关系 高中知识衔接 [例１]　[解析]　(１)打点计时器的工作电源是交流电, 故 A错误,B正确;实验小车做匀变速运动即可,不需 要测量重物质量,故 C错误;实验需要测量纸袋上计 数点之间的距离,需要刻度尺,故 D正确． (２)将木板一端垫高以平衡小车受到的摩擦力,故 A 正确;设桶和砂质量为m,小车质量为 M,细线的拉力 为F＝Ma,mg＝(m＋M)a, 解得F＝M mgm＋M＝ mg １＋mM ,当m≪M 时,砂桶和砂的 总重力在数值上近似等于小车运动时受到的合外力, 故B 正确;实验装置探究小车加速度与质量间的关 系,故应保持小车受到的外力不变,改变小车的质量, 即砂桶及砂的总质量在实验过程中保持恒定,改变小 车的质量,故C错误,D正确． [答案]　(１)BD　(２)ABD [例２]　[解析]　(１)利用逐差法可知Δx＝aT２,根据图 乙数据代入解得a＝ x２－２x１ T２ ． (２)设小车的质量为 M,槽码的重力为G,如果合外力 一定时,加速度与质量成反比,则有G＝(m＋M)a,整 理得m＝G􀅰１a－M , 结合图像可知,此时b＝M,k＝G．即直线的斜率k等 于槽码的重力,在纵轴上的截距绝对值为b,等于小车 的质量． [答案]　(１) x２－２x１ T２ 　(２)槽码的重力　小车的质量 [例３]　[解析]　(１)电火花计时器使用２２０V 交流电 源,电磁打点计时器使用约８V 的交流电源,应选择 图乙中的a; (２)在平衡摩擦力时,小车前不悬挂轻质桶,小车后拖 着穿过打点计时器的纸带,B正确,A、C、D错误． (３)纸带上每５个点取一个计数点,相邻计数点间的 时间为t＝５T＝５f＝ ５ ５０s＝０．１s , 因匀变速直线运动某段中间时刻速度等于该段的平均速 度,可 知 小 车 在 D 点 速 度 大 小 为vD ＝ xAE－xAC ２t ＝ ６．５０－２．４０ ２×０．１ ×１０ －２m/s＝０．２１m/s． 根据逐差法可得a＝ xDF－xBD (２T)２ ＝４．９６－３．２０ ０．２２ ×１０－２ m/s２＝０．４４m/s２． (４)根据牛顿第二定律可知a＝FM ,可知外力F 一定 时,加速度a与小车质量的倒数１M 成正比,图像为过 原点的一条直线,故可以以加速度a为纵轴,以１M 为 横轴作图,C正确,A、B、D错误． [答案]　(１)a　(２)B　(３)０．２１　０．４４　(４)C 智能衔接训练 １．B　[电火花计时器应接２２０V 交流电源,A 错误;探 究加速度与力、质量的关系,使得拉力为小车受到的 合外力,应将长木板的一侧垫高,以平衡小车受到的 阻力,B正确;为减小实验的系统误差,槽码质量应远 小于小车质量,C错误;在探究加速度与力的关系时, 应控制小车和砝码质量,改变槽码的质量,多次实验． D错误．] ２．解析:在探究加速度a与质量m 的关系时,需要保持 小车所受作用力不变． 由aＧ１m 图像可知,图像是一条经过坐标原点的倾斜的 直线,说明加速度a与 １m 成正比,即小车的加速度a 与小车的质量m 成反比． 答案:所受作用力　反比 ３．解析:(１)用电火花计时器实验,使用电压为２２０V 交 流电源． (２)实验前,调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与轨 道保持平行,A正确;实验前,适当垫高轨道没有滑轮 的一端,使未被牵引的小车恰能拖着纸带匀速运动,B 正确;实验时,应先接通打点计时器的电源,再释放小 车,C正确;实验时,可通过增加小桶中的钩码的个数 来改变细绳对小车的拉力大小,但要满足小桶和钩码 的总质量远小于小车的质量,才能认为细绳的拉力近 似等于小桶和钩码所受总重力．规格５０g的钩码质量 太大,D错误． 答案:(１)C　(２)D ４．解析:(１)由于把钩码的重力当作小车受到的合外力, 故需要满足滑块的质量远大于钩码的质量; (２)根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速 度,故有vB＝ xAC ４T＝ (６．７０＋６．１９)×１０－２ ４×０．０２ m /s＝１．６m/s, 根 据 逐 差 法 求 加 速 度 可 得 a ＝ xCE－xAC １６T２ ＝ (７．２１＋７．７２－６．１９－６．７０)×１０－２ １６×０．０２２ m/s２＝３．２m/s２． (３)图线有横截距,说明小车受到一定外力时,加速度 依然为０,显然是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够． 答案:(１)需要　(２)１．６　３．２　(３)未能完全平衡摩 擦力 ５．解析:(１)为了使细线的拉力等于小车受到的合外力, 在操作前必须平衡摩擦力． (２)以小车为对象,根据牛顿第二定律可得F＝Ma, 以钩码为对象,根据牛顿第二定律可得mg－F＝ma, 联立可得F＝MmgM＋m＝ mg １＋mM , 可知为了使细线的拉力近似等于所挂钩码的重力,需 要满足钩码的质量远小于小车的质量． (３)小车做理想的匀加速直线运动,则 Δx＝xBC－xAB ＝xAB－xOA, 解得x１＝xOA＝４cm, 小车的加速度为a＝Δx T２ ＝２×１０ －２ ０．１２ m/s２＝２m/s２． (４)作出的aＧF 图像中,图线最后不是直线的原因是: 随着钩码个数的增加,使得钩码的总质量不满足远小 于小车的质量,细线拉力不再近似等于所挂钩码的 重力． 答案:(１)平衡摩擦力　(２)钩码的质量远小于小车的 质量　(３)４　２　(４)钩码的总质量不满足远小于小 车的质量 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ８１１ 物 理