内容正文:
(1)图1中轻绳AD 跨过定滑轮拉住质量为M1 的物体,
物体处于平衡状态,轻绳AC段的拉力
FTAC=FTCD =M1g,
图2中由FTEGsin30°=M2g,得FTEG=2M2g.
所以
FTAC
FTEG
=
M1
2M2
.
(2)图1中,三个力之间的夹角都为120°,根据平衡规律
有FNC=FTAC =M1g,方 向 和 水 平 方 向 成 30°,指 向 右
上方.
(3)图2中,根据平衡方程有FTEGsin30°=M2g,
FTEGcos30°=FNG,
所以FNG=
M2g
tan30°= 3M2g
,方向水平向右.
[答案] (1)
M1
2M2
(2)M1g 方向和水平方向成30°指
向右上方 (3)3M2g 方向水平向右
跟踪训练
1.B [甲物体是拴牢在O 点,且甲、乙两物体的质量相等,
则甲、乙绳的拉力大小相等,O 点处于平衡状态,则左侧
绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示
根据几何关系有180°=2β+α,
解得β=55°.故选B.]
[例2] B [由于物体受的水平推力为F=kt,由二力平
衡得,墙与物体间的压力FN=kt.当F 比较小时,物体受
到的摩擦力Ff 小于物体的重力G,物体将沿墙壁下滑,
此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力.由Ff=μFN 得,
滑动摩擦力Ff=μkt,当摩擦力Ff 大小等于重力G 时,
由于惯性作用,物体不能立即停止运动,物体受到的摩
擦力仍然是滑动摩擦力.随着摩擦力的增大,摩擦力将
大于重力,物体做减速运动直至静止,摩擦力将变为静
摩擦力,静摩擦力与正压力无关,跟重力始终平衡.]
跟踪训练
2.解析:水平推力F≤25N 之前,物体未动,物体受静摩
擦力FA=F.当F>25N后,FA 发生突变,变成滑动摩
擦力,其大小为FA滑 =μFN=μG=02×10N=2N.作
出图像如图所示.
答案:见解析图
[例3] [解析] 设绳AB 弹力为F1,绳AC弹力为F2,A
的受力情况如图,由平衡条件得
Fsinθ+F1sinθ-mg=0
Fcosθ-F2-F1cosθ=0
由上述两式得F= mgsinθ-F1
F= F22cosθ+
mg
2sinθ
令F1=0,得F 最大值
Fmax=
mg
sinθ=
40 3
3 N
令F2=0,得F 最小值Fmin=
mg
2sinθ=
20 3
3 N
综合得F 的取值范围为20 33 N≤F≤
40 3
3 N.
[答案] 20 33 N≤F≤
40 3
3 N
跟踪训练
3.C [当木板与水平面的夹角为45°时,
两物块刚好滑动,对 A 物 块 受 力 分 析
如图,沿斜面方向,A、B之间的滑动摩
擦力f1=μN=μmgcos45°,根据平衡
条件可知T=mgsin45°+μmgcos45°,
对B 物块受力分析如图,沿斜面方向,B
与斜面之间的滑动摩 擦 力f2=μN′=
μ3mgcos45°,根据平衡条件可知2mgsin45°=T+μmgcos
45°+μ3mgcos45°,两 式 相 加,可 得
2mgsin45°=mgsin45°+μmgcos45°+
μmgcos45°+μ3mgcos45°
解得μ=
1
5
,A、B、D 错 误,C 正 确.故
选 C.]
第四章 第1节
自主预习探新知
基础梳理
知识点1
1.运动 静止 维持 力的作用 速度 直线 方向
2.(1)相同 小球将永远运动下去 (2)维持物体运动的原因
知识点2
1.匀速直线运动 静止 2.改变
知识点3
1.匀速直线运动 静止 2.质量
自我检测
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√
2.(1)D [惯性是物体的固有属性,它指的是物体能够保
持原来的运动状态的一种性质,惯性的大小只与物体的
质量有关,与运动状态无关,故选 D.]
(2)从图(1)可以看出,乘客向前倾,说明乘客相对车厢
有向前运动的速度,所以汽车在减速.从图(2)可看出,
乘客向后倾,说明乘客有相对车厢向后运动的速度,说
明汽车在加速.
合作探究攻重难
探究1
探究导引
提示:这一问题,我们可以这样思考:如果足球不是在草
地上滚动,而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚
动,它将会滚出比草地上远得多的距离,这说明了由于
阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变,足球在
草地上滚动时所受阻力大,运动状态很快发生改变;足
球在水泥地 面 上 滚 动 时 所 受 阻 力 小,运 动 状 态 改 变 得
722
参考答案
慢,但终究还是要停下来.在盘带足球时,人对足球施加
力的作用,恰恰是起了使足球已经变小的运动速度再变
大的作用.自行车的例子也是同样的道理.
这两个例子都充分说明了阻力能使物体的运动状态发
生改变(物体的速度变小),动力也能使物体的运动状态
发生改变(物体的速度变大),即力不是维持物体运动的
原因,而是改变物体运动状态的原因.
[例1] C [若物体受的合力为零,可能处于静止或匀速
直线运动,A错误;物体运动不停止是因为惯性的原因,
运动不需要力来维持,B错误;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,故 C正确;由牛顿第
一定律可知,外力停止作用后,物体由于惯性会保持原
来的运动状态,故 D错误,故选 C.]
跟踪训练
1.D [力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动
的原因,故选项 A、B、C错误,D正确.]
探究2
探究导引
提示:锤与柄原来都处于运动状态,柄撞在凳子上受到
阻力作用,改变了它的运动状态,就停止了运动,锤头由
于惯性仍保持原来的运动状态,这样锤头就继续向前运
动紧套在锤柄上了.
[例2] C [一切物体都具有惯性,惯性的大小只与物体
的质量有关.惯性是物体本身的一种属性,与外界因素
(受力的大小以及所处的环境)及自身的运动状态无关,
故 A、D选项错误;静止的火车启动时,速度变化缓慢,是
因为火车的质量大,惯性大,而不是因为静止的物体惯
性大,B选项错误;乒乓球可以快速抽杀,是因为其质量
小,惯性小,在相同的力的作用下,运动状态容易改变,
故 C选项正确.]
跟踪训练
2.解析:在讨论人绊倒还是滑倒的过程中,要区分人各部
分的运动情况,所以决不能再将人看成质点,并对人各
部分运动情况分别讨论.人被绊倒时,首先是人的脚由
于受力而停止向前,而人的上半身由于惯性仍要前进,
所以人上半身向前趴着倒下.慢走的人,由于进入光滑
地面,脚所受阻力突然减小,脚速度加快,而人的上半身
由于惯 性 仍 将 维 持 原 来 较 慢 的 速 度,所 以 人 将 向 后
仰倒.
答案:见解析
课堂自测夯基础
1.A [牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础
上,根据逻辑推理得出的,是以实验为基础,但又不是完
全通过实验得出,故 A 正确;虽然在地球上不受力作用
的物体是不存在的,但牛顿第一定律给出了物体不受力
作用时的运动规律,是牛顿第二定律的基础,也为科学
的发展奠定了基础,故 B错误;牛顿第一定律表明物体
具有保持原来运动状态的性质,即惯性,惯性的大小与
物体的受力情况和运动情况均无关,故 C、D错误.]
2.ABC [亚里士多德根据现实经验得出的结论: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
要静止在一个地方,故 A 正确;意大利物理学家伽利略
根据“伽利略斜面实验”指出:在水平面上运动的物体之
所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故,故 B正确;
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,既不停下来也不偏离
原来的方向,故 C正确;牛顿第一定律是利用逻辑思维
对事 实 进 行 分 析 的 产 物,不 能 用 实 验 直 接 验 证,故 D
错误.]
3.A [铜球在较小倾角斜面上的运动情况,发现铜球做的
是匀变速直线运动,且铜球加速度随斜面倾角的增大而
增大,倾角最大的情况就是90°时,这时物体做自由落体
运动,由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直
线运动.]
4.A [明代冯梦龙的«醒世恒言»中“临崖立马收缰晚,船
到江心补漏迟”是由于惯性,故 A 正确;“红军不怕远征
难,万水千山只等闲”描述红军到过很多有山有水的地
方,与惯性无关,故 B 错误;唐代高骈的«山亭夏日»中
“水晶帘动微风起,满架蔷薇一院香”是分子运动,与惯
性无关,故 C错误;唐代李白的«望天门山»中“两岸青山
相对出,孤帆一片日边来”与惯性无关,故 D错误.]
5.C [采用了大功率的发动机后,一级方程式赛车的速度
甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度,不是由于使小
质量的物体获得大惯性,而是由于功率增 大 的 缘 故,A
错误;射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也
穿不透,是由于速度减小了,不是由于惯性减小了,子弹
的惯性没有变化,B错误;货运列车运行到不同的车站
时,经常要摘下或加挂一些车厢,质量改变了,它的惯性
也会改变,C正确;摩托车转弯时,车手一方面要控制适
当的速度,另一方面要将身体稍微向里倾斜,防止侧滑,
而人和车的惯性并没有改变,D错误.]
第2节
自主预习探新知
基础梳理
知识点1
1.水平木板 槽码 2.(1)质量不变 拉力 拉力 (2)
拉力不变 质量 质量
知识点2
1.天平 2.2x
t2
纸带上
x1
x2
=
a1
a2
3.替代
自我检测
1.D [探究加速度与力、质量的关系时,先使质量不变,研
究加速度与力的关系;再使受到的拉力不变,研究加速
度与质量的关系;最后总结出加速度、力和质量三者之
间的关系.所以,只有选项 D正确.]
2.BD [由图像知F 相同时,对应的加速度大小关系为a1
>a2>a3,根据F 相同时,加速度与质量成反比知,m1<
m2<m3.]
3.A [题中m1 和 m2 是车中砝码的质量,决不能认为是
小车的质量.本题中只说明了两小车是相同的,并未告
诉小车的质量是多少.当m1=m2 时,两车加砝码后质量
仍相等,若 F1=2F2,则a1=2a2,由x=
1
2at
2 得x1=
2x2,A对,B错;当m1=2m2 时,无法确定两车加砝码后
的质量关系,两小车的加速度关系也就不清楚,故无法
断定两车的位移关系,C、D错.]
合作探究攻重难
探究1
[例1] [解析] (1)对于盘及盘中砝码,有mg-T=ma;
对于小车,有 T=Ma,联立 可 得a= mgm+M
,T= MM+m
mg,只有当m≪M 时,才可认为T≈mg.
(2)补偿阻力时,先去掉盘、盘中砝码和细线,只让小车
在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动,当小车能匀
速运动时,重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡,故 A
不正确;调好后,当再次改变小车质量时,无需再补偿阻
力,B正确;实验时,要先接通打点计时器的电源,使打点
计时器正常工作,再释放小车,C不正确;小车的加速度
是通过处理纸带确定的,D不正确.
822
物理必修第一册
第1节 牛顿第一定律
学习目标 核心素养
1.知道伽利略的理想实验及其推理过程,知道
理想实验是科学研究的重要方法.(难点)
2.理解牛顿第一定律的内容及意义.(重点)
3.明确惯性的概念,会解释有关的惯性现象.
(难点)
[基础梳理]
[知识点1] 理想实验的魅力
1.力与运动关系的不同认识
代表人物 主要观点
亚里士多德
必须有力作用在物体上,物体
才能 ;没有力的作用,
物体就要
伽利略
力不是 物体运动的
原因
笛卡儿
如果运动中的物体没有受到
,它将继续以同
一 沿同一 运
动,既不停下来也不偏离原来
的
2.伽利略的斜面实验
(1)理想实验:让小球沿一个斜面从静止状态
开始向下运动,再让小球冲上第二个斜面,
如果没有摩擦,无论第二个斜面的倾角如
何,小球达到的高度 .若将第二个
斜面放平, .
(2)实验结论:力不是 .
[知识点2] 牛顿第一定律
1.内容:一切物体总保持 状
态或 状态,除非作用在它上面的
外力迫使它改变这种状态.
2.力和运动的关系:力不是维持物体运动状态的
原因,而是 物体运动状态的原因.
[知识点3] 惯性与质量
1.惯性:物体具有保持原来
状态或 状态的性质叫作惯性.
2.惯性的量度: 是物体惯性大小的唯
一量度.
[自我检测]
1.思维辨析
(1)伽利略的理想实验是不科学的假想实验.
( )
(2)笛卡儿认为若没有力作用,物体的运动状
态就不会改变. ( )
(3)速度越大的物体,惯性越大. ( )
(4)伽利略认为,没有力作用在物体上,它就不
能运动. ( )
011
物理必修第一册
(5)力无法改变物体的惯性. ( )
(6)牛顿认为力的真实效应总是改变物体的速
度,而不是使物体运动. ( )
2.基础理解
(1)如图为我国女子冰壶队的比赛画面,冰壶
惯性的大小取决于冰壶的 ( )
A.位置 B.速度 C.受力 D.质量
(2)请根据图中的情景,说明车子所处的状态,
并对这种情景做出解释.
对牛顿第一定律的理解
◆[探究导引]
在足球场上,为了不使足球停下来,运动员
带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球(如
图甲).又如为了不使自行车减速,总要不断
地用力蹬脚踏板(如图乙).这些现象不正说
明了运动需要力来维持吗? 那为什么又说
“力不是维持物体运动的原因”?
◆[探究归纳]
1.牛顿第一定律的物理意义
(1)揭示了力与运动的关系
①力是改变物体运动状态的原因:物体受
力的作用,它的运动状态就一定发生改变,
并且产生加速度.
②力不是维持物体运动的原因:物体若不
受力,它将做匀速直线运动或者保持静止
状态.
(2)揭示了一切物体都具有的一种属性———惯
性,所以牛顿第一定律也叫惯性定律.
2.物体运动状态改变的三种情况
(1)速度的方向不变,只有大小改变.(物体做
直线运动)
(2)速度的大小不变,只有方向改变.(物体做
匀速曲线运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变.(物体做
变速曲线运动)
[特别提醒]
(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力
作用时的状态,与物体所受合外力为零是
等效的.
(2)牛顿第一定律不是实验定律,它是在理想
实验的基础上总结得出的.
(3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的
运动,在非惯性参考系中不适用.
111
第四章 运动和力的关系
[例1] 根据牛顿第一定律下列说法中正确
的是 ( )
A.静止或匀速直线运动的物体,一定不受
任何外力作用
B.物体运动不停止是因为受到力的作用
C.要改变物体运动状态,必须有外力作用
D.外力停止作用后,物体由于惯性会很快
停下来
思路引导:
牛顿第
一定律
→
不受力时静止或
匀速直线运动
→
受力时状
态改变
[尝试解答]
[规律方法] 牛顿第一定律巧应用
(1)由“因”索“果”:在判断力与运动之间的关
系时,一定要把握准牛顿第一定律的含
义,即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.
(2)由“果”索“因”: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的
作用,所以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.
(3)应用步骤:应用牛顿第一定律解释有关现
象时,一要看物体原来的运动状态,二要
看物体现在的受力情况及所受合力是否
为零,最后判断由于物体具有惯性将会出
现的现象.
◆[跟踪训练]
1.如图所示,小明用水平方向
的力推一木箱.小明发现:
用力推时,木箱才能运动;
撤去推力,木箱便停下来.有四位同学对此过
程发表了自己的看法,你认为正确的是 ( )
A.木箱的运动需要力来维持
B.木箱由静止到运动需要力的作用,由运
动到静止不需要力的作用
C.撤去推力,木箱停下来是木箱具有惯性
的表现
D.撤去推力,木箱停下来是由于摩擦力的
作用
对惯性概念的理解
◆[探究导引]
锤头松了,把锤柄的一端在凳子上撞击几
下,锤头就套紧了,为什么? 试解释其中的
原因.
◆[探究归纳]
1.惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有
惯性.
(2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位
置均无关.
(3)质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越
大,惯性越大.
2.惯性与力的关系
(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性
质,因此说“物体受到了惯性作用”“产生了
惯性”,“受到惯性力”等都是错误的.
(2)力是改变物体运动状态的原因,惯性是维
持物体运动状态的原因.力越大,运动状态
越易改变;惯性越大,运动状态越难改变.
(3)惯性与物体的受力情况无关.
3.惯性与速度的关系
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量,是矢
量,惯性是物体本身固有的性质,其大小仅
由物体质量决定.
211
物理必修第一册
(2)一切物体都有惯性,和物体是否有速度及
速度的大小均无关.
4.惯性与惯性定律的关系
(1)惯性不是惯性定律,惯性没有条件限制,是
物体的一种固有属性.
(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动
所遵守的一条规律.
[特别提醒]
(1)在不受力(或合外力为零)的条件下,惯性
表现为保持原来的运动状态.
(2)在受力条件下,惯性表现为运动状态改变
的难易程度.质量越大,惯性越大,运动状
态越难改变.
[例2] 关于物体的惯性,下列说法中正确
的是 ( )
A.运动速度大的物体不能很快地停下来,
是因为物体的速度越大,惯性也越大
B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为
静止的物体惯性大的缘故
C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的
惯性小
D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性
思路引导:一切物体在任何状态下都有惯
性,其大小取决于物体的质量,和其他因素
无关.
[尝试解答]
[规律方法] 惯性理解两注意
(1)注意一个“一切”,即一切物体具有惯性;
(2)注意一个“唯一”,即质量是惯性大小的
“唯一”量度.
◆[跟踪训练]
2.请你用惯性的知识来解释一下为什么在足
球场上奔跑的人被绊倒时是向前趴着倒下,
而在雪地上慢走的人滑倒时,则多是向后仰
着摔倒(如图)?
◆[课堂小结]
易错点:不能正确理解惯性的含义而出错
[案例] 歼击机在进入战斗状态时要扔掉副
油箱,这样做的目的是 ( )
A.减小重力,使运动状态保持稳定
B.减小惯性,有利于运动状态的改变
C.减小质量,增大速度
D.增大速度,使运动状态易于改变
[错选] CD
[错因分析] 初学者往往从速度角度考虑
问题,认为扔掉副油箱,减小质量的目的是
增大速度.从而错选CD.
[正解] 衡量战斗机性能的重要指标是其
机动性,也就是运动状态改变的难易程度.
扔掉副油箱,减小质量,减小战斗机的惯性,
有利于运动状态的改变,选项B正确.
[答案] B
[素养警示] 惯性是物体保持原来的匀速直
线运动状态或静止状态的性质,与物体是否
受力无关.与物体的速度大小无关.
311
第四章 运动和力的关系
1.(牛顿第一定律的理解)关于牛顿第一定律,
下列说法中正确的是 ( )
A.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进
行分析的产物,不可能用实验直接证明
B.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿
第一定律的建立毫无意义
C.牛顿第一定律表明,物体只有在不受外
力作用时才具有惯性
D.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或
做匀速直线运动时才具有惯性
2.(多选)(力与运动的关系)关于古代先贤们
对力与运动关系的探究史实,下列说法正确
的是 ( )
A.亚里士多德根据直接经验得出物体的运
动需要有力来维持
B.伽利略认为在水平面上运动的物体之所
以会停下来是由于受到摩擦力的作用
C.笛卡尔认为如果运动物体不受任何力的
作用,它将继续以同一速度沿同一直线
运动
D.牛顿提出了惯性定律,用实验直接验证
了不受力的物体会保持匀速直线运动状
态或静止状态
3.(伽利略斜面实验)伽利略研究变速运动规
律时做了著名的“斜面实验”:他测量了铜球
在较小倾角斜面上运动的位移和时间,发现
位移与时间的平方成正比,增大斜面倾角,
该规律仍然成立.于是,他外推到倾角为90°
的情况,得出结论 ( )
A.自由落体运动是一种匀变速直线运动
B.力是使物体产生加速度的原因
C.力不是维持物体运动的原因
D.物体具有保持原来运动状态的惯性
4.(惯性的理解)中华民族的优秀文化博大精
深,其中古典诗词是优秀文化的代表,从物
理角度看古诗词会发现别有一番韵味.下面
四句诗词中涉及惯性知识的是 ( )
A.明代冯梦龙的«醒世恒言»中“临崖立马
收缰晚,船到江心补漏迟”
B.毛泽东的«长征»中“红军不怕远征难,万
水千山只等闲”
C.唐代高骈的«山亭夏日»中“水晶帘动微
风起,满架蔷薇一院香”
D.唐代李白的«望天门山»中“两岸青山相
对出,孤帆一片日边来”
5.(惯性的应用)对一些实际生活中的现象,某
同学试图从惯性角度加以解释,其中正确的
是 ( )
A.采用大功率的发动机后,某些一级方程
式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋
桨飞机的速度.这表明通过科学手段能
使小质量的物体获得大的惯性
B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离
后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯
性小了
C.货运列车运行到不同的车站时,经常要
摘下或 加 挂 一 些 车 厢,这 会 改 变 它 的
惯性
D.摩托车转弯时,车手一方面要控制适当
的速度,另一方面要将身体稍微向里倾
斜,通过调控人和车的惯性达到安全行
驶的目的
学习至此,请完成第四章第1节
411
物理必修第一册