内容正文:
2025-2026学年沪科版版八年级物理
《第七章力与运动第一节牛顿第一定律》精品讲义
(
一.
学习
目标
1.通过实验探究与科学推理,认识牛顿第一定律的内容,理解力与运动的本质关系。
2.知晓牛顿第一定律的得出是基于实验事实和科学推理的结合,体会理想实验法的科学价值。
3.了解惯性的概念,能运用惯性解释生活中的常见现象,区分惯性与惯性定律的不同。
4.培养严谨的科学态度,通过物理学史的学习,认识人类探索力与运动关系的曲折过程。
)
(
二.重点难点
(一)重点
1.牛顿第一定律的实验探究过程(控制变量法、理想实验法的应用)。
2.牛顿第一定律的核心内容及意义(力是改变物体运动状态的原因)。
3.惯性的概念及生活中惯性现象的解释。
(二)难点
1.摆脱
“
力是维持物体运动的原因
”
的错误认知。
2.理解理想实验法的推理过程(从有阻力到无阻力的逻辑推导)。
3.准确区分惯性(物体的固有属性)与惯性定律(物体不受力时的运动规律)。
)
三.课前预习
1.古代学者亚里士多德认为,物体的运动需要______来维持,不受力的物体将保持______状态。
2.意大利物理学家伽利略通过理想实验提出质疑:运动的物体如果不受其他力的作用,将会______,即物体的运动______(需要/不需要)力来维持。
3.牛顿在伽利略等人的研究基础上,总结得出牛顿第一定律: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。
4.任何物体都有保持原来______或______状态的性质,这种性质叫做惯性,因此牛顿第一定律也被称为______。
5.力的作用效果不是维持物体的运动,而是______物体的运动状态。
四.课堂探秘
(一)情景导入
你观察并思考过下列现象吗?对静止的木箱施加水平方向的推力,木箱沿着水平方向运动;撤去推力后,木箱停了下来。用钉锤敲击铁钉,铁钉向下运动;停止敲击,铁钉就停止向下运动。
物体运动需要力维持吗?本节我们将学习力和运动之间的关系。
(二)牛顿第一定律
1.历史追溯
人类对力与运动关系的研究,经历了从直观经验到科学推理、从错误认知到规律确立的漫长过程,核心历程如下:
(1)亚里士多德的直观论断(公元前4世纪)
古希腊学者亚里士多德通过观察生活现象提出:力是维持物体运动的原因。他认为,运动的物体若不再受力,就会停止运动;要使物体持续运动,必须持续施加力的作用。这一观点符合人们的日常直观经验,因此被奉为权威结论,统治了近2000年。
(2)伽利略的理想实验反驳(17世纪初)
伽利略质疑亚里士多德的观点,设计了斜面理想实验:让小球沿一个斜面从静止滚下,再冲上另一个斜面。他发现,斜面越光滑,小球上升的高度越接近初始高度;由此推理,若斜面绝对光滑且变为水平面,小球将不受阻力,会一直做匀速直线运动。这一结论表明:物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。伽利略的贡献在于将实验与逻辑推理结合,开创了研究物理问题的科学方法。
(3)笛卡尔的补充完善(17世纪中期)
笛卡尔在伽利略研究的基础上进一步拓展,指出:如果运动的物体不受任何力的作用,不仅速度大小不变,运动方向也不会改变,将沿原来的方向做匀速直线运动。这一补充完善了物体不受力时的运动规律描述。
(4)牛顿的规律总结(1687年)
牛顿在伽利略、笛卡尔等人的研究成果上,通过归纳与总结,提出了牛顿第一定律(惯性定律):一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。该定律彻底厘清了力与运动的关系,明确了力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因,标志着人类对力与运动关系的研究进入了科学规律的阶段。
时间
代表人物
核心观点
研究方法/意义
公元前4世纪
亚里士多德
力是维持物体运动的原因;不受力的物体将静止
基于日常直观经验总结,观点统治近2000年
17世纪初
伽利略
物体的运动不需要力来维持;若水平面绝对光滑,运动的物体将做匀速直线运动
设计斜面理想实验,将实验事实与科学推理结合,推翻传统错误观点
17世纪中期
笛卡尔
运动的物体不受力时,速度大小和运动方向都不会改变,将沿原方向匀速直线运动
补充完善伽利略的研究,明确物体不受力时运动方向的稳定性
1687年
牛顿
一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变这种状态(牛顿第一定律)
归纳伽利略、笛卡尔等人的研究成果,确立力与运动的科学规律,明确力是改变物体运动状态的原因
2.探究活动:阻力对物体运动的影响
(1)运动的物体最终会停下来,是因为受到了阻力的作用。阻力大小会影响物体运动的距离吗?
(2)猜想与假设:阻力越小,物体在水平面上运动的距离越远,速度减小得越慢。
(3)实验器材:斜面、小车、长木板、毛巾、棉布、刻度尺。
(4)实验设计:
①控制变量:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放。
②改变变量:水平接触面的粗糙程度(毛巾→棉布→长木板),对应阻力大小关系为:毛巾>棉布>长木板。
③测量对象:小车在不同水平面上滑行的距离。
(5)实验现象与结论
接触面
阻力大小
小车滑行距离
速度减小快慢
毛巾
大
最短
最快
棉布
中
中等
中等
长木板
小
最长
最慢
结论:接触面越光滑,阻力越小,小车滑行距离越远,速度减小得越慢。
(6))科学推理:如果水平面绝对光滑(完全不受阻力),小车将不受任何力的阻碍,速度不会减小,会一直沿水平方向做匀速直线运动(这一结论无法通过实际实验验证,是基于实验现象的合理推理,即理想实验法)。
(7)实验方法总结:
①控制变量法:控制初速度等无关变量,只改变阻力大小这一自变量。
②理想实验法:基于实际实验现象,忽略次要因素(阻力),推理得出理想状态下的结论,是物理学中重要的研究方法
3.牛顿第一定律的深度解读
(1)牛顿第一定律内容:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变这种状态。
(2)成立条件:物体不受外力作用(包括两种情况:①完全不受任何力;②受到的多个力相互平衡,合力为零)
(3)核心含义:“总保持”:表示物体的运动状态具有稳定性,不受外力时不会主动改变。“静止状态或匀速直线运动状态”:取决于物体原来的运动状态——原来静止的物体保持静止,原来运动的物体保持匀速直线运动(速度大小和方向都不变)。
(4)力与运动的关系:牛顿第一定律推翻了亚里士多德的错误观点,明确了“力是改变物体运动状态的原因,而非维持物体运动的原因”。例如:推箱子时,推力是改变箱子静止状态的原因;箱子运动后如果不受推力和阻力,会一直匀速运动。
(三)惯性的全面理解
1.定义:一切物体都有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质,这种性质叫做惯性。
2.特点:
(1)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都具有惯性(无论物体是静止还是运动、受力还是不受力)。
(2)本质属性:惯性是物体本身固有的性质,不是力,不能说“物体受到惯性”“惯性的作用”,只能说“物体具有惯性”。
(3)影响因素:惯性的大小只与物体的质量有关(本知识点不涉及质量属性,只需明确惯性是固有属性即可)。
3.实例分析:
(1)击打硬纸片实验
如图所示,将硬币,硬纸片叠放在玻璃杯上,用手指沿水平方向迅速击打硬纸片,
硬币会随硬纸片飞出吗?请解释该现象。
(2)安全带的作用
4.生活中的惯性现象及应用
(1)利用惯性:跳远运动员起跳前助跑、紧固锤头(敲击锤柄下端使锤头套紧)、掷铅球时的投掷动作。
(2)防止惯性危害:汽车驾驶员系安全带、车辆行驶时保持安全车距、雨雪天气减速慢行。
5.惯性与牛顿第一定律的关系
(1)牛顿第一定律揭示了物体具有惯性的本质,因此牛顿第一定律也被称为惯性定律。
(2)区别:惯性是物体的固有属性;牛顿第一定律是描述物体不受外力时的运动规律。
【经典例题】
例1.2025年北京亦庄半程马拉松首次实现人形机器人与人类同场竞速,若机器人在匀速奔跑时所有外力突然消失,它将( )
A. 立即停止 B. 速度逐渐减小 C. 沿原方向做匀速直线运动 D. 改变运动方向
例2.古诗“沉舟侧畔千帆过”中,帆船前进时若突然不受任何外力,帆船将( )
A. 立即停止 B. 继续沿原方向匀速直线运动
C. 慢慢减速 D. 向一侧倾倒
例3在学习牛顿第一定律的时候,我们做了如图所示实验,下列有关叙述正确的是( )
A. 每次实验时,小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
B. 根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
C. 实验表明,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越近
D. 实验中运动的小车会停下来,说明力能改变物体的运动状态
例4.如图人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上。下列说法正确的是( )
A.锤柄停止运动时惯性消失
B.锤柄停止运动时,锤头受到惯性作用,所以套的更紧了
C.锤柄突然停止时,锤头由于惯性继续向下运动,所以套的更紧了
D.锤柄突然停止时,锤头的惯性突然变大,这样就会牢牢套在锤柄上
例5.清华附中永丰学校开展“每天奔跑半小时”课间跑步活动,学生匀速跑步时若所有外力突然消失,将( )
A. 立即停下 B. 继续沿跑道匀速直线运动 C. 速度逐渐减小 D. 向前倾倒
例6.临汾市新华中学趣味运动会的“袋鼠跳”项目中,学生套着麻袋跳跃时,若麻袋突然脱落且所有外力消失,学生将( )
A. 立即静止 B. 保持脱落时的速度匀速运动 C. 加速下落 D. 减速运动
例7.2025年北京亦庄半程马拉松中,人形机器人“天工”匀速奔跑时,若所有外力突然消失,它将____;这一现象遵循______定律,该定律揭示了______是改变物体运动状态的原因。
例8.古诗“沉舟侧畔千帆过”中,帆船在江面匀速航行时,若所有外力突然消失,帆船将______;这符合______定律,该定律又称______定律。
例9.课间跑步时,学生匀速前进时若所有外力突然消失,将______;这一现象遵循______定律,该定律的成立条件是______。
例10.体育课跳远练习中,运动员起跳前助跑是为了利用______;若起跳后所有外力突然消失,运动员将______;这说明力不是______物体运动的原因。
例11.在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板等),如图所示。
(1)让小车自斜面顶端由静止开始滑下,必须让同一小车从同一斜面的 滑下后,观察在不同表面上小车运动的 。
(2)结论:小车在水平面上运动,平面越光滑,小车受到的阻力越 ,小车运动的距离越 (选填“长”或“短”)。
(3)推理:如果运动物体不受力,它将永远做 。
五.课堂检测
(一).选择题
1.2025年F1收官站中,诺里斯创下极速纪录,若赛车在高速行驶时所有外力突然消失,下列说法正确的是( )
A.赛车会立即静止 B. 赛车将保持原速度匀速直线前进
C.赛车会因惯性立即减速 D. 赛车的运动状态会不断改变
2.2026年美加墨世界杯分组抽签结束,足球比赛中运动员将足球踢出后,足球仍能继续向前飞行,原因是( )
A.足球受到向前的推力 B. 足球具有惯性
C.足球受到重力作用 D. 足球受到空气的浮力
3.传统杂技“抛绣球”中,艺人将绣球抛出后,绣球仍能在空中飞行,下列说法正确的是( )
A. 绣球受到艺人的推力 B. 绣球的惯性使其保持运动
C. 绣球受到的重力消失 D. 绣球的运动需要力来维持
4.古诗“飞流直下三千尺”描述了瀑布的壮观景象,水流从高处落下时,若所有外力突然消失,水流将( )
A. 立即静止 B. 继续向下做匀速直线运动
C. 向上运动 D. 速度逐渐变大
5.我国第一位“太空教师”王亚平通过物理实验,展示了飞船内部物体在失重(相当于物体不受重力)情况下的物理现象.王亚平利用小球做了两次实验:第一次实验时,将小球偏离竖直位置后放手;第二次实验时,将小球偏离竖直位置后,在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力.下列四幅图表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况,其中符合实际的是( ).
A. 甲、丙 B. 甲、丁 C. 乙、丙 D. 乙、丁
6.如图1所示,同一水平地面,一物体在一个方向不变的水平推力F作用下做直线运动,推力随时间变化的图像如图2所示,物体运动的速度随时间变化的图像如图3所示。则( )
A.时,物体所受的摩擦力大于1N B.时,物体所受的摩擦力等于2N
C.时,将F撤掉,物体立刻静止 D.在2~4s内,物体做匀速直线运动
7.课堂上老师用尺快速击打一叠硬币底部的硬币,被击打的硬币飞出,其余硬币保持静止,这是因为( )
A. 飞出的硬币没有惯性 B. 静止的硬币不受力
C. 静止的硬币具有惯性 D. 飞出的硬币受到惯性的作用
8.学生在走廊匀速行走时,手中的笔不慎掉落,笔在下落过程中若所有外力突然消失,将( )
A. 立即静止 B. 继续下落做匀速直线运动 C. 向上运动 D. 悬浮在空中
9.体育课上进行跳远练习时,运动员起跳前助跑是为了( )
A. 增大惯性 B. 减小惯性 C. 利用惯性 D. 防止惯性危害
10.学生乘坐校车上学,校车匀速行驶时学生竖直向上抛出一个橡皮,橡皮落下时将( )
A. 落在抛出点前方 B. 落在抛出点后方 C. 落在学生手中 D. 无法确定
(二).填空题
11.2026年米兰冬奥会短道速滑比赛中,运动员武大靖冲刺时若所有外力突然消失,他将______;这是因为物体具有______,这种性质是物体的______属性。
12.2025年F1中国大奖赛中,赛车高速匀速行驶时,若所有外力突然消失,赛车将______;赛车能继续运动是因为具有______,而力的作用是______物体的运动状态。
13.传统民俗“司家秋千”中,荡秋千的人到达最低点匀速运动时,若所有外力突然消失,人将______;人能继续运动是因为具有______,而推力的作用是______人的运动状态。
14.古诗“飞流直下三千尺”描述瀑布水流的运动,水流匀速下落时,若所有外力突然消失,水流将______;这一现象说明物体的运动______力来维持,最早推翻“力是维持运动原因”的科学家是______。
15.实验室“阻力对物体运动的影响”实验中,小车从斜面同一高度由静止释放,目的是使小车到达水平面时______相同;接触面越光滑,小车滑行距离越______;由此推理,不受阻力时小车将______。
16.乘坐校车匀速上学时,学生竖直向上抛出橡皮,橡皮因______会保持水平方向的运动;若抛出后所有外力突然消失,橡皮将______;最终橡皮会落在学生手中,说明______是物体的固有属性。
17.课堂上用尺快速击打硬币底部,被击打的硬币飞出,其余硬币保持静止,是因为静止的硬币具有____;若所有外力突然消失,飞出的硬币将______;这一实验验证了______的存在。
18.打扫教室时,用手拍打作业本清理灰尘,灰尘因______保持静止状态,从而脱离作业本;若灰尘脱离后所有外力突然消失,灰尘将______;这说明物体的______不需要力来维持。
19.如图所示是研究牛顿第一定律的实验示意图。每次让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在下列三种不同平面上 。平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢。由此推理可知:如果小车所受的摩擦力为零,小车将以 的速度永远运动下去。
20.根据力与运动的关系,图中小明和小华的观点_________(选填“小明正确”、“小华正确”、“都正确”或“都错误”),你认为力是___________的原因。
(三).解答题
21.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.
(1)古希腊哲学家亚里士多德认为: . 这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了近2000年.
(2)17世纪,伽利略通过理想斜面实验,正确地揭示了“运动和力的关系”.如图所示,伽利略的斜面实验有如下步骤:
①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度.
②有两个对接的斜面,让小球沿一个斜面从静止滚下,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,最后使它成为水平面,小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去.
上述步骤中,有的属于可靠事实,有的则是科学推论,将这些事实和推论进行分类排序,以下正确的是( ).
A.事实②→事实①→推论③→推论④ B.事实②→推论①→推论③→推论④
C.事实②→推论①→推论④→推论③ D.事实②→推论③→推论①→推论④
(3)伽利略得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会 ,伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法.
22.如图所示,在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,小明同学让小车自斜面上某位置滑下,分别观察小车从斜面上滑下后,在粗糙程度不同的水平面上运动的距离,同时用旗子标记小车在平面上停止后所处的位置。根据实验情形回答下面的问题:
(1)为了使小车到达水平面时的速度相同,下列要求正确的是 ;
A.斜面必须光滑 B.小车必须从斜面上同一位置由静止滑下
C.斜面倾斜程度可以不同 D.小车必须从斜面上不同位置由静止滑下
(2)小明完成实验后记录现象如图甲、乙、丙所示,他对实验现象进行了以下逻辑分析:
①小车到达水平面后不能立即停下来,是因为小车具有 ,小车最终在水平面上停下来,是因为 ;
②小车在甲、乙、丙三种情况下滑行时,受阻力最大的是 ,这是根据 (滑行距离/粗糙程度)判断的;
(3)由上述实验推测,若小车在水平面上所受的阻力为零,它将做 (匀速/变速)直线运动。
23.阅读短文,回答问题。
科技与竞技交融——2025世界人形机器人运动会中的力与运动奥秘
2025年8月,全球首个以人形机器人为参赛主体的综合性体育盛会“2025世界人形机器人运动会”在国家速滑馆“冰丝带”盛大启幕,来自16个国家的280支队伍围绕26个赛项展开激烈比拼 。其中,人形机器人半程马拉松、百米竞速、体操表演等项目成为焦点,充分展现了机器人在运动控制、环境感知等领域的前沿成果。在百米竞速赛道上,天工ultra机器人以稳健的步伐匀速前进,精准避开障碍;体操表演中,松延动力机器人完成标准广播体操动作,后空翻后平稳落地;足球5V5对抗赛里,机器人球员将足球踢出后,足球依然能向前飞行一段距离。
这些精彩表现的背后,蕴含着深刻的物理原理。机器人在匀速运动时,受到的牵引力与阻力相互平衡;当所有外力突然消失时,机器人的运动状态将遵循特定规律。而足球被踢出后能继续飞行,体操机器人后空翻时能保持一定姿态,都与物体的固有性质密切相关。这场科技盛宴不仅是技术的比拼,更是物理规律的生动演绎,让人们直观感受到力与运动的奇妙联系。
(1)天工ultra机器人在百米竞速中匀速前进时,若所有外力突然消失,它将______,这一现象遵循______定律。
(2)足球5V5对抗赛中,机器人将足球踢出后,足球仍能向前飞行,原因是( )
A. 足球受到向前的推力 B. 足球具有惯性
C. 足球受到重力作用 D. 足球受到空气浮力
(3)松延动力机器人完成后空翻动作时,其惯性的大小与( )有关
A. 运动速度 B. 运动方向 C. 机器人质量 D. 空翻高度
(4)机器人在匀速运动时,牵引力与阻力的关系是______,此时机器人的运动状态______改变。
(5)下列关于机器人运动的说法正确的是( )
A. 机器人减速时,运动状态不改变 B. 机器人的运动需要力来维持
C. 力是改变机器人运动状态的原因 D. 机器人不受力时一定静止
六.课后作业
(一)完成知识清单
1.亚里士多德认为:______是维持物体运动的原因,这一观点被沿用近2000年,后被伽利略通过实验推翻。
2.伽利略的斜面实验采用______法和______法,通过实验推理得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会______。
3.在“阻力对物体运动的影响”实验中,让小车从同一斜面的______由静止滑下,目的是使小车到达水平面时的______相同。
4.水平面越光滑,小车受到的阻力越______,运动的距离越______,速度减小得越______。
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______状态或______状态。
6.牛顿第一定律又称______定律,它是在大量实验的基础上通过______得出的,不能用实验直接验证。
7.力不是______物体运动的原因,而是______物体运动状态的原因。
8.物体保持原来______状态或______状态不变的性质叫做惯性,惯性是物体的______属性。
9.惯性的大小只与物体的______有关,与物体的运动速度、运动方向、是否受力等因素______(选填“有关”或“无关”)。
10.生活中,拍打衣服清理灰尘利用了灰尘的______;汽车刹车时,乘客会向前倾,是因为乘客具有______。
(二)强化训练
一.选择题
1.2025年成都世运会期间,体操运动员完成空中动作后落地,关于惯性的说法正确的是( )
A.运动员在空中时没有惯性 B. 运动员落地后惯性消失
C.运动员的惯性与运动状态无关 D. 运动员速度越大惯性越大
2.2025年国际奥委会推进赛事改革,要求运动员比赛时需系好安全带的项目,其目的是( )
A.增大运动员的惯性 B. 减小运动员的惯性
C.利用惯性保护运动员 D. 防止惯性带来的危害
3.传统武术“轻功”表演中,演员跃起后能在空中短暂停留,关于惯性的说法错误的是( )
A. 演员具有惯性 B. 惯性是演员的固有属性
C. 演员在空中时惯性消失 D. 惯性与演员的运动状态无关
4.古诗“春风得意马蹄疾”中,飞奔的马蹄若突然不受任何力的作用,马匹将( )
A. 立即停止 B. 继续向前匀速直线运动 C. 慢慢减速到停止 D. 改变运动方向
5、如图所示,小球沿弧形斜槽从A点运动到水平轨道的B点时,如果小球受到的外力突然全部消失,那么小球的运动状态将是( )
A. 匀速直线运动 B. 立即停止运动 C. 速度越来越快 D. 速度越来越慢
6.如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,某时刻观察到如图(b)所示的现象,由此可判断小车运动状态变化的情况是( )
A.一定突然向左加速 B.可能突然向左减速 C.一定突然向右加速 D.可能突然向右减速
7.做作业时,用手拍打作业本清理灰尘,灰尘脱离作业本的原因是( )
A. 灰尘受到重力作用 B. 灰尘具有惯性 C. 作业本没有惯性 D. 手对灰尘施加了力
8.课间操时学生们整齐跑步,若所有外力突然消失,整个队伍将( )
A. 立即停止 B. 继续匀速直线前进 C. 逐渐分散 D. 向前倾倒
9.学生在实验室做“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面同一高度由静止释放,目的是( )
A. 使小车到达水平面时速度相同 B. 使小车受到的阻力相同
C. 增大小车的惯性 D. 减小小车的惯性
10.放学时学生骑自行车匀速回家,若自行车突然不受任何力的作用,将( )
A. 立即停止 B. 继续匀速直线前进 C. 慢慢减速 D. 向一侧倾倒
二.填空题
11.2025年世界人形机器人运动会上,机器人“通小舞”完成360度跳转后匀速运动时,若外力突然消失,它将______;这一结论基于______的科学推理方法,最早由______物理学家提出相关思想。
12.2026年美加墨世界杯中,足球被踢出后仍能向前飞行,是因为足球具有______;若飞行过程中所有外力突然消失,足球将______;这说明物体的运动______力来维持。
13.传统体育“蹴鞠”中,蹴鞠被踢出后仍能向前滚动,是因为蹴鞠具有______;若滚动过程中所有外力突然消失,蹴鞠将______;这一规律由______在总结前人成果后正式提出。
14.古诗“春风得意马蹄疾”中,飞奔的马匹匀速前进时,若所有外力突然消失,马匹将______;这是因为物体具有______,力的作用是______物体的运动状态。
15.体育课“袋鼠跳”项目中,学生套麻袋匀速跳跃时,若麻袋突然脱落且所有外力消失,学生将______;这是因为学生具有______,力的作用是______物体的运动状态。
16.实验室探究“牛顿第一定律”时,采用的科学方法有______和______;实验表明,阻力越小,物体运动状态改变越______。
17.学生骑自行车匀速回家时,若所有外力突然消失,自行车将______;自行车能继续运动是因为具有______,而刹车的作用是通过______改变运动状态。
18.课间操集体跑步时,整个队伍匀速前进时若所有外力突然消失,队伍将______;这符合______的规律,该规律揭示了______与运动的关系。
19.交通事故发生“追尾”,汽车B刹车后由于 仍撞到汽车A;此时对汽车B中的司机起保护作用的是 (选“安全气囊”或“汽车头枕”)。而 (选“安全气囊”或“汽车头枕”)是为了防止后方追尾时造成伤害。
20.如图(1)所示,用力打击一摞棋子中间的一个,该棋子由静止开始沿水平方向飞出,由于该棋子在竖直方向受有重力作用,该棋子的运动轨迹将是 (填“直”或“曲”)线;运输液体货物的槽车,液体内部有气泡,如图(2),当刹车时,气泡将向 (选填“车头”或“车尾”),其原因是等体积的情况下,运动 (选填“气泡”或“液体”)的惯性更大。
。
三.解答题
21.两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们就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,运动的距离______。
(2)十六世纪末,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。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”)。
(3)后来,笛卡尔进一步完善了伽利略的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初,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”,笛卡尔的观点有什么不足?______。
(4)上述实验及科学家研究成果给予我们的启示是______。(将正确说法前的字母填写在横线上)
A.科学定律都可以通过实验直接得出 B.科学推理是科学研究的方法之一
C.大多数人认同的观点就是正确的观点 D.普通人观点可以质疑,科学家观点不可以质疑
22.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布;让小车从斜面顶端由静止滑下,如图甲,观察和比较小车在毛巾表面,棉布表面和木板表面滑行的距离。
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是:使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)实验中发现: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越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);
(3)推理:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 ;
(4)在此基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问;牛顿第一定律在当时 (选填“能”或“不能”)直接由实验得出,理由是: ;
(5)通过上面的探究后,小明再想考虑如下的问题,如图乙,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时;如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将 (选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。
23.小涛利用如图所示的装置,探究在水平面上阻力对物体运动的影响,进行如下操作:
a、图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
b、如图乙,取下毛巾,将棉布铺在斜面和木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
c、如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1)以上操作中错误的一次是 _____________(选填“a”、“b”或“c”)。
(2)对比两次正确实验操作能说明:小车受到的阻力越小,通过的距离越_____,速度减小的越 ________ 。
(3)纠正错误后,多次实验进行分析,并进一步推测:在水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,它将______________。
(4)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是:使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时_____________。
(5)在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力__(“是”或“不是”)一对平衡力。
(6)上述探究实验中用到的研究方法有科学推理和_______________。
24.阅读短文,回答问题。
诗词与校园共舞——传统文化与科技节中的力与运动智慧
“蹴鞠屡过飞鸟上,秋千竞出垂杨里”,王维的诗句生动描绘了唐代蹴鞠与秋千运动的盛行景象。如今,这些传统运动与现代校园生活完美融合。郑州市第七初级中学科技节上,“力与运动的奇妙世界”体验区人气爆棚,同学们在趣味实验中探索物理奥秘 。其中,“模拟蹴鞠”实验中,同学们将特制小球从斜面滚下,小球在水平面上滑行一段距离后停下;“惯性秋千”项目里,同学坐在模拟秋千上,摆动到最低点时匀速运动,松手后能继续摆动一段距离。
从古诗词中的运动场景到校园科技节的趣味实验,力与运动的规律始终贯穿其中。小球从斜面滚下后能在水平面滑行,是因为小球具有特定性质;模拟秋千在最低点匀速运动时,若所有外力突然消失,运动状态将发生特定变化。这些现象不仅让同学们感受到传统文化的魅力,更通过实践操作理解了牛顿第一定律的深刻内涵,体会到物理知识与生活、文化的紧密联系。
(1)“模拟蹴鞠”实验中,小球从斜面滚下后在水平面滑行,是因为小球具有______,滑行过程中速度逐渐减小,原因是受到______作用。
(2)同学坐在“惯性秋千”上摆动到最低点匀速运动时,若所有外力突然消失,秋千将( )
A. 立即静止 B. 沿水平方向做匀速直线运动 C. 继续摆动 D. 向上运动
(3)下列关于小球滑行过程的说法正确的是( )
A. 小球的惯性逐渐减小 B. 小球的运动需要力来维持
C. 阻力改变了小球的运动状态 D. 小球不受力时将静止
(4)诗句中“蹴鞠屡过飞鸟上”,蹴鞠被踢出后仍能向上飞行,说明蹴鞠具有______,其运动状态的改变是因为受到______作用。
(5)校园科技节的实验中,采用的科学研究方法主要是( )
A. 类比法 B. 控制变量法 C. 理想实验法 D. 等效替代法
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2025-2026学年沪科版版八年级物理
《第七章力与运动第一节牛顿第一定律》精品讲义
(
一.
学习
目标
1.通过实验探究与科学推理,认识牛顿第一定律的内容,理解力与运动的本质关系。
2.知晓牛顿第一定律的得出是基于实验事实和科学推理的结合,体会理想实验法的科学价值。
3.了解惯性的概念,能运用惯性解释生活中的常见现象,区分惯性与惯性定律的不同。
4.培养严谨的科学态度,通过物理学史的学习,认识人类探索力与运动关系的曲折过程。
)
(
二.重点难点
(一)重点
1.牛顿第一定律的实验探究过程(控制变量法、理想实验法的应用)。
2.牛顿第一定律的核心内容及意义(力是改变物体运动状态的原因)。
3.惯性的概念及生活中惯性现象的解释。
(二)难点
1.摆脱
“
力是维持物体运动的原因
”
的错误认知。
2.理解理想实验法的推理过程(从有阻力到无阻力的逻辑推导)。
3.准确区分惯性(物体的固有属性)与惯性定律(物体不受力时的运动规律)。
)
三.课前预习
1.古代学者亚里士多德认为,物体的运动需要______来维持,不受力的物体将保持______状态。
【答案】力;静止
2.意大利物理学家伽利略通过理想实验提出质疑:运动的物体如果不受其他力的作用,将会______,即物体的运动______(需要/不需要)力来维持。
【答案】一直运动下去;不需要
3.牛顿在伽利略等人的研究基础上,总结得出牛顿第一定律: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。
【答案】静止;匀速直线运动
4.任何物体都有保持原来______或______状态的性质,这种性质叫做惯性,因此牛顿第一定律也被称为______。
【答案】静止;匀速直线运动;惯性定律
5.力的作用效果不是维持物体的运动,而是______物体的运动状态。
【答案】改变
四.课堂探秘
(一)情景导入
你观察并思考过下列现象吗?对静止的木箱施加水平方向的推力,木箱沿着水平方向运动;撤去推力后,木箱停了下来。用钉锤敲击铁钉,铁钉向下运动;停止敲击,铁钉就停止向下运动。
物体运动需要力维持吗?本节我们将学习力和运动之间的关系。
(二)牛顿第一定律
1.历史追溯
人类对力与运动关系的研究,经历了从直观经验到科学推理、从错误认知到规律确立的漫长过程,核心历程如下:
(1)亚里士多德的直观论断(公元前4世纪)
古希腊学者亚里士多德通过观察生活现象提出:力是维持物体运动的原因。他认为,运动的物体若不再受力,就会停止运动;要使物体持续运动,必须持续施加力的作用。这一观点符合人们的日常直观经验,因此被奉为权威结论,统治了近2000年。
(2)伽利略的理想实验反驳(17世纪初)
伽利略质疑亚里士多德的观点,设计了斜面理想实验:让小球沿一个斜面从静止滚下,再冲上另一个斜面。他发现,斜面越光滑,小球上升的高度越接近初始高度;由此推理,若斜面绝对光滑且变为水平面,小球将不受阻力,会一直做匀速直线运动。这一结论表明:物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。伽利略的贡献在于将实验与逻辑推理结合,开创了研究物理问题的科学方法。
(3)笛卡尔的补充完善(17世纪中期)
笛卡尔在伽利略研究的基础上进一步拓展,指出:如果运动的物体不受任何力的作用,不仅速度大小不变,运动方向也不会改变,将沿原来的方向做匀速直线运动。这一补充完善了物体不受力时的运动规律描述。
(4)牛顿的规律总结(1687年)
牛顿在伽利略、笛卡尔等人的研究成果上,通过归纳与总结,提出了牛顿第一定律(惯性定律):一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。该定律彻底厘清了力与运动的关系,明确了力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因,标志着人类对力与运动关系的研究进入了科学规律的阶段。
时间
代表人物
核心观点
研究方法/意义
公元前4世纪
亚里士多德
力是维持物体运动的原因;不受力的物体将静止
基于日常直观经验总结,观点统治近2000年
17世纪初
伽利略
物体的运动不需要力来维持;若水平面绝对光滑,运动的物体将做匀速直线运动
设计斜面理想实验,将实验事实与科学推理结合,推翻传统错误观点
17世纪中期
笛卡尔
运动的物体不受力时,速度大小和运动方向都不会改变,将沿原方向匀速直线运动
补充完善伽利略的研究,明确物体不受力时运动方向的稳定性
1687年
牛顿
一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变这种状态(牛顿第一定律)
归纳伽利略、笛卡尔等人的研究成果,确立力与运动的科学规律,明确力是改变物体运动状态的原因
2.探究活动:阻力对物体运动的影响
(1)运动的物体最终会停下来,是因为受到了阻力的作用。阻力大小会影响物体运动的距离吗?
(2)猜想与假设:阻力越小,物体在水平面上运动的距离越远,速度减小得越慢。
(3)实验器材:斜面、小车、长木板、毛巾、棉布、刻度尺。
(4)实验设计:
①控制变量:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放。
(目的:使小车到达斜面底端时具有相同的初速度)。
②改变变量:水平接触面的粗糙程度(毛巾→棉布→长木板),对应阻力大小关系为:毛巾>棉布>长木板(选填“>”“<”)。
③测量对象:小车在不同水平面上滑行的距离。
(5)实验现象与结论
接触面
阻力大小
小车滑行距离
速度减小快慢
毛巾
大
最短
最快
棉布
中
中等
中等
长木板
小
最长
最慢
结论:接触面越光滑,阻力越小,小车滑行距离越远,速度减小得越慢。
(6))科学推理:如果水平面绝对光滑(完全不受阻力),小车将不受任何力的阻碍,速度不会减小,会一直沿水平方向做匀速直线运动(这一结论无法通过实际实验验证,是基于实验现象的合理推理,即理想实验法)。
(7)实验方法总结:
①控制变量法:控制初速度等无关变量,只改变阻力大小这一自变量。
②理想实验法:基于实际实验现象,忽略次要因素(阻力),推理得出理想状态下的结论,是物理学中重要的研究方法
3.牛顿第一定律的深度解读
(1)牛顿第一定律内容:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变这种状态。
(2)成立条件:物体不受外力作用(包括两种情况:①完全不受任何力;②受到的多个力相互平衡,合力为零)
(3)核心含义:“总保持”:表示物体的运动状态具有稳定性,不受外力时不会主动改变。“静止状态或匀速直线运动状态”:取决于物体原来的运动状态——原来静止的物体保持静止,原来运动的物体保持匀速直线运动(速度大小和方向都不变)。
(4)力与运动的关系:牛顿第一定律推翻了亚里士多德的错误观点,明确了“力是改变物体运动状态的原因,而非维持物体运动的原因”。例如:推箱子时,推力是改变箱子静止状态的原因;箱子运动后如果不受推力和阻力,会一直匀速运动。
(三)惯性的全面理解
1.定义:一切物体都有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质,这种性质叫做惯性。
2.特点:
(1)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都具有惯性(无论物体是静止还是运动、受力还是不受力)。
(2)本质属性:惯性是物体本身固有的性质,不是力,不能说“物体受到惯性”“惯性的作用”,只能说“物体具有惯性”。
(3)影响因素:惯性的大小只与物体的质量有关(本知识点不涉及质量属性,只需明确惯性是固有属性即可)。
3.实例分析:
(1)击打硬纸片实验
如图所示,将硬币,硬纸片叠放在玻璃杯上,用手指沿水平方向迅速击打硬纸片,
硬币会随硬纸片飞出吗?请解释该现象。
【答案】:硬币和硬纸片原本都处于静止状态;当用手指沿水平方向迅速击打硬纸片时,硬纸片受到力的作用,运动状态发生改变,会快速水平飞出;而硬币由于具有惯性,要保持原来的静止状态,不会随硬纸片一起飞出,最终在重力作用下落入玻璃杯中。
【解析】:这个实验的核心是体现静止物体的惯性——硬纸片受力后运动状态改变,硬币因惯性保持静止,是惯性的典型演示实验,也能佐证“力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因”。
(2)安全带的作用
【答案】:汽车行驶时,驾驶员和乘客与汽车一起保持向前的运动状态;当汽车突然刹车(或发生碰撞)时,汽车的运动状态迅速改变并停止,而驾驶员和乘客的身体由于具有惯性,会继续保持原来的向前运动状态,若没有安全带的约束,很可能会向前冲出并撞击车身造成伤害。安全带的作用是通过施加力的作用,阻止人体因惯性继续向前运动,从而减小惯性带来的危害,保护驾乘人员的安全。
【解析】:安全带是防止惯性危害的典型应用,核心逻辑是利用力来改变人体因惯性保持的运动状态,避免因惯性导致的碰撞伤害。
4.生活中的惯性现象及应用
(1)利用惯性:跳远运动员起跳前助跑、紧固锤头(敲击锤柄下端使锤头套紧)、掷铅球时的投掷动作。
(2)防止惯性危害:汽车驾驶员系安全带、车辆行驶时保持安全车距、雨雪天气减速慢行。
5.惯性与牛顿第一定律的关系
(1)牛顿第一定律揭示了物体具有惯性的本质,因此牛顿第一定律也被称为惯性定律。
(2)区别:惯性是物体的固有属性;牛顿第一定律是描述物体不受外力时的运动规律。
【经典例题】
例1.2025年北京亦庄半程马拉松首次实现人形机器人与人类同场竞速,若机器人在匀速奔跑时所有外力突然消失,它将( )
A. 立即停止 B. 速度逐渐减小 C. 沿原方向做匀速直线运动 D. 改变运动方向
【答案】:C
【解析】:根据牛顿第一定律,物体不受外力时将保持原来的运动状态。机器人原本匀速奔跑,外力消失后会沿原方向继续做匀速直线运动,故选C。
例2.古诗“沉舟侧畔千帆过”中,帆船前进时若突然不受任何外力,帆船将( )
A. 立即停止 B. 继续沿原方向匀速直线运动
C. 慢慢减速 D. 向一侧倾倒
【答案】:B
【解析】:根据牛顿第一定律,物体不受外力时会保持原来的运动状态。帆船原本向前运动,外力消失后将沿原方向匀速直线运动,故选B。
例3在学习牛顿第一定律的时候,我们做了如图所示实验,下列有关叙述正确的是( )
A. 每次实验时,小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
B. 根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
C. 实验表明,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越近
D. 实验中运动的小车会停下来,说明力能改变物体的运动状态
【答案】D
【解析】A、为保证小车在斜面底端具有相同的速度,该实验要求小车必须从斜面上的同一位置下滑,故A选项错误; B、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理概括出来,不是实验定律,故B选项错误; C、实验表明,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越远,故C选项错误; D、实验中运动的小车会停下来,说明力能改变物体的运动状态,故D选项正确。
例4.如图人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上。下列说法正确的是( )
A.锤柄停止运动时惯性消失
B.锤柄停止运动时,锤头受到惯性作用,所以套的更紧了
C.锤柄突然停止时,锤头由于惯性继续向下运动,所以套的更紧了
D.锤柄突然停止时,锤头的惯性突然变大,这样就会牢牢套在锤柄上
【答案】C
【解析】选项A:惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都具有惯性,锤柄停止运动时,惯性并不会消失,A错误。选项B:惯性是物体的属性,不能说“受到惯性作用”,只能说“具有惯性”或“由于惯性”,B错误。选项C:锤柄撞击硬物突然停止运动,锤头由于具有惯性,会继续保持原来的向下运动状态,从而与锤柄结合得更紧,C正确。选项D:惯性大小只与物体的质量有关,锤头的质量不变,惯性大小也不会改变,D错误。
例5.清华附中永丰学校开展“每天奔跑半小时”课间跑步活动,学生匀速跑步时若所有外力突然消失,将( )
A. 立即停下 B. 继续沿跑道匀速直线运动 C. 速度逐渐减小 D. 向前倾倒
【答案】:B
【解析】:牛顿第一定律表明,不受外力的物体将保持原来的运动状态。学生原本匀速跑步,外力消失后会沿原方向匀速直线运动,故选B。
例6.临汾市新华中学趣味运动会的“袋鼠跳”项目中,学生套着麻袋跳跃时,若麻袋突然脱落且所有外力消失,学生将( )
A. 立即静止 B. 保持脱落时的速度匀速运动 C. 加速下落 D. 减速运动
【答案】:B
【解析】:学生原本处于跳跃的运动状态,外力消失后,根据牛顿第一定律,会保持脱落时的速度和方向做匀速直线运动,故选B。
例7.2025年北京亦庄半程马拉松中,人形机器人“天工”匀速奔跑时,若所有外力突然消失,它将____;这一现象遵循______定律,该定律揭示了______是改变物体运动状态的原因。
【答案】:沿原方向做匀速直线运动;牛顿第一;力
【解析】:根据牛顿第一定律,物体不受外力时会保持原来的运动状态,机器人原本匀速奔跑,外力消失后将沿原方向匀速直线运动;牛顿第一定律明确力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因。
例8.古诗“沉舟侧畔千帆过”中,帆船在江面匀速航行时,若所有外力突然消失,帆船将______;这符合______定律,该定律又称______定律。
【答案】:沿原方向做匀速直线运动;牛顿第一;惯性
【解析】:根据牛顿第一定律(惯性定律),不受外力的运动物体将保持匀速直线运动;帆船原本匀速航行,外力消失后会维持原有运动状态。
例9.课间跑步时,学生匀速前进时若所有外力突然消失,将______;这一现象遵循______定律,该定律的成立条件是______。
【答案】:沿跑道方向做匀速直线运动;牛顿第一;物体不受外力作用
【解析】:根据牛顿第一定律,不受外力的运动物体将保持匀速直线运动;该定律的核心成立条件是物体不受外力(或合力为零)。
例10.体育课跳远练习中,运动员起跳前助跑是为了利用______;若起跳后所有外力突然消失,运动员将______;这说明力不是______物体运动的原因。
【答案】:惯性;沿起跳方向做匀速直线运动;维持
【解析】:助跑利用惯性让运动员起跳后保持速度,增大跳远距离;外力消失后运动员将匀速直线运动,印证了“力是改变运动状态的原因,而非维持运动的原因”。
例11.在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板等),如图所示。
(1)让小车自斜面顶端由静止开始滑下,必须让同一小车从同一斜面的 滑下后,观察在不同表面上小车运动的 。
(2)结论:小车在水平面上运动,平面越光滑,小车受到的阻力越 ,小车运动的距离越 (选填“长”或“短”)。
(3)推理:如果运动物体不受力,它将永远做 。
【答案】(1)同一高度;距离(2)小;长(3)匀速直线运动
【解析】(1)实验中让小车从同一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初速度相同;通过观察小车在水平面上运动的距离,来反映阻力对物体运动的影响。(2)水平面越光滑,小车受到的阻力越小,运动状态改变得越慢,因此小车运动的距离越长。(3)根据实验现象推理:如果运动物体不受力,其运动状态不会改变,将永远做匀速直线运动,这也是牛顿第一定律的核心内容。
五.课堂检测
(一).选择题
1.2025年F1收官站中,诺里斯创下极速纪录,若赛车在高速行驶时所有外力突然消失,下列说法正确的是( )
A.赛车会立即静止 B. 赛车将保持原速度匀速直线前进
C.赛车会因惯性立即减速 D. 赛车的运动状态会不断改变
【答案】:B
【解析】:牛顿第一定律指出,不受外力的物体将保持静止或匀速直线运动状态。赛车原本高速运动,外力消失后会保持原速度匀速直线前进,惯性是物体的固有属性,不会使物体减速,故选B。
2.2026年美加墨世界杯分组抽签结束,足球比赛中运动员将足球踢出后,足球仍能继续向前飞行,原因是( )
A.足球受到向前的推力 B. 足球具有惯性
C.足球受到重力作用 D. 足球受到空气的浮力
【答案】:B
【解析】:足球被踢出后不再受脚的推力,能继续前进是因为足球具有惯性,要保持原来的运动状态;重力和浮力会影响其运动轨迹,但不是继续前进的原因,故选B。
3.传统杂技“抛绣球”中,艺人将绣球抛出后,绣球仍能在空中飞行,下列说法正确的是( )
A. 绣球受到艺人的推力 B. 绣球的惯性使其保持运动
C. 绣球受到的重力消失 D. 绣球的运动需要力来维持
【答案】:B
【解析】:绣球抛出后不再受艺人的推力,A错误;重力始终存在,C错误;力是改变运动状态的原因,不是维持运动的原因,D错误;绣球因惯性保持原来的运动状态继续飞行,故选B。
4.古诗“飞流直下三千尺”描述了瀑布的壮观景象,水流从高处落下时,若所有外力突然消失,水流将( )
A. 立即静止 B. 继续向下做匀速直线运动
C. 向上运动 D. 速度逐渐变大
【答案】:B
【解析】:水流原本向下运动,根据牛顿第一定律,外力消失后会保持原来的运动方向和速度,做匀速直线运动,故选B。
5.我国第一位“太空教师”王亚平通过物理实验,展示了飞船内部物体在失重(相当于物体不受重力)情况下的物理现象.王亚平利用小球做了两次实验:第一次实验时,将小球偏离竖直位置后放手;第二次实验时,将小球偏离竖直位置后,在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力.下列四幅图表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况,其中符合实际的是( ).
A. 甲、丙 B. 甲、丁 C. 乙、丙 D. 乙、丁
【答案】 B
【解析】力是改变物体运动状态的原因.当小球偏离竖直位置后,王亚平不施力时,小球不受力,将保持静止状态,即甲正确;施加一个垂直于悬线的力时,小球的运动状态将改变,在太空中物体不受重力,因此小球将会做圆周运动.符合题意的是甲、丁,正确选项为B.
6.如图1所示,同一水平地面,一物体在一个方向不变的水平推力F作用下做直线运动,推力随时间变化的图像如图2所示,物体运动的速度随时间变化的图像如图3所示。则( )
A.时,物体所受的摩擦力大于1N
B.时,物体所受的摩擦力等于2N
C.时,将F撤掉,物体立刻静止
D.在2~4s内,物体做匀速直线运动
【答案】B
【解析】A.由速度-时间图像可知,时,物体处于静止状态,受平衡力作用,推力F等于摩擦力,由图2可知此时的推力大小为1N,所以此时的摩擦力为1N,故A错误;BD.由速度-时间图像可知,在4s~6s内,物体做匀速直线运动,推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,即推力等于摩擦力,推力为2N,摩擦力为2N;在2s~4s内,物体做匀加速运动,滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,压力不变,接触面的粗糙程度不变,在2s~4s内受到的摩擦力不变,所以时物体受到的摩擦力为2N,故B正确,D错误;
C.时,将F撤掉,物体由于惯性,仍然会向前运动,故C错误。故答案为:B。
7.课堂上老师用尺快速击打一叠硬币底部的硬币,被击打的硬币飞出,其余硬币保持静止,这是因为( )
A. 飞出的硬币没有惯性 B. 静止的硬币不受力
C. 静止的硬币具有惯性 D. 飞出的硬币受到惯性的作用
【答案】:C
【解析】:一切物体都有惯性,A错误;静止的硬币受到重力和支持力,B错误;惯性是物体的固有属性,不能说“受到惯性的作用”,D错误;其余硬币因惯性保持原来的静止状态,故选C。
8.学生在走廊匀速行走时,手中的笔不慎掉落,笔在下落过程中若所有外力突然消失,将( )
A. 立即静止 B. 继续下落做匀速直线运动 C. 向上运动 D. 悬浮在空中
【答案】:B
【解析】:笔掉落时处于向下运动的状态,根据牛顿第一定律,外力消失后会保持原来的运动状态,继续向下做匀速直线运动,故选B。
9.体育课上进行跳远练习时,运动员起跳前助跑是为了( )
A. 增大惯性 B. 减小惯性 C. 利用惯性 D. 防止惯性危害
【答案】:C
【解析】:惯性大小只与质量有关,助跑不能改变惯性大小,A、B错误;助跑使运动员获得一定速度,起跳后因惯性继续向前运动,从而增大跳远距离,属于利用惯性,故选C。
10.学生乘坐校车上学,校车匀速行驶时学生竖直向上抛出一个橡皮,橡皮落下时将( )
A. 落在抛出点前方 B. 落在抛出点后方 C. 落在学生手中 D. 无法确定
【答案】:C
【解析】:橡皮和校车原本一起匀速运动,抛出后橡皮在水平方向因惯性保持与校车相同的速度,所以会落在学生手中,故选C。
(二).填空题
11.2026年米兰冬奥会短道速滑比赛中,运动员武大靖冲刺时若所有外力突然消失,他将______;这是因为物体具有______,这种性质是物体的______属性。
【答案】:保持冲刺速度做匀速直线运动;惯性;固有
【解析】:运动员冲刺时处于运动状态,外力消失后根据牛顿第一定律将保持原有速度匀速直线运动;物体保持运动状态不变的性质是惯性,惯性是一切物体的固有属性,与运动状态无关。
12.2025年F1中国大奖赛中,赛车高速匀速行驶时,若所有外力突然消失,赛车将______;赛车能继续运动是因为具有______,而力的作用是______物体的运动状态。
【答案】:沿赛道方向做匀速直线运动;惯性;改变
【解析】:赛车原本匀速运动,外力消失后将保持原运动状态;惯性是物体保持运动状态的原因,力的核心作用是改变物体的运动状态,而非维持运动。
13.传统民俗“司家秋千”中,荡秋千的人到达最低点匀速运动时,若所有外力突然消失,人将______;人能继续运动是因为具有______,而推力的作用是______人的运动状态。
【答案】:沿水平方向做匀速直线运动;惯性;改变
【解析】:人在最低点处于运动状态,外力消失后将保持匀速直线运动;惯性使物体保持原有运动状态,推力作为外力,其作用是改变运动状态(如加速、改变方向)。
14.古诗“飞流直下三千尺”描述瀑布水流的运动,水流匀速下落时,若所有外力突然消失,水流将______;这一现象说明物体的运动______力来维持,最早推翻“力是维持运动原因”的科学家是______。
【答案】:继续向下做匀速直线运动;不需要;伽利略
【解析】:水流原本向下匀速运动,外力消失后保持匀速直线运动;亚里士多德的“力维持运动”观点被伽利略通过理想实验推翻,确立了“运动不需要力维持”的正确认知。
15.实验室“阻力对物体运动的影响”实验中,小车从斜面同一高度由静止释放,目的是使小车到达水平面时______相同;接触面越光滑,小车滑行距离越______;由此推理,不受阻力时小车将______。
【答案】:初速度;远;做匀速直线运动
【解析】:实验采用控制变量法,同一高度释放是为了保证初速度相同;阻力越小,运动状态改变越慢,滑行距离越远;推理得出牛顿第一定律的核心结论:不受阻力时物体做匀速直线运动。
16.乘坐校车匀速上学时,学生竖直向上抛出橡皮,橡皮因______会保持水平方向的运动;若抛出后所有外力突然消失,橡皮将______;最终橡皮会落在学生手中,说明______是物体的固有属性。
【答案】:惯性;做匀速直线运动;惯性
【解析】:橡皮与校车原本匀速运动,抛出后因惯性保持水平速度;外力消失后将匀速直线运动;这一现象体现了惯性是一切物体的固有属性。
17.课堂上用尺快速击打硬币底部,被击打的硬币飞出,其余硬币保持静止,是因为静止的硬币具有____;若所有外力突然消失,飞出的硬币将______;这一实验验证了______的存在。
【答案】:惯性;做匀速直线运动;惯性
【解析】:静止的硬币因惯性保持原有状态,不会随被击打的硬币一起飞出;飞出的硬币不受外力时将匀速直线运动,实验直观验证了惯性的存在。
18.打扫教室时,用手拍打作业本清理灰尘,灰尘因______保持静止状态,从而脱离作业本;若灰尘脱离后所有外力突然消失,灰尘将______;这说明物体的______不需要力来维持。
【答案】:惯性;保持静止;运动状态(静止或匀速直线运动)
【解析】:拍打作业本时,作业本受力运动,灰尘因惯性保持静止而脱离;不受外力时灰尘将维持静止状态,印证了牛顿第一定律中“物体不受力时保持原有运动状态”的规律。
19.如图所示是研究牛顿第一定律的实验示意图。每次让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在下列三种不同平面上 。平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢。由此推理可知:如果小车所受的摩擦力为零,小车将以 的速度永远运动下去。
【答案】开始运动的速度相同 恒定不变(或相同)
【解析】本题考查牛顿第一定律。难度较小。当小车在斜面的同一高度时,所具有的重力势能相同,在下滑过程中,转化成的动能相同,质量又不变,所以到达水平面时的初速度相同;从实验中可以看出,水平面越光滑,对小车的阻力越小,小车运动得越远,小车的速度减小得越慢;当水平面绝对光滑时,运动的小车受到的阻力为0,即小车在水平方向上不受力的作用时,小车将以恒定不变的速度运动下去。
20.根据力与运动的关系,图10中小明和小华的观点_________(选填“小明正确”、“小华正确”、“都正确”或“都错误”),你认为力是___________的原因。
【答案】都错误 改变物体运动状态
【解析】小车运动以后不继续推它会停下来是因为有阻力的原因,若不受阻力,它将会一直运动下去;静止的树并不是不受力,而是受到平衡力,因此力不是使物体运动的原因。
(三).解答题
21.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.
(1)古希腊哲学家亚里士多德认为: . 这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了近2000年.
(2)17世纪,伽利略通过理想斜面实验,正确地揭示了“运动和力的关系”.如图所示,伽利略的斜面实验有如下步骤:
①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度.
②有两个对接的斜面,让小球沿一个斜面从静止滚下,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,最后使它成为水平面,小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去.
上述步骤中,有的属于可靠事实,有的则是科学推论,将这些事实和推论进行分类排序,以下正确的是( ).
A.事实②→事实①→推论③→推论④ B.事实②→推论①→推论③→推论④
C.事实②→推论①→推论④→推论③ D.事实②→推论③→推论①→推论④
(3)伽利略得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会 ,伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法.
【答案】(1)力是维持物体运动的原因(2)D(3)保持匀速直线运动状态
【解析】(1)古希腊哲学家亚里士多德根据生活经验和事物表象,得出力是维持物体运动的原因的观点,这一错误观点被沿用了近2000年。(2)伽利略的斜面实验中,事实是能直接观察到的现象,即②有两个对接的斜面,让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一个斜面;①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。科学推论是在事实基础上通过推理得出的结论,即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,小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去。因此正确排序为事实②→事实①→推论③→推论④,选D。(3)伽利略通过实验推理得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会保持匀速直线运动状态,这为牛顿第一定律的得出奠定了基础。
22.如图所示,在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,小明同学让小车自斜面上某位置滑下,分别观察小车从斜面上滑下后,在粗糙程度不同的水平面上运动的距离,同时用旗子标记小车在平面上停止后所处的位置。根据实验情形回答下面的问题:
(1)为了使小车到达水平面时的速度相同,下列要求正确的是 ;
A.斜面必须光滑 B.小车必须从斜面上同一位置由静止滑下
C.斜面倾斜程度可以不同 D.小车必须从斜面上不同位置由静止滑下
(2)小明完成实验后记录现象如图甲、乙、丙所示,他对实验现象进行了以下逻辑分析:
①小车到达水平面后不能立即停下来,是因为小车具有 ,小车最终在水平面上停下来,是因为 ;
②小车在甲、乙、丙三种情况下滑行时,受阻力最大的是 ,这是根据 (滑行距离/粗糙程度)判断的;
(3)由上述实验推测,若小车在水平面上所受的阻力为零,它将做 (匀速/变速)直线运动。
【答案】(1)B;(2)①惯性;受到摩擦力的作用;②甲;滑行距离;(3)匀速。
【解析】(1)实验中每次让小车从斜面上同一位置由静止开始自由下滑,是为了使小车到达水平面时具有相同的初速度,故B正确;(2)①小车到达水平面后,小车由于惯性还会继续向前运动,不能立即停止;小车最终在水平面上停下来,是因为受到摩擦力的作用;
②由图知小车在毛巾表面滑行的距离最小,受到的阻力最大;(3)由实验可知,平面越光滑,小车受到的阻力越小,运动距离越远,速度减小得越慢,若小车在水平面上所受的阻力为零,它的运动速度就不会变化,即它将做匀速直线运动。
23.阅读短文,回答问题。
科技与竞技交融——2025世界人形机器人运动会中的力与运动奥秘
2025年8月,全球首个以人形机器人为参赛主体的综合性体育盛会“2025世界人形机器人运动会”在国家速滑馆“冰丝带”盛大启幕,来自16个国家的280支队伍围绕26个赛项展开激烈比拼 。其中,人形机器人半程马拉松、百米竞速、体操表演等项目成为焦点,充分展现了机器人在运动控制、环境感知等领域的前沿成果。在百米竞速赛道上,天工ultra机器人以稳健的步伐匀速前进,精准避开障碍;体操表演中,松延动力机器人完成标准广播体操动作,后空翻后平稳落地;足球5V5对抗赛里,机器人球员将足球踢出后,足球依然能向前飞行一段距离。
这些精彩表现的背后,蕴含着深刻的物理原理。机器人在匀速运动时,受到的牵引力与阻力相互平衡;当所有外力突然消失时,机器人的运动状态将遵循特定规律。而足球被踢出后能继续飞行,体操机器人后空翻时能保持一定姿态,都与物体的固有性质密切相关。这场科技盛宴不仅是技术的比拼,更是物理规律的生动演绎,让人们直观感受到力与运动的奇妙联系。
(1)天工ultra机器人在百米竞速中匀速前进时,若所有外力突然消失,它将______,这一现象遵循______定律。
(2)足球5V5对抗赛中,机器人将足球踢出后,足球仍能向前飞行,原因是( )
A. 足球受到向前的推力 B. 足球具有惯性
C. 足球受到重力作用 D. 足球受到空气浮力
(3)松延动力机器人完成后空翻动作时,其惯性的大小与( )有关
A. 运动速度 B. 运动方向 C. 机器人质量 D. 空翻高度
(4)机器人在匀速运动时,牵引力与阻力的关系是______,此时机器人的运动状态______改变。
(5)下列关于机器人运动的说法正确的是( )
A. 机器人减速时,运动状态不改变 B. 机器人的运动需要力来维持
C. 力是改变机器人运动状态的原因 D. 机器人不受力时一定静止
【答案】(1)沿原方向做匀速直线运动;牛顿第一 (2)B (3)C(4)相互平衡(大小相等、方向相反);不 (5)C
【解析】(1)根据牛顿第一定律,物体不受外力时将保持原来的运动状态。机器人原本匀速前进,外力消失后会沿原方向做匀速直线运动,这是牛顿第一定律的直接应用。(2)足球被踢出后,不再受到机器人的推力,A错误;重力和空气浮力会影响足球的运动轨迹,但不是继续向前飞行的原因,C、D错误;足球因具有惯性,要保持原来的运动状态,所以能继续向前飞行,B正确。(3)惯性是物体的固有属性,其大小只与物体的质量有关,与运动速度、方向、高度等因素无关,故选C。(4)机器人匀速运动时,处于平衡状态,牵引力与阻力大小相等、方向相反,相互平衡;平衡状态下物体的运动状态(速度大小和方向)不发生改变。(5)机器人减速时,速度大小改变,运动状态发生改变,A错误;根据牛顿第一定律,物体的运动不需要力来维持,B错误;力是改变物体运动状态的原因,C正确;机器人不受力时,可能静止,也可能做匀速直线运动,D错误。
六.课后作业
(一)完成知识清单
1.亚里士多德认为:______是维持物体运动的原因,这一观点被沿用近2000年,后被伽利略通过实验推翻。
2.伽利略的斜面实验采用______法和______法,通过实验推理得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会______。
3.在“阻力对物体运动的影响”实验中,让小车从同一斜面的______由静止滑下,目的是使小车到达水平面时的______相同。
4.水平面越光滑,小车受到的阻力越______,运动的距离越______,速度减小得越______。
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______状态或______状态。
6.牛顿第一定律又称______定律,它是在大量实验的基础上通过______得出的,不能用实验直接验证。
7.力不是______物体运动的原因,而是______物体运动状态的原因。
8.物体保持原来______状态或______状态不变的性质叫做惯性,惯性是物体的______属性。
9.惯性的大小只与物体的______有关,与物体的运动速度、运动方向、是否受力等因素______(选填“有关”或“无关”)。
10.生活中,拍打衣服清理灰尘利用了灰尘的______;汽车刹车时,乘客会向前倾,是因为乘客具有______。
【答案】1.力 2.控制变量;科学推理;保持匀速直线运动状态 3.同一高度;初速度 4.小;长;慢 5.静止;匀速直线运动 6.惯性;科学推理 7.维持;改变 8.静止;匀速直线运动;固有 9.质量;无关 10.惯性;惯性
(二)强化训练
一.选择题
1.2025年成都世运会期间,体操运动员完成空中动作后落地,关于惯性的说法正确的是( )
A.运动员在空中时没有惯性 B. 运动员落地后惯性消失
C.运动员的惯性与运动状态无关 D. 运动员速度越大惯性越大
【答案】:C
【解析】:惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都有惯性,与运动状态、速度大小无关,A、B、D错误,C正确。
2.2025年国际奥委会推进赛事改革,要求运动员比赛时需系好安全带的项目,其目的是( )
A.增大运动员的惯性 B. 减小运动员的惯性
C.利用惯性保护运动员 D. 防止惯性带来的危害
【答案】:D
【解析】:惯性大小只与质量有关,安全带不能改变惯性大小,A、B错误;系安全带是为了防止运动状态突然改变时,人体因惯性造成伤害,属于防止惯性危害,而非利用惯性,故选D。
3.传统武术“轻功”表演中,演员跃起后能在空中短暂停留,关于惯性的说法错误的是( )
A. 演员具有惯性 B. 惯性是演员的固有属性
C. 演员在空中时惯性消失 D. 惯性与演员的运动状态无关
【答案】:C
【解析】:惯性是一切物体的固有属性,无论物体静止还是运动、受力还是不受力,都具有惯性,演员在空中时惯性依然存在,C错误,A、B、D正确,故选C。
4.古诗“春风得意马蹄疾”中,飞奔的马蹄若突然不受任何力的作用,马匹将( )
A. 立即停止 B. 继续向前匀速直线运动 C. 慢慢减速到停止 D. 改变运动方向
【答案】:B
【解析】:根据牛顿第一定律,不受外力的物体将保持原来的运动状态。马匹原本飞奔,外力消失后会继续向前做匀速直线运动,故选B。
5、如图所示,小球沿弧形斜槽从A点运动到水平轨道的B点时,如果小球受到的外力突然全部消失,那么小球的运动状态将是( )
A. 匀速直线运动 B. 立即停止运动 C. 速度越来越快 D. 速度越来越慢 【答案】A
【解析】由牛顿第一运动定律可知,物体不受外力时将保持原来的运动状态不变,因此小球沿弧形斜槽从A点运动到水平轨道的B点时,如果小球受到的外力突然全部消失,则小球的运动状态不会改变,即小球将做匀速直线运动。
6.如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,某时刻观察到如图(b)所示的现象,由此可判断小车运动状态变化的情况是( )
A.一定突然向左加速 B.可能突然向左减速 C.一定突然向右加速 D.可能突然向右减速
【答案】D
【解析】木块与小车原本一起做匀速直线运动,当小车的运动状态改变时,木块由于惯性会保持原来的运动状态:若小车突然向右减速,小车的速度变小,木块底部随小车减速,而木块上部因惯性仍保持原来的向右运动速度,就会出现木块向右倾倒的现象;若小车突然向左加速,小车的速度变大,木块底部随小车加速,而木块上部因惯性仍保持原来的运动速度,也会出现木块向右倾倒的现象。因此小车的运动状态变化可能是向右减速或向左加速,选项中只有“可能突然向右减速”符合,故选D。
7.做作业时,用手拍打作业本清理灰尘,灰尘脱离作业本的原因是( )
A. 灰尘受到重力作用 B. 灰尘具有惯性 C. 作业本没有惯性 D. 手对灰尘施加了力
【答案】:B
【解析】:拍打作业本时,作业本受力运动,灰尘因惯性保持原来的静止状态,从而脱离作业本,与重力无关,A错误;一切物体都有惯性,C错误;手没有直接对灰尘施加力,D错误,故选B。
8.课间操时学生们整齐跑步,若所有外力突然消失,整个队伍将( )
A. 立即停止 B. 继续匀速直线前进 C. 逐渐分散 D. 向前倾倒
【答案】:B
【解析】:队伍原本处于匀速跑步的运动状态,根据牛顿第一定律,外力消失后会保持原来的运动状态,继续匀速直线前进,故选B。
9.学生在实验室做“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面同一高度由静止释放,目的是( )
A. 使小车到达水平面时速度相同 B. 使小车受到的阻力相同
C. 增大小车的惯性 D. 减小小车的惯性
【答案】:A
【解析】:实验采用控制变量法,让小车从同一高度由静止释放,是为了确保小车到达水平面时的初速度相同,便于探究阻力对运动的影响,A正确;接触面不同,阻力不同,B错误;惯性与释放高度无关,C、D错误,故选A。
10.放学时学生骑自行车匀速回家,若自行车突然不受任何力的作用,将( )
A. 立即停止 B. 继续匀速直线前进 C. 慢慢减速 D. 向一侧倾倒
【答案】:B
【解析】:根据牛顿第一定律,物体不受外力时将保持原来的运动状态。自行车原本匀速前进,外力消失后会继续沿原方向匀速直线前进,故选B.
二.填空题
11.2025年世界人形机器人运动会上,机器人“通小舞”完成360度跳转后匀速运动时,若外力突然消失,它将______;这一结论基于______的科学推理方法,最早由______物理学家提出相关思想。
【答案】:保持跳转后的速度匀速直线运动;理想实验法;伽利略
【解析】:根据牛顿第一定律,不受外力的运动物体将保持匀速直线运动;该定律的得出采用理想实验法,伽利略通过斜面实验最早提出“物体运动不需要力维持”的思想。
12.2026年美加墨世界杯中,足球被踢出后仍能向前飞行,是因为足球具有______;若飞行过程中所有外力突然消失,足球将______;这说明物体的运动______力来维持。
【答案】:惯性;沿飞行方向做匀速直线运动;不需要
【解析】:足球被踢出后因惯性保持原来的运动状态;外力消失后将匀速直线运动,印证了牛顿第一定律的核心:物体的运动不需要力来维持。
13.传统体育“蹴鞠”中,蹴鞠被踢出后仍能向前滚动,是因为蹴鞠具有______;若滚动过程中所有外力突然消失,蹴鞠将______;这一规律由______在总结前人成果后正式提出。
【答案】:惯性;做匀速直线运动;牛顿
【解析】:蹴鞠被踢出后因惯性保持运动;外力消失后遵循牛顿第一定律做匀速直线运动,该定律是牛顿在伽利略、笛卡尔研究基础上总结得出的。
14.古诗“春风得意马蹄疾”中,飞奔的马匹匀速前进时,若所有外力突然消失,马匹将______;这是因为物体具有______,力的作用是______物体的运动状态。
【答案】:继续向前做匀速直线运动;惯性;改变
【解析】:马匹原本匀速运动,外力消失后保持原有运动状态;惯性是物体的固有属性,力的核心作用是改变运动状态,而非维持运动。
15.体育课“袋鼠跳”项目中,学生套麻袋匀速跳跃时,若麻袋突然脱落且所有外力消失,学生将______;这是因为学生具有______,力的作用是______物体的运动状态。
【答案】:保持脱落时的速度匀速运动;惯性;改变
【解析】:学生原本处于运动状态,外力消失后根据牛顿第一定律保持匀速运动;惯性使物体保持原有运动状态,力的作用是改变运动状态。
16.实验室探究“牛顿第一定律”时,采用的科学方法有______和______;实验表明,阻力越小,物体运动状态改变越______。
【答案】:控制变量法;理想实验法;慢
【解析】:实验通过控制变量法保证小车初速度相同,通过理想实验法推理得出不受阻力的运动规律;阻力越小,物体运动状态改变越慢,滑行距离越远。
17.学生骑自行车匀速回家时,若所有外力突然消失,自行车将______;自行车能继续运动是因为具有______,而刹车的作用是通过______改变运动状态。
【答案】:沿原方向做匀速直线运动;惯性;力
【解析】:自行车原本匀速运动,外力消失后保持匀速直线运动;惯性是保持运动的原因,刹车通过施加阻力(力)改变自行车的运动状态,使其停止。
18.课间操集体跑步时,整个队伍匀速前进时若所有外力突然消失,队伍将______;这符合______的规律,该规律揭示了______与运动的关系。
【答案】:继续匀速直线前进;牛顿第一定律;力
【解析】:根据牛顿第一定律,不受外力的运动物体将保持匀速直线运动;该定律的核心价值是厘清了力与运动的关系——力是改变运动状态的原因,而非维持运动的原因。
19.交通事故发生“追尾”,汽车B刹车后由于 仍撞到汽车A;此时对汽车B中的司机起保护作用的是 (选“安全气囊”或“汽车头枕”)。而 (选“安全气囊”或“汽车头枕”)是为了防止后方追尾时造成伤害。
【答案】惯性;安全气囊;汽车头枕
【解析】交通事故发生“追尾”,汽车B刹车后由于惯性 仍撞到汽车A , 此时对汽车B中的司机起保护作用的是 安全气囊,汽车头枕是 为了防止后方追尾时造成伤害。
综上第1空为惯性;第2空为安全气囊;第3空为汽车头枕
20.如图(1)所示,用力打击一摞棋子中间的一个,该棋子由静止开始沿水平方向飞出,由于该棋子在竖直方向受有重力作用,该棋子的运动轨迹将是 (填“直”或“曲”)线;运输液体货物的槽车,液体内部有气泡,如图(2),当刹车时,气泡将向 (选填“车头”或“车尾”),其原因是等体积的情况下,运动 (选填“气泡”或“液体”)的惯性更大。
【答案】曲;车头;液体
【解析】棋子由静止开始水平飞出后,在竖直方向受到重力作用,重力会改变棋子的运动状态,使其运动轨迹发生弯曲,因此运动轨迹是曲线。当刹车时,车的速度突然减小,液体由于惯性会保持原来的运动状态向车头方向运动,进而推动气泡向车头方向移动。惯性的大小与物体的质量有关,等体积的情况下,液体的质量远大于气泡的质量,因此液体的惯性更大。
三.解答题
21.两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们就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,运动的距离______。
(2)十六世纪末,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。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”)。
(3)后来,笛卡尔进一步完善了伽利略的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初,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”,笛卡尔的观点有什么不足?______。
(4)上述实验及科学家研究成果给予我们的启示是______。(将正确说法前的字母填写在横线上)
A.科学定律都可以通过实验直接得出 B.科学推理是科学研究的方法之一
C.大多数人认同的观点就是正确的观点 D.普通人观点可以质疑,科学家观点不可以质疑
【答案】(1)①初速度;②远;(2)不需要;甲;(3)牛顿第一定律的内容是一切物体在没有
【解析】(1)①为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让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小车受到的阻力越小,小车滑行的距离越远;(2)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。图2是伽利略的实验示意图,图1是伽利略的推理示意图;
(3)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,没有提及静止物体的运动规律,所以这是他的观点的不足之处;(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律,该定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的,即科学推理也是科学研究的方法之一。
22.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布;让小车从斜面顶端由静止滑下,如图甲,观察和比较小车在毛巾表面,棉布表面和木板表面滑行的距离。
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是:使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)实验中发现: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越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);
(3)推理:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 ;
(4)在此基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问;牛顿第一定律在当时 (选填“能”或“不能”)直接由实验得出,理由是: ;
(5)通过上面的探究后,小明再想考虑如下的问题,如图乙,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时;如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将 (选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。
【答案】(1)相等 (2)慢 (3)匀速直线运动 (4)不能 事实上物体不可能存在不受力的情况 (5)静止
【解析】(1)该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等,比较小车运动的距离才有意义,所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放。所以,每次都从斜面上同一位置释放,使小车运动到斜面底端时的速度相等。(2)表面越光滑,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。(3)假如小车受到的阻力为零,即小车不受力,小车的运动状态将不会改变,做匀速直线运动。(4)由上分析可知,事实上物体不可能存在不受力的情况,牛顿第一定律是在实验的基础上,通过推理得出的,不是用实验直接得出的。(5)当摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,此时小球的动能全部转化为重力势能,速度为零,若不受任何外力,将保持静止状态不变。
23.小涛利用如图所示的装置,探究在水平面上阻力对物体运动的影响,进行如下操作:
a、图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
b、如图乙,取下毛巾,将棉布铺在斜面和木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
c、如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1)以上操作中错误的一次是 _____________(选填“a”、“b”或“c”)。
(2)对比两次正确实验操作能说明:小车受到的阻力越小,通过的距离越_____,速度减小的越 ________ 。
(3)纠正错误后,多次实验进行分析,并进一步推测:在水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,它将______________。
(4)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是:使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时_____________。
(5)在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力__(“是”或“不是”)一对平衡力。
(6)上述探究实验中用到的研究方法有科学推理和_______________。
【答案】(1)b(2)长;慢(3)匀速直线(4)初速度相同(5)不是(6)控制变量法
【解析】(1)实验的变量是水平面的粗糙程度,需保证小车到达水平面的初速度相同,因此应让小车从同一斜面的同一高度滑下,步骤b中把棉布铺在斜面上,改变了小车下滑的阻力,会使初速度不同,所以错误的是b。(2)阻力越小,小车运动状态改变越慢,运动的距离越长,速度减小得越慢。(3)根据实验推理,若物体不受阻力,将保持原有运动状态,做匀速直线运动。(4)让小车从斜面同一位置由静止滑下,目的是使小车到达水平面时的初速度相同,这是控制变量法的应用。(5)小车在水平面上受到的重力竖直向下,支持力竖直向上,这两个力是一对平衡力;但小车受到的重力和小车对水平面的压力,受力物体不同(重力受力物体是小车,压力受力物体是水平面),因此不是一对平衡力。(6)实验中控制小车初速度相同,用到控制变量法;通过实验现象推理不受力时的运动状态,用到理想实验法(科学推理法),题目中已给出“科学推理”,因此填控制变量法。
24.阅读短文,回答问题。
诗词与校园共舞——传统文化与科技节中的力与运动智慧
“蹴鞠屡过飞鸟上,秋千竞出垂杨里”,王维的诗句生动描绘了唐代蹴鞠与秋千运动的盛行景象。如今,这些传统运动与现代校园生活完美融合。郑州市第七初级中学科技节上,“力与运动的奇妙世界”体验区人气爆棚,同学们在趣味实验中探索物理奥秘 。其中,“模拟蹴鞠”实验中,同学们将特制小球从斜面滚下,小球在水平面上滑行一段距离后停下;“惯性秋千”项目里,同学坐在模拟秋千上,摆动到最低点时匀速运动,松手后能继续摆动一段距离。
从古诗词中的运动场景到校园科技节的趣味实验,力与运动的规律始终贯穿其中。小球从斜面滚下后能在水平面滑行,是因为小球具有特定性质;模拟秋千在最低点匀速运动时,若所有外力突然消失,运动状态将发生特定变化。这些现象不仅让同学们感受到传统文化的魅力,更通过实践操作理解了牛顿第一定律的深刻内涵,体会到物理知识与生活、文化的紧密联系。
(1)“模拟蹴鞠”实验中,小球从斜面滚下后在水平面滑行,是因为小球具有______,滑行过程中速度逐渐减小,原因是受到______作用。
(2)同学坐在“惯性秋千”上摆动到最低点匀速运动时,若所有外力突然消失,秋千将( )
A. 立即静止 B. 沿水平方向做匀速直线运动 C. 继续摆动 D. 向上运动
(3)下列关于小球滑行过程的说法正确的是( )
A. 小球的惯性逐渐减小 B. 小球的运动需要力来维持
C. 阻力改变了小球的运动状态 D. 小球不受力时将静止
(4)诗句中“蹴鞠屡过飞鸟上”,蹴鞠被踢出后仍能向上飞行,说明蹴鞠具有______,其运动状态的改变是因为受到______作用。
(5)校园科技节的实验中,采用的科学研究方法主要是( )
A. 类比法 B. 控制变量法 C. 理想实验法 D. 等效替代法
【答案】(1)惯性;阻力(摩擦力) (2)B (3)C (4)惯性;重力(或外力)
(5)C
【解析】(1)小球从斜面滚下后,因具有惯性保持运动状态,所以能在水平面滑行;滑行过程中受到水平面的阻力(摩擦力),阻力改变了小球的运动状态,导致速度逐渐减小。
(2)秋千在最低点匀速运动时,处于水平方向的运动状态,根据牛顿第一定律,所有外力突然消失后,将沿水平方向做匀速直线运动,故选B。(3)惯性大小只与质量有关,小球滑行过程中质量不变,惯性不变,A错误;物体的运动不需要力来维持,B错误;阻力使小球速度减小,改变了小球的运动状态,C正确;小球不受力时将保持原来的运动状态,若原本运动则做匀速直线运动,D错误。(4)蹴鞠被踢出后,因具有惯性保持向上的运动状态,所以能继续向上飞行;在飞行过程中,受到重力等外力作用,运动状态不断改变(速度减小、方向变化)。(5)实验中通过观察小球在不同粗糙程度的水平面滑行距离,推理出不受力时的运动状态,采用的是理想实验法,故选C。
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