第16讲 牛顿第一定律(暑假预习讲义)新高一物理人教版
2026-06-27
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 1. 牛顿第一定律 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 牛顿第一定律 |
| 使用场景 | 寒暑假-暑假 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.61 MB |
| 发布时间 | 2026-06-27 |
| 更新时间 | 2026-06-27 |
| 作者 | 飞哥物理研究站 |
| 品牌系列 | 上好课·暑假轻松学 |
| 审核时间 | 2026-06-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58515825.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
第16讲 牛顿第一定律
内容导航
01 预习航标→ 析目标·明方向:预习导航精准定向
02 教材全解 → 析教材·学新知:情境概念深度构
情境启思:从生活或问题出发,激发兴趣
概念构建:梳理核心概念,形成知识框架
考点精讲:聚焦常考要点,讲清逻辑
例题精析:典型题目带路,学会解题思路
即练固基:趁热打铁练一练,巩固刚学内容
03过关检测 → 练考点·强落实:过关检测分层提
关键词
学习目标导航
伽利略理想实验
牛顿第一定律内容
惯性、惯性大小
力与运动关系
1. 了解伽利略理想斜面实验推理过程,纠正“力维持物体运动”错误观点。
2. 熟记牛顿第一定律内容,理解力不是维持运动、而是改变运动状态的原因。
3. 理解惯性概念,知晓质量是惯性大小唯一决定因素。
4. 能利用惯性解释生活现象,区分惯性与力的不同概念。
学习重点:牛顿第一定律内容、力和运动的关系、惯性概念及影响因素。
学习难点:理想实验物理思想理解、惯性误区辨析、运动状态改变的判断。
情|境|启|思
用力推小车小车运动,停止用力小车慢慢停下。是不是有力物体才会运动?古人认为力维持运动,这个结论正确吗?汽车刹车后无法立刻停下,跳远起跳后可以腾空前行,是什么性质让物体保持原有运动状态?速度越大惯性越大吗?
概|念|构|建
一、亚里士多德的观点与伽利略的观点
1.亚里士多德观点
运动分为自然运动和受迫运动。前者中是说轻的物体向上运动,重的物体向下运动,这样的运动无须外力的帮助,它自身就能实现;后者是说地面上的物体必须依靠外力的不断作用才能维持,外力一旦消失,运动也就停止了。
2.伽利略观点
在地面上运动的物体之所以会停下来,是因为摩擦力的缘故。如果没有任何阻力,物体就会永远运动下去,从而否定了亚里士多德关于运动和力关系的错误认识。
3.笛卡尔的贡献
与伽利略同时代的物理学家、数学家、哲学家笛卡尔进一步完善了伽利略的观点,指出:不受其他物体作用时,原来运动的物体将会做匀速直线运动。
二、牛顿第一定律 惯性
1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2.惯性
(1)物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也称为惯性定律。
(2)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,物体的运动不需要力来维持。
3.惯性大小的量度
(1)理想化抽象:惯性定律是理想化抽象思维的产物,是无法直接用实验严格验证的。但它反映了自然界的规律和本质。
(2)惯性的量度:质量是惯性大小的唯一量度。
深|研|精|炼
知识点01 对伽利略的理想实验的理解
[情景探究]
(1)关于力和运动的关系,在很长的时间里,人们都信奉亚里士多德的观点,其内容是什么?
(2)根据观察,小钢球沿斜面向下滚动时,速度如何变化?如果向上滚动呢?由此猜想,小球沿水平面滚动时速度如何?
(3)实际上小钢球沿水平面滚动时,会越来越慢,最后停下来,这是为什么?
(4)如图甲所示的实验,不断改变斜面的材料(例如由毛巾依次换成棉布、木板、玻璃),使其越来越光滑,你观察到小球到达的最大高度如何变化?
(5)如果斜面绝对光滑,小球能达到多高?
(6)如图乙所示,减小第二个斜面的倾角,若斜面绝对光滑,小球能到达多高?与(5)相比运动的距离如何?
(7)如图丙所示,当绝对光滑的斜面最终水平时,小球如何运动?
(8)将上述理想实验与亚里士多德的观点对比,你能总结出什么?
提示:(1)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)速度增大;速度减小;速度应该不增不减。
(3)这是因为小球受到摩擦力作用。
(4)越来越高。
(5)小球将达到原来的高度。
(6)小球仍将到达原来的高度;运动的距离更长。
(7)小球要达到原来的高度,将永远运动下去。
(8)力不是维持物体运动的原因。
【探究归纳】
1.“理想实验”揭示了力不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持。
2.“理想实验”是一种思维活动,是人们在抽象思维中设想出来的,而实际上无法做到的实验。
3.“理想实验”是一种以可靠的事实为依据,忽略次要因素,并把实验的情况合理外推到理想状态,从而揭示自然现象本质的假想实验。所以说伽利略理想实验方法是科学的,结论是可靠的。
【典例1】(25-26高二上·新疆·学业考试模拟)理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验,其步骤如下。
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
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,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,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动
在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是( )
A.①是事实,②③④是推论 B.②是事实,①③④是推论
C.③是事实,①②④是推论 D.④是事实,①②③是推论
【答案】B
【详解】伽利略的理想实验是以经验事实为基础,通过一定的实际实验,再运用分析推理得出结论的。之所以称之为理想实验,是因为实验的结果是无法用实际的实验进行验证的。但是,分析推理的过程是合乎逻辑的,是严密的,是对实际过程的科学的抽象,因此得出的结论是对客观世界真实的反映。本题实验的四个步骤中,只有②是经验事实,①③④都是推论。
故选B。
【探究归纳】“理想实验”在物理学研究中有着重要的作用,它可以帮助我们突破实际实验条件的限制,通过逻辑推理揭示物理规律的本质。对于伽利略的这个理想斜面实验来说,它以可靠的事实为基础,抓住主要因素、忽略次要因素,深刻地揭示了力和运动的关系,推翻了亚里士多德延续两千多年的错误观点,为牛顿第一定律的提出奠定了重要基础。判断理想实验中事实与推论的核心在于,区分可实际观察到的现象和基于事实推导得出的理想化结论:能够实际操作观察到的内容属于事实,无法通过实际实验实现、仅能通过逻辑推理得到的结论则属于推论。
【即练1】(2026·湖南衡阳·模拟预测)在物理学发展进程中,很多物理学家提出一些物理学思想方法。下列关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A.在不考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫等效替代法
B.伽利略研究力和运动关系的斜面实验采用了控制变量法
C.在利用光电门测速中,采用了极限思想法
D.在推导匀变速运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了理想模型法
【答案】C
【详解】A.质点是忽略次要因素、突出主要因素构建的理想化物理模型,用质点代替物体的方法是理想模型法,不是等效替代法,故A错误;
B.伽利略研究力和运动关系的斜面实验,通过合理外推得出物体不受力时的运动规律,采用的是理想实验法,不是控制变量法,故B错误;
C.光电门测速时,取挡光时间极短的条件,用该极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度,采用了极限思想法,故C正确;
D.推导匀变速运动位移公式时,将整个运动过程分割为无数极小的小段,每段近似匀速后累加求和,采用的是微元法,不是理想模型法,故D错误。
故选C。
【即练2】(25-26高一上·浙江嘉兴·期末)关于下列各图说法正确的是( )
A.甲图,利用平面镜显示微小形变,运用了理想化模型的思想
B.乙图,探究两个互成角度的力的合成规律时,运用了控制变量法
C.丙图,利用v-t图像中无数个矩形面积之和求位移,运用了微元法
D.丁图,伽利略通过理想斜面实验与合理外推,揭示力是维持物体运动的原因
【答案】C
【详解】A.观察桌面微小形变的实验,利用平面镜显示微小形变,采用的是微小量放大法,故A错误;
B.乙图,探究两个互成角度的力的合成规律时,运用了等效替代法,故B错误;
C.丙图,利用v-t图像中无数个矩形面积之和求位移,运用了微元法,故C正确;
D.丁图,伽利略通过理想斜面实验与合理外推,揭示力不是维持物体运动的原因,力是物体运动状态改变的原因,故D错误。
故选C。
知识点02 对牛顿第一定律的理解
[情景探究] 骑行自行车过程中,如果不给自行车提供力,自行车会慢慢停止,是否说明牛顿第一定律是违背事实的?
提示:不违背,牛顿第一定律成立的条件是不受外力或合外力为零,骑行自行车时,因为有摩擦力的存在,导致合外力不为零,造成其运动状态的改变,说明了牛顿第一定律的正确性。
1.牛顿第一定律的实验基础
牛顿第一定律是在伽利略理想实验的基础上加以科学推理得到的,由理想实验得出的结论经受了广泛、严谨的实验验证,证明结论是正确的。
2.牛顿第一定律揭示了惯性的概念
定律中“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态”揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。
3.牛顿第一定律揭示了力的本质
定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,这句话揭示了力与运动的关系的本质,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。
[易错提醒]
(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。
【典例2】(24-25高一下·河南三门峡·期末)卢氏县高中生每天骑自行车上学,自行车在平直路面上匀速行驶时,下列说法正确的是( )
A.自行车受到的合力为零 B.自行车的速度越大,惯性越大
C.自行车不受摩擦力 D.蹬车的力大于阻力
【答案】A
【详解】A.自行车在平直路面上匀速行驶,处于平衡状态,根据平衡条件可知,物体所受合力为零,故A正确;
B.惯性是物体的固有属性,其大小仅由物体的质量决定,与运动速度无关,故B错误;
C.自行车行驶过程中会受到地面的滚动摩擦力、空气阻力等作用,匀速时是动力与摩擦力等阻力平衡,并非不受摩擦力,故C错误;
D.匀速行驶时自行车处于平衡状态,动力与阻力大小相等,故D错误。
故选A。
【探究归纳】一切物体都有惯性,惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关,质量越大惯性越大,与物体的运动状态、受力情况均无关。物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)时,所受合力一定为零,分析这类问题时,要结合受力分析,结合平衡条件逐一判断选项,避免忽略实际存在的力、混淆惯性的影响因素这类常见错误。
【即练1】(25-26高一上·浙江绍兴·期末)中国空间站上的一艘神舟飞船,在距地球四百公里的轨道上,与微小却致命的太空垃圾发生了碰撞。关于此次事件,下列说法正确的是( )
A.太空垃圾的速度大,所以惯性大
B.太空垃圾的惯性仅与质量有关
C.太空垃圾在碰撞前一定做匀加速直线运动
D.在碰撞前后,太空垃圾的运动状态可能不变
【答案】B
【详解】A.惯性只与质量有关,与速度无关,故A错误;
B.惯性是物体的固有属性,仅由质量决定,与速度、位置等因素无关,故B正确;
C.太空垃圾在距地球400公里的轨道上运动,受地球引力作用,加速度方向指向地心且不断变化,因此做曲线运动(如圆周或椭圆运动),不是匀加速直线运动,故C错误;
D.碰撞过程中,太空垃圾受到力的作用,根据牛顿第一定律,力是改变物体的运动状态的原因,因此碰撞前后太空垃圾的运动状态(速度的大小或方向)一定改变,故D错误。
故选B。
【即练2】(25-26高一上·广东江门·期末)如图所示是儿童喜欢玩的滑板车,下列说法正确的是( )
A.儿童站在滑板车上静止时,儿童没有受到力的作用
B.儿童单脚蹬地,滑板车会从静止开始向前运动,说明力是维持物体运动状态的原因
C.儿童单脚蹬地,维持滑板车向前做匀速直线运动时,滑板车没有受到力的作用
D.儿童蹬地后双脚站在滑板车上,滑板车会逐渐变慢,说明力是改变物体运动状态的原因
【答案】D
【详解】A.儿童站在滑板车上静止时,儿童受力平衡,受到重力以及滑板车对他的作用力,A错误;
B.儿童单脚蹬地,滑板车会从静止开始向前运动,说明力是改变物体运动状态的原因,B错误;
C.儿童单脚蹬地,维持滑板车向前做匀速直线运动时,滑板车受到向前的动力和向后的摩擦力作用,C错误;
D.儿童蹬地后双脚站在滑板车上,滑板车会逐渐变慢,受阻力作用使速度逐渐减小,说明力是改变物体运动状态的原因,D正确。
故选D。
一、单选题
1.(安徽省徽派大联考2025-2026学年高一上学期12月阶段联考物理试题(C卷))下列说法正确的是( )
A.汽车的速度越大,它的惯性就越大
B.物体的形状改变时,其重心不一定改变
C.牛顿第一定律是牛顿通过实验发现的规律
D.伽利略利用理想斜面实验证实了“力是维持物体运动的原因”的观点
【答案】B
【详解】A.惯性是物体的固有属性,大小仅由物体的质量决定,与运动速度无关,故A错误;
B.重心是物体所受重力的等效作用点,由物体的形状和质量分布共同决定。物体形状改变时,若等效重力作用点位置不变(例如将均匀实心圆盘改为同圆心的均匀圆环,重心仍在圆心处),则重心不变,因此形状改变时重心不一定改变,故B正确;
C.现实中不存在不受外力的物体,牛顿第一定律是在实验基础上通过逻辑推理得出的规律,无法通过直接实验验证,不是通过实验发现的,故C错误;
D.伽利略的理想斜面实验推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点,证实了力是改变物体运动状态的原因,故D错误。
故选B。
2.(25-26高一上·辽宁丹东·期中)关于惯性和牛顿第一定律,下列说法正确的是( )
A.速度越大,汽车越难停下来,说明速度越大,惯性越大
B.竖直向上抛出的物体,在上升和下降过程中惯性发生改变
C.伽利略通过理想斜面实验,证明了力是维持物体运动的原因
D.牛顿第一定律揭示了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
【答案】D
【详解】A.惯性是物体的固有属性,大小仅与物体质量有关,与运动速度无关,故A错误;
B.竖直向上抛出的物体,上升和下降过程中质量不变,因此惯性大小不变,故B错误;
C.伽利略通过理想斜面实验,推翻了“力是维持物体运动的原因”的错误观点,故C错误;
D.牛顿第一定律指出,不受外力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态,直接揭示了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,故D正确。
故选D。
3.(24-25高一下·浙江丽水·期中)伽利略创造性地设计了如图(a)、(b)的两个斜面实验,下列说法正确的是( )
A.图(a)是为了便于测量速度
B.图(a)可得出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动
C.图(b)的结论可以由实际实验直接获得
D.图(b)可得出力是维持物体运动的原因
【答案】B
【详解】A.图(a)是为了便于测量时间,故A错误;
B.图(a)通过逐渐增大斜面倾角最终竖直来研究自由落体运动,小球仍然保持匀加速运动的性质,可得出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动,故B正确;
CD.图(b)中不可能有光滑的斜面,伽利略只是在实际实验结果下进行理想化逻辑推理,得出力不是维持物体运动的原因,不是实际实验直接获得,故CD错误。
故选B。
4.(25-26高一上·浙江湖州·期末)伽利略在物理学的发展史上做出了重大贡献,有关伽利略的两个斜面实验,下列说法不正确的是( )
A.伽利略用图1的斜面实验,说明力不是维持物体运动的原因
B.伽利略用图1的斜面实验,将结果合理外推得到自由落体运动的规律
C.图2这个斜面实验是理想化的,实际上无法实现
D.伽利略在这两个斜面实验中,将实验和逻辑推理和谐地结合起来
【答案】A
【详解】AB.伽利略从图1中将斜面实验的结论外推到斜面倾角为的情形,从而间接证明了自由落体运动是匀加速直线运动。图2的斜面实验,说明力不是维持物体运动的原因。故A错,B正确;
C.没有任何摩擦阻力(绝对光滑)的情况是不存在的,所以图2这个斜面实验是理想化的,实际上无法实现。故C正确;
D.伽利略的斜面实验是以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,推理得出的结论,把实验和逻辑推理和谐地结合起来,故D正确。
本题选错误的,故选A。
5.(25-26高一下·湖北恩施·开学考试)力与运动无处不在,亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿等一大批著名学者都致力研究力与运动的关系,带来了人类科学进步,下列说法正确的是( )
A.亚里士多德根据生活经验提出轻的物体和重的物体下落一样快
B.笛卡尔认为如果运动物体不受任何力的作用,它将保持静止
C.伽利略通过实验和逻辑推理得出力不是维持物体运动的原因
D.牛顿第一定律能够通过现代实验手段直接验证
【答案】C
【详解】A.亚里士多德根据生活经验提出重的物体比轻的物体下落快,而非一样快,故A错误;
B.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,而非保持静止,故B错误;
C.伽利略通过斜面实验和逻辑推理(如理想实验)得出力不是维持物体运动的原因,而是改变运动状态的原因,故C正确;
D.牛顿第一定律(惯性定律)是理想化的逻辑推理产物,无法在现实实验中完全消除外力来直接验证,故D错误。
故选C。
6.(25-26高一上·湖北孝感·期末)如图是深受小朋友喜欢的滑板车的结构示意图,骑行滑板车的过程中的相关物理知识,下列说法中正确的是( )
A.停止蹬地后滑板车在水平路面前进一段就会停下来,说明运动需要力来维持
B.小朋友站在滑板车上沿缓坡匀速直线滑行时,人和滑板车整体所受合力为0
C.小朋友站在滑板车上沿缓坡匀速直线滑行时,小朋友对滑板车的压力与小朋友的重力大小相等
D.小朋友在拐弯时滑行太快就容易侧滑翻倒,说明速度越大惯性越大
【答案】B
【详解】A.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,滑板车在停止蹬地后会在水平路面上前进一段距离后停下是由于阻力的作用,故A错误;
B.小朋友站在滑板车上沿缓坡匀速直线滑行时,人和滑板车整体处于平衡状态,受合力为0,故B正确;
C.小朋友站在滑板车上沿缓坡匀速直线滑行时,小朋友受力是平衡的,滑板车对小朋友的支持力与静摩擦力的合力与小朋友的重力大小相等,故小朋友对滑板车的压力(与滑板车对小朋友的支持力等大反向)小于小朋友的重力,故C错误;
D.惯性大小完全取决于物体质量大小,与运动状态无关,故D错误。
故选B。
二、多选题
7.(25-26高一上·江西上饶·阶段检测)如图所示,物理老师用一根筷子穿透一个苹果,他一手拿筷子,另一只手拿锤子敲击筷子上端,发现苹果会沿着筷子向上“爬”,下列说法正确的是( )
A.苹果受到筷子的向上的力才会向上“爬”
B.越大的苹果由于惯性越大,越容易完成该实验
C.该实验原理主要是利用了苹果的惯性
D.筷子受到锤子向上的作用力
【答案】BC
【详解】该实验的原理是牛顿第一定律,即惯性定律,任何物体总要保持原有的运动状态(静止或匀速直线运动),除非外力迫使它改变这种状态。当拿锤子敲击筷子上端时,筷子快速下降,而苹果由于具有惯性,要保持原有的运动状态,位置保持不变,但筷子下降,则苹果相对筷子在向上运动,即苹果会沿着筷子向上“爬”,不是苹果受到筷子的向上的力向上“爬”,苹果越大,质量越大,惯性越大,越容易完成该实验。
故选BC。
8.(25-26高一上·广东佛山·期末)关于粤教版物理必修1教材中的四幅插图,下列说法正确的是( )
A.图甲中,利用光电门和数字计时器直接测量出小球通过光电门时的瞬时速度
B.图乙中,通过光点在屏上位置的变化反映出硬木板发生了形变
C.图丙中,F1和F2共同作用的效果与F作用的效果相同,可相互替代
D.图丁中,伽利略通过实验直接得出“物体的运动不需要力来维持”的结论
【答案】BC
【详解】A.图甲中,用小球穿过光电门过程的平均速度代替小球球心到光电门时的瞬时速度,故A错误;
B.图乙中,采用微小量放大法,通过光点在屏上位置的变化反映出硬木板发生了形变,故B正确;
C.图丙中,通过使结点的位置一致来保证力的作用效果相同,体现等效替代的思想,故C正确;
D.图丁中,伽利略通过理想斜面实验,利用实验事实与科学推理得出“物体的运动不需要力来维持”的结论,故D错误。
故选BC。
9.(25-26高一上·广西玉林·阶段检测)2018年5月28日,习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的讲话中,引用了《墨经·经上》中的名句“力,形之所以奋也”,此名句的意思是指“力是物体由静止到运动、运动到静止的原因”。下列关于力和运动的说法错误的是( )
A.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力
B.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快
C.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快,这说明物体受的力越大,速度就越大
D.一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
【答案】BCD
【详解】A.伽利略通过实验和推理,得到的观点为一个物体维持匀速直线运动,其所受合力为零,故A正确,不符题意;
B.通过实验和推理,伽利略认为在忽略空气阻力时,两物体从同一高度自由下落,较重的物体与较轻的物体下落快慢相同,故B错误,符合题意;
C.物体的运动不需要力来维持,即力与速度大小没有本质关系,四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快,只能够说明物体受的力越大,物体速度变化越快,故C错误,符合题意;
D.力不是维持物体运动的原因,一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这是由于物体受到阻力的原因,并不说明静止状态是物体长时间不受力时的“自然状态”,故D错误,符合题意。
故选BCD。
10.(25-26高一上·福建龙岩·期末)如图甲所示为一位单板滑雪运动员(可视为质点)从斜坡顶端由静止滑下,已知运动员在整个运动过程中的速度大小随时间的变化情况如图乙所示,运动的总路程为520m,斜坡与水平滑道平滑连接,取。则( )
A.运动员在运动过程中,惯性随着速度的变大而变大
B.运动员在斜坡上与水平滑道上的加速度大小之比为
C.滑板与水平滑道间的动摩擦因数为0.25
D.运动员在运动过程中的最大速度为40m/s
【答案】CD
【详解】A.惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,与速度大小无关,A错误;
B.运动员在斜坡上与水平滑道上的加速度大小之比,B错误;
D.设最大速度为,运动过程中的总路程 ,可得,D正确;
C.研究滑板与水平滑道间滑行阶段,滑行时间,
末速为0的匀减速运动,可逆向看作一初速为0的匀加速直线运动
根据牛顿第二定律,可得,C正确。
故选CD。
三、实验题
11.(22-23高一上·上海黄浦·期中)以下问题关于伽利略对落体运动的研究
(1)选择比较石头和羽毛的下落的快慢,并不科学,原因在于影响运动的因素有重力和空气阻力,在研究受多个因素影响的问题时,应采用______(填写科学方法),因此我们可以选择比较质量相同的纸片和纸团的下落快慢。
(2)自然界的落体运动要能被近似的视为自由落体运动,物体受到的空气阻力f要满足什么条件?______,所以,要研究自由落体运动规律时,我们______选择乒乓球。(填“能”或“不能”)
(3)伽利略通过逻辑推理得到自由落体运动的快慢相同。自由落体过程中,物体的速度是逐渐增大的,先下落的物体速度总是比后下落的物体运动快。所以如果比较先后下落的物体时,这里的快慢可以理解为______的快慢。
(4)关于伽利略斜面实验的分析,下列说法正确的是( )
(A)其中的丁图是实验现象,甲图是经过合理的外推得到的结论;
(B)通过甲图中的实验现象发现,物体的位移和时间成正比;
(C)运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使实验现象更易观察和测量;
(D)运用丁图的实验,可“放大”重力的作用,使实验现象更易观察和测量。
(5)请你用学校能够提供的实验仪器,设计一个实验方案证明质量不同的物体,从倾角固定的斜面下滑,位移和时间平方的比值是定值______。(说明需要哪些器材,需要测量哪些物理量,用什么仪器测量,实施的步骤是怎样的,得到数据怎么处理分析,从而证明观点)
(6)一个小球沿着图(a)所示的光滑轨道从P点滑动至Q点,轨道转角处平滑连接。请根据伽利略的理想斜面实验,来判断在图(b)中最能反映小球的速度大小v与时间t之间关系的图像是( )
【答案】 控制变量法 物体受到的空气阻力远远小于物体的重力 不能 速度 C 见解析
A
【详解】(1)[1]选择比较石头和羽毛的下落的快慢,并不科学,原因在于影响运动的因素有重力和空气阻力,在研究受多个因素影响的问题时,应采用控制变量法,因此我们可以选择比较质量相同的纸片和纸团的下落快慢。
(2)[2][3]自然界的落体运动要能被近似的视为自由落体运动,物体受到的空气阻力f要满足的条件是,物体受到的空气阻力远远小于物体的重力,所以,要研究自由落体运动规律时,我们不能选择乒乓球,因为乒乓球所受到的空气阻力不是远远小于乒乓球的重力。
(3)[4]伽利略通过逻辑推理得到自由落体运动的快慢相同。自由落体过程中,物体的速度是逐渐增大的,先下落的物体速度总是比后下落的物体运动快。所以如果比较先后下落的物体时,这里的快慢可以理解为速度的快慢。
(4)[5] A.其中的甲图是实验现象,丁图是经过合理的外推得到的结论,A错误;
B.通过甲图中的实验现象发现,物体的位移和时间的平方成正比,B错误;
CD.运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使实验现象更易观察和测量,C正确,D错误;
故选C。
(5)[6]将长木板放在水平桌面上,将木板的一端垫高;将电火花打点计时器放在木板被垫高的一端;将纸带穿过打点计时器,另一端连接小车,将小车靠近打点计时器放置在木板上;先接通电源,后释放小车,小车沿着斜面下滑,打出一条纸带;在纸带上比较清晰的点选一个计数点0,然后每隔4个点选一个计数点,每两个计数点之间的时间间隔为0.1s;用刻度尺量出各计数点到0的距离;计算位移和时间平方的比值,然后取平均值;保持木板的倾角不变,改变小车的质量重复上述实验。在实验误差范围内,如果比值相同,则说明位移与时间平方的比值是定值。
(6)[7]小球从P点加速下滑,再匀速运动,再减速上滑,A正确,BCD错误。
故选A。
四、解答题
12. (24-25高一上·上海杨浦·期末)实验室中的小车配合直轨道,可以研究多个问题。小车在轨道上运动时,受到的滑动摩擦力比较小。
(1)如图所示,小车静止在水平轨道上 , 在桌上放一根 柱子标记小车中间的初始位置。快速将水平轨道向左拉动一下,小车将在柱子的________(选填 :A.“左边”B.“中间”或C.“右边”)。
(2)实验小组1用光电门传感器研究小车运动。每次由同一位置静止释放小车,并将光电门传感器放置在同一位置,更换宽度不同的挡光片。将平均速度v和挡光时间的数据绘制成v-图像,经计算机拟合得到的函数关系如图所示。则小车运动的加速度a=_______m/s2(保留3位有效数字),图像截距0.8211的物理含义是:______________
(3)实验小组2选择位移传感器研究小车运动。
①固定在小车上的发射器同时向接收器发射红外线脉冲和___________脉冲。
②根据小车沿倾斜轨道运动的x-t图像,定性画出对应的速度-时间图像____。
(4)根据第3题中的x-t图像、v-t 图像,猜测小车下滑过程中的速度-位移图像为右图中的____________(选填:A.“甲”或B.“乙”)。为判断小车是否为匀变速直线运动,可将v-x 图像的纵坐标设置为_______( 选填 :A.“v0.5”B.“v²”或 C.“v³”), 从而使v-x图像“化曲为直”。
(5)选取第3题x-t图像中0.75s-0.95s 之间的实验数据,其中x单位是,t单位是s,请论证这段时间内小车的运动是否为匀加速直线运动。
【答案】(1)B (2) 挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度 (3) 超声波 (4) 甲 B (5)见解析
【详解】(1)原来小车和轨道都保持静止,快速将水平轨道向左拉动一下,小车由于具有惯性,仍保持原来的静止状态,所以小车将仍然在柱子的中间位置。
故选B。
(2)[1] [2]根据
可得平均速度
由图可知
可得小车运动的加速度大小为
其中
故图像截距0.8211的物理含义是挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度。
(3)[1]位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量,故固定在小车上的发射器同时向接收器发射红外线脉冲和超声波脉冲。
[2] 由图像知,小车前面和后面部分位移不变,则其速度为0;中间部分小车运动位移随时间变化近似为二次函数,则其加速度的大小为一不变的常数,所以其图像的斜率不变,作图如下:
(4)[1]由图像、图像知,速度增加相同量时,越往后位移的增加量越多,故可猜测小车下滑过程中的图像为图甲。
[2] 为判断小车是否为匀变速直线运动,由速度位移公式,可将图线的纵坐标设置为,从而使图线“化曲为直”。
故选B。
(5)对图上5个数据点进行数据分析,由图可知:5个点的位置分别为
x1=0.233m,x2=0.264m,x3=0.299m,x4=0.338m,x5=0.381m
每隔0.05s,小车的位移分别为
s1 = 0.264m – 0.233 m= 0.031m
s2 = 0.299m – 0.264 m =0.035m
s3 =0.338m – 0.299 m = 0.039m
s4 =0.381m – 0.338 m = 0.043m
所以在相等时间内,小车的位移增量
∆s12 =0.004m,∆s23=0.004m,∆s34=0.004m
符合匀加速直线运动的特点:在相等的时间间隔内,位移的增量相同说明小车是在做匀加速直线运动。
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第16讲 牛顿第一定律
内容导航
01 预习航标→ 析目标·明方向:预习导航精准定向
02 教材全解 → 析教材·学新知:情境概念深度构
情境启思:从生活或问题出发,激发兴趣
概念构建:梳理核心概念,形成知识框架
考点精讲:聚焦常考要点,讲清逻辑
例题精析:典型题目带路,学会解题思路
即练固基:趁热打铁练一练,巩固刚学内容
03过关检测 → 练考点·强落实:过关检测分层提
关键词
学习目标导航
伽利略理想实验
牛顿第一定律内容
惯性、惯性大小
力与运动关系
1. 了解伽利略理想斜面实验推理过程,纠正“力维持物体运动”错误观点。
2. 熟记牛顿第一定律内容,理解力不是维持运动、而是改变运动状态的原因。
3. 理解惯性概念,知晓质量是惯性大小唯一决定因素。
4. 能利用惯性解释生活现象,区分惯性与力的不同概念。
学习重点:牛顿第一定律内容、力和运动的关系、惯性概念及影响因素。
学习难点:理想实验物理思想理解、惯性误区辨析、运动状态改变的判断。
情|境|启|思
用力推小车小车运动,停止用力小车慢慢停下。是不是有力物体才会运动?古人认为力维持运动,这个结论正确吗?汽车刹车后无法立刻停下,跳远起跳后可以腾空前行,是什么性质让物体保持原有运动状态?速度越大惯性越大吗?
概|念|构|建
一、亚里士多德的观点与伽利略的观点
1.亚里士多德观点
运动分为自然运动和受迫运动。前者中是说轻的物体向上运动,重的物体向下运动,这样的运动无须外力的帮助,它自身就能实现;后者是说地面上的物体必须依靠外力的不断作用才能维持,外力一旦消失,运动也就停止了。
2.伽利略观点
在地面上运动的物体之所以会停下来,是因为摩擦力的缘故。如果没有任何阻力,物体就会永远运动下去,从而否定了亚里士多德关于运动和力关系的错误认识。
3.笛卡尔的贡献
与伽利略同时代的物理学家、数学家、哲学家笛卡尔进一步完善了伽利略的观点,指出:不受其他物体作用时,原来运动的物体将会做匀速直线运动。
二、牛顿第一定律 惯性
1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2.惯性
(1)物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也称为惯性定律。
(2)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,物体的运动不需要力来维持。
3.惯性大小的量度
(1)理想化抽象:惯性定律是理想化抽象思维的产物,是无法直接用实验严格验证的。但它反映了自然界的规律和本质。
(2)惯性的量度:质量是惯性大小的唯一量度。
深|研|精|炼
知识点01 对伽利略的理想实验的理解
[情景探究]
(1)关于力和运动的关系,在很长的时间里,人们都信奉亚里士多德的观点,其内容是什么?
(2)根据观察,小钢球沿斜面向下滚动时,速度如何变化?如果向上滚动呢?由此猜想,小球沿水平面滚动时速度如何?
(3)实际上小钢球沿水平面滚动时,会越来越慢,最后停下来,这是为什么?
(4)如图甲所示的实验,不断改变斜面的材料(例如由毛巾依次换成棉布、木板、玻璃),使其越来越光滑,你观察到小球到达的最大高度如何变化?
(5)如果斜面绝对光滑,小球能达到多高?
(6)如图乙所示,减小第二个斜面的倾角,若斜面绝对光滑,小球能到达多高?与(5)相比运动的距离如何?
(7)如图丙所示,当绝对光滑的斜面最终水平时,小球如何运动?
(8)将上述理想实验与亚里士多德的观点对比,你能总结出什么?
提示:(1)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)速度增大;速度减小;速度应该不增不减。
(3)这是因为小球受到摩擦力作用。
(4)越来越高。
(5)小球将达到原来的高度。
(6)小球仍将到达原来的高度;运动的距离更长。
(7)小球要达到原来的高度,将永远运动下去。
(8)力不是维持物体运动的原因。
【探究归纳】
1.“理想实验”揭示了力不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持。
2.“理想实验”是一种思维活动,是人们在抽象思维中设想出来的,而实际上无法做到的实验。
3.“理想实验”是一种以可靠的事实为依据,忽略次要因素,并把实验的情况合理外推到理想状态,从而揭示自然现象本质的假想实验。所以说伽利略理想实验方法是科学的,结论是可靠的。
【典例1】(25-26高二上·新疆·学业考试模拟)理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验,其步骤如下。
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
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,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,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动
在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是( )
A.①是事实,②③④是推论 B.②是事实,①③④是推论
C.③是事实,①②④是推论 D.④是事实,①②③是推论
【探究归纳】“理想实验”在物理学研究中有着重要的作用,它可以帮助我们突破实际实验条件的限制,通过逻辑推理揭示物理规律的本质。对于伽利略的这个理想斜面实验来说,它以可靠的事实为基础,抓住主要因素、忽略次要因素,深刻地揭示了力和运动的关系,推翻了亚里士多德延续两千多年的错误观点,为牛顿第一定律的提出奠定了重要基础。判断理想实验中事实与推论的核心在于,区分可实际观察到的现象和基于事实推导得出的理想化结论:能够实际操作观察到的内容属于事实,无法通过实际实验实现、仅能通过逻辑推理得到的结论则属于推论。
【即练1】(2026·湖南衡阳·模拟预测)在物理学发展进程中,很多物理学家提出一些物理学思想方法。下列关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A.在不考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫等效替代法
B.伽利略研究力和运动关系的斜面实验采用了控制变量法
C.在利用光电门测速中,采用了极限思想法
D.在推导匀变速运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了理想模型法
【即练2】(25-26高一上·浙江嘉兴·期末)关于下列各图说法正确的是( )
A.甲图,利用平面镜显示微小形变,运用了理想化模型的思想
B.乙图,探究两个互成角度的力的合成规律时,运用了控制变量法
C.丙图,利用v-t图像中无数个矩形面积之和求位移,运用了微元法
D.丁图,伽利略通过理想斜面实验与合理外推,揭示力是维持物体运动的原因
知识点02 对牛顿第一定律的理解
[情景探究] 骑行自行车过程中,如果不给自行车提供力,自行车会慢慢停止,是否说明牛顿第一定律是违背事实的?
提示:不违背,牛顿第一定律成立的条件是不受外力或合外力为零,骑行自行车时,因为有摩擦力的存在,导致合外力不为零,造成其运动状态的改变,说明了牛顿第一定律的正确性。
1.牛顿第一定律的实验基础
牛顿第一定律是在伽利略理想实验的基础上加以科学推理得到的,由理想实验得出的结论经受了广泛、严谨的实验验证,证明结论是正确的。
2.牛顿第一定律揭示了惯性的概念
定律中“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态”揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。
3.牛顿第一定律揭示了力的本质
定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,这句话揭示了力与运动的关系的本质,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。
[易错提醒]
(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。
【典例2】(24-25高一下·河南三门峡·期末)卢氏县高中生每天骑自行车上学,自行车在平直路面上匀速行驶时,下列说法正确的是( )
A.自行车受到的合力为零 B.自行车的速度越大,惯性越大
C.自行车不受摩擦力 D.蹬车的力大于阻力
【探究归纳】一切物体都有惯性,惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关,质量越大惯性越大,与物体的运动状态、受力情况均无关。物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)时,所受合力一定为零,分析这类问题时,要结合受力分析,结合平衡条件逐一判断选项,避免忽略实际存在的力、混淆惯性的影响因素这类常见错误。
【即练1】(25-26高一上·浙江绍兴·期末)中国空间站上的一艘神舟飞船,在距地球四百公里的轨道上,与微小却致命的太空垃圾发生了碰撞。关于此次事件,下列说法正确的是( )
A.太空垃圾的速度大,所以惯性大
B.太空垃圾的惯性仅与质量有关
C.太空垃圾在碰撞前一定做匀加速直线运动
D.在碰撞前后,太空垃圾的运动状态可能不变
【即练2】(25-26高一上·广东江门·期末)如图所示是儿童喜欢玩的滑板车,下列说法正确的是( )
A.儿童站在滑板车上静止时,儿童没有受到力的作用
B.儿童单脚蹬地,滑板车会从静止开始向前运动,说明力是维持物体运动状态的原因
C.儿童单脚蹬地,维持滑板车向前做匀速直线运动时,滑板车没有受到力的作用
D.儿童蹬地后双脚站在滑板车上,滑板车会逐渐变慢,说明力是改变物体运动状态的原因
一、单选题
1.(安徽省徽派大联考2025-2026学年高一上学期12月阶段联考物理试题(C卷))下列说法正确的是( )
A.汽车的速度越大,它的惯性就越大
B.物体的形状改变时,其重心不一定改变
C.牛顿第一定律是牛顿通过实验发现的规律
D.伽利略利用理想斜面实验证实了“力是维持物体运动的原因”的观点
2.(25-26高一上·辽宁丹东·期中)关于惯性和牛顿第一定律,下列说法正确的是( )
A.速度越大,汽车越难停下来,说明速度越大,惯性越大
B.竖直向上抛出的物体,在上升和下降过程中惯性发生改变
C.伽利略通过理想斜面实验,证明了力是维持物体运动的原因
D.牛顿第一定律揭示了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
3.(24-25高一下·浙江丽水·期中)伽利略创造性地设计了如图(a)、(b)的两个斜面实验,下列说法正确的是( )
A.图(a)是为了便于测量速度
B.图(a)可得出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动
C.图(b)的结论可以由实际实验直接获得
D.图(b)可得出力是维持物体运动的原因
4.(25-26高一上·浙江湖州·期末)伽利略在物理学的发展史上做出了重大贡献,有关伽利略的两个斜面实验,下列说法不正确的是( )
A.伽利略用图1的斜面实验,说明力不是维持物体运动的原因
B.伽利略用图1的斜面实验,将结果合理外推得到自由落体运动的规律
C.图2这个斜面实验是理想化的,实际上无法实现
D.伽利略在这两个斜面实验中,将实验和逻辑推理和谐地结合起来
5.(25-26高一下·湖北恩施·开学考试)力与运动无处不在,亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿等一大批著名学者都致力研究力与运动的关系,带来了人类科学进步,下列说法正确的是( )
A.亚里士多德根据生活经验提出轻的物体和重的物体下落一样快
B.笛卡尔认为如果运动物体不受任何力的作用,它将保持静止
C.伽利略通过实验和逻辑推理得出力不是维持物体运动的原因
D.牛顿第一定律能够通过现代实验手段直接验证
6.(25-26高一上·湖北孝感·期末)如图是深受小朋友喜欢的滑板车的结构示意图,骑行滑板车的过程中的相关物理知识,下列说法中正确的是( )
A.停止蹬地后滑板车在水平路面前进一段就会停下来,说明运动需要力来维持
B.小朋友站在滑板车上沿缓坡匀速直线滑行时,人和滑板车整体所受合力为0
C.小朋友站在滑板车上沿缓坡匀速直线滑行时,小朋友对滑板车的压力与小朋友的重力大小相等
D.小朋友在拐弯时滑行太快就容易侧滑翻倒,说明速度越大惯性越大
二、多选题
7.(25-26高一上·江西上饶·阶段检测)如图所示,物理老师用一根筷子穿透一个苹果,他一手拿筷子,另一只手拿锤子敲击筷子上端,发现苹果会沿着筷子向上“爬”,下列说法正确的是( )
A.苹果受到筷子的向上的力才会向上“爬”
B.越大的苹果由于惯性越大,越容易完成该实验
C.该实验原理主要是利用了苹果的惯性
D.筷子受到锤子向上的作用力
8.(25-26高一上·广东佛山·期末)关于粤教版物理必修1教材中的四幅插图,下列说法正确的是( )
A.图甲中,利用光电门和数字计时器直接测量出小球通过光电门时的瞬时速度
B.图乙中,通过光点在屏上位置的变化反映出硬木板发生了形变
C.图丙中,F1和F2共同作用的效果与F作用的效果相同,可相互替代
D.图丁中,伽利略通过实验直接得出“物体的运动不需要力来维持”的结论
9.(25-26高一上·广西玉林·阶段检测)2018年5月28日,习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的讲话中,引用了《墨经·经上》中的名句“力,形之所以奋也”,此名句的意思是指“力是物体由静止到运动、运动到静止的原因”。下列关于力和运动的说法错误的是( )
A.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力
B.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快
C.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快,这说明物体受的力越大,速度就越大
D.一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
10.(25-26高一上·福建龙岩·期末)如图甲所示为一位单板滑雪运动员(可视为质点)从斜坡顶端由静止滑下,已知运动员在整个运动过程中的速度大小随时间的变化情况如图乙所示,运动的总路程为520m,斜坡与水平滑道平滑连接,取。则( )
A.运动员在运动过程中,惯性随着速度的变大而变大
B.运动员在斜坡上与水平滑道上的加速度大小之比为
C.滑板与水平滑道间的动摩擦因数为0.25
D.运动员在运动过程中的最大速度为40m/s
三、实验题
11.(22-23高一上·上海黄浦·期中)以下问题关于伽利略对落体运动的研究
(1)选择比较石头和羽毛的下落的快慢,并不科学,原因在于影响运动的因素有重力和空气阻力,在研究受多个因素影响的问题时,应采用______(填写科学方法),因此我们可以选择比较质量相同的纸片和纸团的下落快慢。
(2)自然界的落体运动要能被近似的视为自由落体运动,物体受到的空气阻力f要满足什么条件?______,所以,要研究自由落体运动规律时,我们______选择乒乓球。(填“能”或“不能”)
(3)伽利略通过逻辑推理得到自由落体运动的快慢相同。自由落体过程中,物体的速度是逐渐增大的,先下落的物体速度总是比后下落的物体运动快。所以如果比较先后下落的物体时,这里的快慢可以理解为______的快慢。
(4)关于伽利略斜面实验的分析,下列说法正确的是( )
(A)其中的丁图是实验现象,甲图是经过合理的外推得到的结论;
(B)通过甲图中的实验现象发现,物体的位移和时间成正比;
(C)运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使实验现象更易观察和测量;
(D)运用丁图的实验,可“放大”重力的作用,使实验现象更易观察和测量。
(5)请你用学校能够提供的实验仪器,设计一个实验方案证明质量不同的物体,从倾角固定的斜面下滑,位移和时间平方的比值是定值______。(说明需要哪些器材,需要测量哪些物理量,用什么仪器测量,实施的步骤是怎样的,得到数据怎么处理分析,从而证明观点)
(6)一个小球沿着图(a)所示的光滑轨道从P点滑动至Q点,轨道转角处平滑连接。请根据伽利略的理想斜面实验,来判断在图(b)中最能反映小球的速度大小v与时间t之间关系的图像是( )
四、解答题
12. (24-25高一上·上海杨浦·期末)实验室中的小车配合直轨道,可以研究多个问题。小车在轨道上运动时,受到的滑动摩擦力比较小。
(1)如图所示,小车静止在水平轨道上 , 在桌上放一根 柱子标记小车中间的初始位置。快速将水平轨道向左拉动一下,小车将在柱子的________(选填 :A.“左边”B.“中间”或C.“右边”)。
(2)实验小组1用光电门传感器研究小车运动。每次由同一位置静止释放小车,并将光电门传感器放置在同一位置,更换宽度不同的挡光片。将平均速度v和挡光时间的数据绘制成v-图像,经计算机拟合得到的函数关系如图所示。则小车运动的加速度a=_______m/s2(保留3位有效数字),图像截距0.8211的物理含义是:______________
(3)实验小组2选择位移传感器研究小车运动。
①固定在小车上的发射器同时向接收器发射红外线脉冲和___________脉冲。
②根据小车沿倾斜轨道运动的x-t图像,定性画出对应的速度-时间图像____。
(4)根据第3题中的x-t图像、v-t 图像,猜测小车下滑过程中的速度-位移图像为右图中的____________(选填:A.“甲”或B.“乙”)。为判断小车是否为匀变速直线运动,可将v-x 图像的纵坐标设置为_______( 选填 :A.“v0.5”B.“v²”或 C.“v³”), 从而使v-x图像“化曲为直”。
(5)选取第3题x-t图像中0.75s-0.95s 之间的实验数据,其中x单位是,t单位是s,请论证这段时间内小车的运动是否为匀加速直线运动。
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