2.2.1 运动与相互作用——牛顿第一定律和惯性（高效培优·讲义）科学新教材浙教版八年级上册

本讲义聚焦初中科学“牛顿第一定律和惯性”核心知识点，通过斜面小车实验（控制变量法、科学推理法）推导定律，串联亚里士多德、伽利略等历史观点，系统解析惯性的定义、质量影响因素及生活应用，构建完整知识支架。 资料以实验探究为基础，设计“初始状态判定法”“相对趋势预判法”等解题通法，结合易错警示与分层练习，培养科学思维与探究实践能力，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺，强化知识应用。

2.21运动与相互作用——牛顿第一定律和惯性 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 牛顿第一定律 考点02 惯性 03 避坑指南·解题通法 角度01 牛顿第一定律的状态判定 角度02 突变情境中的相对趋势预判 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 通过斜面小车实验推理想象，概括牛顿第一定律； 2. 理解惯性是一切物体固有属性，能解释常见惯性现象。 1. 通过斜面实验理解实验推理法，假设接触面绝对光滑小车的运动状态； 2. 根据生活中的现象理解惯性的概念及其大小的影响因素，解释时先定“原来怎么动”，再理解“它仍想保持原态”的意义。 考点01 牛顿第一定律 1.探究实验（斜面小车实验） 【实验目的与原理】 目的：探究阻力大小对物体运动的影响。 原理：利用控制变量法控制初速度相同，通过观察小车在不同粗糙程度水平面上滑行的距离，来判断阻力对运动状态改变的影响。 【实验操作步骤】 关键操作：让小车从斜面的同一高度由静止滑下。 原因：为了保证小车到达水平面时的初速度相同。这是本实验成功的关键，只有初速度一样，才能公平地比较阻力不同带来的影响。 变量：改变水平面的粗糙程度（铺棉布 → 铺丝绸 → 木板），从而改变小车受到的阻力大小。 【实验现象与数据记录】 根据表格要求填空，现象如下： 水平面的材料 小车受到的阻力 小车运动的距离 棉布 大 小 丝绸 较小 较大 木板 小 大 【考点解析】 （1）这不是直接通过实验得出的结论，而是在实验基础上进行的科学推理（理想实验法）。 （2）现实中不存在完全不受力的情况，所以我们只能通过“阻力越小，滑行越远”这个趋势，推导出行星无限远（即匀速直线运动）。 【拓展问题】 （1）每次都要从斜面的同一位置滑下的目的：使小车到达水平面时的初速度相同。 （2）假如小车滑到水平面时，所有的外力都消失了，小车将会怎样？ 根据牛顿第一定律，小车将保持原来的速度，做匀速直线运动一直运动下去。 （3）本实验的实验方法：控制变量法（控制初速度）、科学推理法（得出不受力时的运动状态）、转换法（阻力的大小用小车在木板上滑动的距离的长短来体现） 2. 力和运动的关系 （1）亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。物体的运动需要力来维持，没有力，物体就会停止运动。 （2）伽利略的观点：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。如果物体在运动中不受任何阻力，它将保持匀速直线运动，永远运动下去。 伽利略的理想实验（小车阻力实验）（推理结论） （3）笛卡尔的观点：如果没有其他原因，运动的物体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。 在伽利略的基础上，明确加上了“方向不变”这一要素。 （4）牛顿的观点：牛顿第一定律。 3. 牛顿第一定律 （1）内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。 （2）实验推理法：牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过推理概括出来的。这种以可靠的实验事实为基础，通过推理得出结论的研究方法是科学研究的重要方法，这种方法叫实验推理法。 （3）对牛顿第一定律的理解 ①“一切物体”指所有物体都具有这个性质； ②“没有受到外力”是一种理想情况（现实中物体几乎都受力）； ③“或”字表示两种可能：原来是静止的还是静止，原来是运动的就保持匀速直线运动。 【温馨提示】 1. 牛顿第一定律不是实验定律：它是在实验基础上，通过理想化推理得出的结论。不能用实验直接验证，但它的推论已被无数实践证实。 2. 牛顿第一定律说的是“没有受到外力”的情况。在初中阶段，我们通常把“物体受到平衡力”（合力为零）的情况，也等效地看作运动状态不变（静止或匀速直线运动）。 3. 物体停下来是因为受到了阻力（摩擦力），而不是因为“没有力维持”。 1．下列关于牛顿第一定律的叙述，正确的是（　　） A．该定律是通过大量的实验直接得出的 B．是一种理想情况，实际生活中不能应用 C．是牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出的一条重要规律 D．说明运动的物体在不受外力时，会保持静止或匀速运动状态 2．2025年我国航天科普活动中，某同学在空间站模型的真空舱内模拟了“微重力环境下物体的运动”（微重力可等效为不受重力）；对一个静止在水平木板上的小球施加一次短暂的水平推力后，小球将（　　） A．保持静止状态 B．在水平方向做加速运动 C．在水平方向做减速运动 D．在水平方向做匀速直线运动 3．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。 （1）伽利略经过图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去。结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序 ___________；（用字母表示） （2）伽利略的实验结果能证明___________（选填序号）； A．物体运动需要力        B．力可以改变物体的运动状态       C．牛顿第一定律 （3）笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。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？答： _________________________________。 4．小明同学模仿伽利略斜面实验“探究阻力对物体运动的影响”（如图甲），让同一辆小车从同一斜面分别滑到铺有毛巾、棉布和未铺任何材料的水平木板上，观察并记录小车水平滑行的距离。（不计空气阻力） （1）在毛巾、棉布和木板上运动的小车最终都会停下，此现象说明_____________________________。 （2）在实验过程中，为了使小车刚到达水平面时的速度相等，该同学需要进行的操作是_______________ _________________________________________________。 （3）小明根据图甲实验绘制出小车到达水平面后的速度与时间的大致关系，如图乙所示；已知小车在不同表面受到的摩擦力大小关系为f毛巾＞f棉布＞f木板。由此可知，其中在木板表面滑行的图象是________（选填“a”、“b”或“c”）。 （4）牛顿总结了伽利略等人的研究成果，通过大量的类似实验，推理概括得出了“牛顿第一定律”，这是科学研究的重要方法。下列实验过程中运用了该研究方法的是（　　） A．通过乒乓球被弹开体现音叉的振动 B．在探究平面镜成像的特点时，选用两根相同的蜡烛 C．保持受力面积大小不变，研究压力的作用效果与压力大小的关系 D．逐渐抽出密封玻璃罩内的空气，通过听内部电铃的声音响度来研究声音传播需要介质 考点02 惯性 1. 惯性的定义 一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫做惯性。 牛顿第一定律也叫惯性定律。 2. 惯性的表现 静止的物体保持静止：比如公交车突然启动时，乘客身体向后仰（因为身体要保持原来的静止状态）。 运动的物体保持运动：比如公交车突然刹车时，乘客身体向前倾（因为身体要保持原来的运动状态）。 3. 惯性的大小——只与质量有关 惯性是物体本身固有的属性，只与物体的质量有关。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 例如：一辆大卡车比一辆自行车更难启动、更难停下，就是因为卡车的质量大、惯性大。 4. 惯性与力的区别 一切物体都具有惯性，惯性是物体的属性，不是力。不能说“受到惯性”或“惯性力”，只能说“具有惯性”。 【温馨提示】 1.惯性≠惯性定律：惯性是物体本身的性质（一切物体都有）；惯性定律（牛顿第一定律）是描述物体不受力时的运动规律。两者有关联，但不是一回事。 2. 惯性大小只与质量有关：与速度无关。速度快的大卡车和速度慢的大卡车，惯性一样大（质量相同）。速度快的更难停下来，是因为需要更大的力或更长的时间来改变运动状态，但这不是惯性变大了。 3. 生活应用：安全带的作用是防止急刹车时人由于惯性向前冲；系安全带不是为了消除惯性，而是为了限制惯性带来的危害。 1．惯性是物体的一种属性，下列说法正确的是（　　） A．物体的运动状态改变时才有惯性 B．物体的速度越大惯性越大 C．静止或匀速直线运动的物体没有惯性 D．物体受力或不受力时都有惯性 2．“投壶”是古代的一种投掷游戏。如图所示，投出的箭（用竹、木等制成）可以在空中继续飞行，是因为（　　） A．箭具有惯性 B．箭的质量比较小 C．手对箭有力的作用 D．箭受到重力的作用 3．小嘉做了如图实验，当用锤子连续击打筷子顶部时，会观察到土豆相对于筷子顶部的运动是（　　） A．向上 B．先不动后向上 C．向下 D．先向下后不动 4．轿车除了“安全带”以外。还有一种安全装置“头枕”对人起保护作用，“安全带”和“头枕”分别可以防止以下哪种情况对人体造成伤害（　　） A．前方碰撞，紧急刹车 B．紧急刹车，后方追尾 C．后方追尾，前方碰撞 D．左右转弯、紧急刹车 牛顿第一定律的“初始状态”易忽略 一、典型错误 1.认为“物体不受力时一定静止”——错，不受力时物体保持原来的运动状态，原来运动的就做匀速直线运动，原来静止的就保持静止。 2.认为“力是维持物体运动的原因”——错，力是改变物体运动状态的原因，不是维持运动的原因。 3.混淆“不受力”与“受力平衡”（虽然平衡力是后面内容，但学生做题时容易提前用错概念，比如把“匀速直线运动”归因于不受力，实际可能是受平衡力）。 二、解题通法——初始状态判定法 “牛顿第一律，关键看初始；原来静止仍静止，原来运动永匀速；不受力时态不变，力是改态不是持。” 三、判断流程 1.先确定物体原来的运动状态（静止或运动）。 2.再判断物体是否受力（或是否受平衡力——此处仅限牛顿第一定律情境，不考虑平衡力，只说“不受外力”）。 3.若不受外力，则物体保持原来的运动状态不变。 四、易错警示 1.牛顿第一定律描述的是一种理想情况（不受任何外力），现实中物体不受力几乎不存在，但我们可以通过推理得到结论。 2.物体保持匀速直线运动不需要力来维持，力只是用来改变运动状态的（加速、减速、拐弯）。 突变情境中“物体接下来状态”的预判 一、解题通法——相对趋势预判法 “一判原态，二看突变，三用惯性保原态，四定相对反着显。” 四步判断流程： 步骤 操作 说明 ①判原态 确定研究对象原来的运动状态（静止/速度大小/方向） 研究对象通常是车上的物体、液体、人 ②看突变 确定承载物（车/容器）怎么变（加速/减速/拐弯） 突变的是承载物，不是研究对象 ③用惯性 研究对象由于惯性保持原运动状态不变 关键：研究对象的运动状态在这一瞬间“没来得及变” ④定相对 比较研究对象与承载物的运动状态差异，得出相对运动趋势 研究对象相对承载物，朝与原突变相反的方向运动 二、易错警示 1.答题规范：必须写“由于惯性，XX保持原来的运动状态”，不得出现“惯性力”“受到惯性”等错误表述。 2.液体与固体同理：水是液体，但每个水质点都有惯性，判断逻辑与固体完全相同——小车左拐，水相对车向右涌。 3.“突变”发生在承载物上：学生容易搞反——是车先变，物体由于惯性“没跟上”，所以相对车朝反方向。牢记“车变物不变（瞬间），相对反向显”。 4.多段突变要分步：若题目连续描述“先加速后左拐”，要分两段判断，不能混为一谈。 角度01 牛顿第一定律的状态判定 1．篮球是一项全民喜爱的运动。向空中斜抛出去的篮球运动轨迹如图所示，若不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．篮球离开手后，如果速度越大，那么惯性越大，飞得更远 B．上升过程中，篮球始终受到推力作用 C．做曲线运动，是由于受到重力的作用 D．运动到最高点时，若一切外力同时消失，篮球将保持静止状态 2．如图所示，小球由A点静止释放，不计空气阻力，小球可在A、B两点间来回摆动，若小球摆动到B点时绳子断裂且外力全部消失，接下来小球的运动情况为（    ） A．沿BC斜向上运动 B．沿BD水平运动 C．沿BE竖直向下运动 D．静止不动 3．如图所示，当小科跳到最高点时，若一切外力消失，则他将（　　） A．水平向右匀速运动 B．竖直向下匀速运动 C．斜向下匀速运动 D．保持静止 角度02 突变情境中的相对趋势预判 1．如图，一木块立在光滑的平板小车上，并随小车一起沿粗糙的水平地面向右做匀速直线运动。当小车突然向右加速运动时，车上的木块将（　　） A．与小车一起加速运动 B．向左滑出小车，落地后向右倾倒 C．向左倾倒在小车上 D．向左滑出小车，落地后向左倾倒 2．如图所示，公交车上的乘客都拉好了扶手，当车的运动状态突然发生改变时，乘客都向东倾，产生此现象的原因可能是（　　） A．车由静止突然向东启动 B．车匀速前行时突然加速 C．车匀速前行时突然减速 D．匀速倒车时突然减速 3．运输液体货物的槽车，液体上有气泡，如图，当汽车向右匀速直线运动时，以车为参照物，液体的运动状态是________。刹车时，气泡将向运动________（选填“左”或“右”），原因：________________________ ________________________________________________________________ 1．（2022·浙江衢州·中考真题）“泼水节”是傣族最隆重的节日。“泼水”过程中，有关惯性的说法正确的是（　　）   A．水被泼出后惯性变大 B．用力泼水能增大水的惯性 C．落到地上的水不再具有惯性 D．泼出的水由于惯性能继续运动 2．（2023·浙江杭州·中考真题）小金用脚将足球踢出，足球在地面上运动了一段距离后停下。下列分析错误的是（　　） A．踢球时脚也受到球的作用力，是因为力的作用是相互的 B．球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性 C．球运动越来越慢最后停下来，是因为球受到阻力的作用 D．球在运动过程中，如果一切外力突然消失，球将立即静止 3．（2023·浙江衢州·中考真题）小科发现汽车启动时，车内挂件总是向后摆动，而汽车刹车时，挂件又总是向前摆动。这是为什么呢？于是他用乒乓球、实心铁球（体积与乒乓球相同）、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。 （1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向_______摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。 老师给出另一种解释： 乒乓球与等体积的空气相比，乒乓球的质量大，惯性也大，所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间，空气随容器一起运动，而乒乓球仍在原来位置，于是观察到乒乓球摆动； （2）小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上，继续实验。向左推动容器的瞬间，观察到两球摆动方向相同（如图乙），但细线偏离竖直方向的最大角度不同，且最大角度α_______β（选填“大于”或“小于”）； （3）如图丙，将细线一端系住乒乓球，另一端固定在容器底部，铁球用另一等长细线悬挂在盖上，往容器中注满水，并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间，两球在容器中的大致位置_______，两球这样的摆动，则可说明质量大的物体惯性大。 ⚡基础速刷 1．《三国》中“败走麦城”剧中关羽的坐骑赤兔马被绊马索突然绊倒，导致关羽从马上摔下被擒。对此现象从科学的角度解释有如下四句话：①在重力作用下关羽跌倒在地上；②赤兔马突然被绊住停止运动；③由于惯性关羽仍要继续向前运动；④关羽骑在马上和马一起向前运动。这四句话正确的排列顺序是（　　） A．①②③④ B．③④②① C．④②③① D．②④③① 2．伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了力学的基础。关于惯性，下列说法正确的是（　　） A．物体运动速度越大，惯性越大 B．运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性 C．一切物体在任何情况下都有惯性 D．神舟飞船搭载的物体进入太空后没有惯性 3．人们有时要利用惯性，有时要防止惯性。下列属于防止惯性带来危害的是（ ） A．拍打衣服，把灰尘拍去 B．公交车上一般都安装有供站立者使用的拉手 C．跳远时快速助跑 D．锤头松了，把锤柄的一端在地上击几下就紧了 4．如图所示为掷出的实心球的运动轨迹，若球在最高点时所受的外力全部消失，实心球将（　　） A．保持静止状态 B．水平向右做匀速直线运动 C．竖直向上做匀速直线运动 D．竖直向下做匀速直线运动 5．公交车上安装有拉环，避免乘客由于车突然启动或刹车摔倒。如图是水平向右匀速运动的公交车内一名乘客没有抓住拉环的示意图。如果在急刹车时，该乘客摔倒方向和拉环摆动方向的示意图应是（　　） A． B． C． D． 6．一辆表面光滑的水平小车上，有质量为m1、m2的两个小球，如图（m1>m2），随车一起沿水平方向运动，当车突然停止时（如不考虑其他阻力，车足够长）。则两个小球（　　） A．一定相碰 B．一定不相碰 C．不一定相碰 D．不能确定 7．下列有关力和运动的关系，说法正确的是（　　） A．脚踢出去的足球在地面上滚动一段距离后会停下来，是因为脚对足球的力逐渐减小 B．用手推桌上的橡皮，橡皮会运动，不推，橡皮马上会停下来，说明物体的运动必须要有力维持 C．水平抛出的物体会做曲线运动，是因为重力改变了物体的运动状态 D．物体受到平衡力的作用时，一定会保持静止状态 8．人类的科学是一个不断接力的过程。如下图所示，在探索“力与运动”关系的道路上，两位科学巨匠完成了关键的交接。 【伽利略的观点】如果物体在运动中不受力的作用，它的速度将保持不变。 【牛顿的观点】一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。 下列说法正确的是（     ） A．两者观点完全不同，牛顿推翻了伽利略的结论 B．牛顿的观点源于伽利略的思想，并将其发展和完善为一个普适的定律 C．伽利略研究了天体运动，牛顿研究了地面物体 D．两者的观点都正确，但与亚里士多德“力是维持运动的原因”的观点并不矛盾 9．驾驶员进行驾驶技能比赛时，可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上（如图所示），如果水面突然发生了如图所示的变化，则公交的运动状态可能发生的变化是（　　） ①突然向右启动 ②突然向左启动 ③向右运动时突然刹车 ④向左运动时突然刹车 A．②或③ B．①或③ C．①或② D．②或④ 10．小科利用一台带有速度传感器的智能小车、3种不同粗糙程度的水平跑道探究阻力对物体运动的影响。他的编程设置是：当小车运动到A点时，速度为并立即自动切断动力，让小车在不同粗糙程度的水平跑道上滑行至停止（如图甲所示）。 （1）传感器记录下从A点开始三次滑行“速度-时间”的关系，如图乙所示。其中小车受到的阻力最大的是________（填图中的序号）。 （2）切断动力后小车能继续向前滑行，是因为小车具有________。 （3）本实验中采用编程设定A点的初始速度相同，若用无动力的小车在斜面上滑下，应将小车从同一斜面_______________静止释放，使它到水平面的初始速度相同。 （4）牛顿总结了伽利略等人的研究成果，通过大量实验，推理得出了“牛顿第一定律”，这是科学研究的重要方法。下列实验中运用了该研究方法的是________。 A．平面镜成像实验：选用两根相同的蜡烛 B．振动产生声音：通过乒乓球被弹开体现音叉的振动 C．声音的传播需要介质：逐渐抽出玻璃罩内空气，铃声也慢慢减弱 🚀能力跃升 1．为促进学生身心发展，我市多校已落实课间活动30分钟，针对课间的各项活动，下列叙述正确的是（　　） A．踢足球时，足球受到惯性的作用继续往前运动 B．垫排球时，排球对手的力大于手对排球的力 C．打乒乓球时，乒乓球在空中飞行的过程中，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动 D．打羽毛球时，球拍发生形变是因为受到力的作用 2．小科为探究“阻力对物体运动的影响”，将同一辆小车从同一斜面的同一高度由静止释放，记录小车在不同水平面上滑行的距离，如图甲所示。小车到达水平面后的速度与时间关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲的斜面需要和水平面铺有同种材料 B．图甲中的小车最终都会停下，说明运动需要力来维持 C．根据此实验的结论可以直接得出牛顿第一定律 D．图乙中的④可表示小车在铺有毛巾的水平面上的运动情况 3．如图所示，将小球从A点由静止释放，运动到C点时，若一切外力全部消失，则小球会沿___________(填字母)路线继续运动，你判断的依据是_________________________；若当小球在A点释放瞬间，撤去所有外力，它将___________。 4．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。 （1）实验时，小车在相同斜面顶端由静止释放，是为了使小车到达水平面时的______相同。 （2）图2中的a、b、c三个图像是用传感器和示波器记录的小车在斜面和三种不同水平表面上运动时的“速度与路程”图像，由图像可知阻力越小，小车滑行的距离就越______（填“长”或“短”）。请在图d中，画出小车在光滑水平表面的“速度与路程”图像______。 （3）在此实验基础上通过推理可知观点______（填“A”或“B”）是正确的。 A．物体的运动不需要力来维持 B．力是维持物体运动的原因 5．按要求完成下列各小题。 （1）在水平向右匀速行驶的火车车厢顶端用细线悬挂一小球，车厢底部固定放置了一个装有水的玻璃瓶，水中有一个大的气泡。在某时刻，发现小球向右摆动，如图甲所示，可判断小车在______（填“加速”或“减速”），同时，水中的气泡会向______（填“左”或“右”）方向移动。 （2）头枕和安全带都是汽车中必不可少的安全设施，如图乙。安全带和头枕都能防止汽车发生事故时因惯性造成伤害，其中系安全带______（填“能”或“不能”）减小人的惯性；头枕主要是防止以下哪种情况对人体造成伤害？答：______（填字母）。 A．紧急刹车 B．前方碰撞 C．后方追尾 D．左右转弯 🌟思维挑战 1．某项目小组利用塑料瓶、打气筒、橡皮塞、水等制作了水火箭并对其性能进行了探究。 【项目原理】 （1）高压气体将水和橡皮塞冲出，水火箭向下喷水，火箭飞向高空，其原理是：________________________。 【项目方案】在废旧饮料瓶内装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后安装上由废纸箱改造而成的火箭外壳、导流罩及底座，即可完成如图甲的“水火箭”，简化模型如图乙。 （2）水火箭的瓶身用密度较小的塑料瓶，是为了减小水火箭的________，使其惯性较小，容易飞出。 【项目实施】发现同一水火箭装有不同水量时的最大飞行高度不同。根据这一现象，同学们提出：水火箭竖直发射时，最太飞行高度与装置内的水量之间存在什么关系？ ①用5个相同的塑料瓶，制成水火箭。 ②向上述水火箭内分别加入155mL、185mL、225mL、250mL、300mL的水。 ③向瓶中充气到瓶内气压相同，同时打开排气阀竖直向上发射，拍摄水火箭的飞行视频。 ④借助视频分析软件，得到各个水火箭的最大飞行高度数据如表： 加入的水量/mL 155 185 225 250 300 最大飞行高度/m 14.2 16.1 18.9 20.1 20.5 （3）分析数据，可得到结论：在水火箭气压、发射角度相同时，________________________________________。 （4）【项目应用】图丙是一次发射过程中水火箭的飞行轨迹，若在最高点B点位置失去所有外力，则火箭运动状态为________________________________。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.21运动与相互作用——牛顿第一定律和惯性 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 牛顿第一定律 考点02 惯性 03 避坑指南·解题通法 角度01 牛顿第一定律的状态判定 角度02 突变情境中的相对趋势预判 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 通过斜面小车实验推理想象，概括牛顿第一定律； 2. 理解惯性是一切物体固有属性，能解释常见惯性现象。 1. 通过斜面实验理解实验推理法，假设接触面绝对光滑小车的运动状态； 2. 根据生活中的现象理解惯性的概念及其大小的影响因素，解释时先定“原来怎么动”，再理解“它仍想保持原态”的意义。 考点01 牛顿第一定律 1.探究实验（斜面小车实验） 【实验目的与原理】 目的：探究阻力大小对物体运动的影响。 原理：利用控制变量法控制初速度相同，通过观察小车在不同粗糙程度水平面上滑行的距离，来判断阻力对运动状态改变的影响。 【实验操作步骤】 关键操作：让小车从斜面的同一高度由静止滑下。 原因：为了保证小车到达水平面时的初速度相同。这是本实验成功的关键，只有初速度一样，才能公平地比较阻力不同带来的影响。 变量：改变水平面的粗糙程度（铺棉布 → 铺丝绸 → 木板），从而改变小车受到的阻力大小。 【实验现象与数据记录】 根据表格要求填空，现象如下： 水平面的材料 小车受到的阻力 小车运动的距离 棉布 大 小 丝绸 较小 较大 木板 小 大 【考点解析】 （1）这不是直接通过实验得出的结论，而是在实验基础上进行的科学推理（理想实验法）。 （2）现实中不存在完全不受力的情况，所以我们只能通过“阻力越小，滑行越远”这个趋势，推导出行星无限远（即匀速直线运动）。 【拓展问题】 （1）每次都要从斜面的同一位置滑下的目的：使小车到达水平面时的初速度相同。 （2）假如小车滑到水平面时，所有的外力都消失了，小车将会怎样？ 根据牛顿第一定律，小车将保持原来的速度，做匀速直线运动一直运动下去。 （3）本实验的实验方法：控制变量法（控制初速度）、科学推理法（得出不受力时的运动状态）、转换法（阻力的大小用小车在木板上滑动的距离的长短来体现） 2. 力和运动的关系 （1）亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。物体的运动需要力来维持，没有力，物体就会停止运动。 （2）伽利略的观点：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。如果物体在运动中不受任何阻力，它将保持匀速直线运动，永远运动下去。 伽利略的理想实验（小车阻力实验）（推理结论） （3）笛卡尔的观点：如果没有其他原因，运动的物体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。 在伽利略的基础上，明确加上了“方向不变”这一要素。 （4）牛顿的观点：牛顿第一定律。 3. 牛顿第一定律 （1）内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。 （2）实验推理法：牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过推理概括出来的。这种以可靠的实验事实为基础，通过推理得出结论的研究方法是科学研究的重要方法，这种方法叫实验推理法。 （3）对牛顿第一定律的理解 ①“一切物体”指所有物体都具有这个性质； ②“没有受到外力”是一种理想情况（现实中物体几乎都受力）； ③“或”字表示两种可能：原来是静止的还是静止，原来是运动的就保持匀速直线运动。 【温馨提示】 1. 牛顿第一定律不是实验定律：它是在实验基础上，通过理想化推理得出的结论。不能用实验直接验证，但它的推论已被无数实践证实。 2. 牛顿第一定律说的是“没有受到外力”的情况。在初中阶段，我们通常把“物体受到平衡力”（合力为零）的情况，也等效地看作运动状态不变（静止或匀速直线运动）。 3. 物体停下来是因为受到了阻力（摩擦力），而不是因为“没有力维持”。 1．下列关于牛顿第一定律的叙述，正确的是（　　） A．该定律是通过大量的实验直接得出的 B．是一种理想情况，实际生活中不能应用 C．是牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出的一条重要规律 D．说明运动的物体在不受外力时，会保持静止或匀速运动状态 【答案】C 【详解】ABC．一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，这就是牛顿第一定律。由于没有不受力的物体，所以牛顿第一定律无法用实验直接验证，但是在大量实验的基础上，牛顿总结概括伽利略等前人的研究成果得到的一条重要规律。因此，牛顿第一定律的得出采用了实验和科学推理相结合的方法，故AB错误，C正确； D．牛顿第一定律说明运动的物体在不受外力时，会做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 2．2025年我国航天科普活动中，某同学在空间站模型的真空舱内模拟了“微重力环境下物体的运动”（微重力可等效为不受重力）；对一个静止在水平木板上的小球施加一次短暂的水平推力后，小球将（　　） A．保持静止状态 B．在水平方向做加速运动 C．在水平方向做减速运动 D．在水平方向做匀速直线运动 【答案】D 【详解】微重力环境下，对一个静止在水平木板上的小球施加一次短暂的水平推力后，由于小球不受重力，则小球也不受摩擦力和支持力，即小球处于完全不受力的状态，根据牛顿第一定律，小球将在水平方向做匀速直线运动。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。 （1）伽利略经过图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去。结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序 ___________；（用字母表示） （2）伽利略的实验结果能证明___________（选填序号）； A．物体运动需要力        B．力可以改变物体的运动状态       C．牛顿第一定律 （3）笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。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？答： _________________________________。 【答案】(1)CAB (2)B (3)没有涉及静止物体的运动规律 【详解】（1）牛顿第一定律的形成过程采用了逐渐逼近的方法，即先实验再推理，图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以先选C再选A，而图B中，是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下，物体将做匀速直线运动，故正确的顺序应该是CAB。 （2）伽利略经过图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去，所以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，故伽利略的实验结果能证明力可以改变物体的运动状态，故B符合题意，故AC不符合题意。 故选B。 （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．小明同学模仿伽利略斜面实验“探究阻力对物体运动的影响”（如图甲），让同一辆小车从同一斜面分别滑到铺有毛巾、棉布和未铺任何材料的水平木板上，观察并记录小车水平滑行的距离。（不计空气阻力） （1）在毛巾、棉布和木板上运动的小车最终都会停下，此现象说明_____________________________。 （2）在实验过程中，为了使小车刚到达水平面时的速度相等，该同学需要进行的操作是_______________ _________________________________________________。 （3）小明根据图甲实验绘制出小车到达水平面后的速度与时间的大致关系，如图乙所示；已知小车在不同表面受到的摩擦力大小关系为f毛巾＞f棉布＞f木板。由此可知，其中在木板表面滑行的图象是________（选填“a”、“b”或“c”）。 （4）牛顿总结了伽利略等人的研究成果，通过大量的类似实验，推理概括得出了“牛顿第一定律”，这是科学研究的重要方法。下列实验过程中运用了该研究方法的是（　　） A．通过乒乓球被弹开体现音叉的振动 B．在探究平面镜成像的特点时，选用两根相同的蜡烛 C．保持受力面积大小不变，研究压力的作用效果与压力大小的关系 D．逐渐抽出密封玻璃罩内的空气，通过听内部电铃的声音响度来研究声音传播需要介质 【答案】(1)力能改变物体的运动状态 (2)让小车从斜面的同一位置静止释放 (3)c (4)D 【详解】（1）实验中运动的小车最终停下来，运动状态发生了改变，是由于受到阻力的作用，该现象说明了力是改变物体运动状态的原因。 （2）实验中每次让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，目的是为了使小车到达水平面时具有相同的速度。 （3）由实验现象可知，小车在毛巾表面运动的距离最近，在木板表面运动的距离最远，据此可得出“表面越光滑，阻力越小，运动速度减小得越慢”的结论；木板表面滑行的图象是c。 （4）在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了牛顿第一定律，所以牛顿第一定律不是直接由实验得出的，用到了实验推理法； A．通过乒乓球被弹开体现音叉的振动用到了转换法，故A不符合题意； B．在探究平面镜成像的特点时，选用两根相同的蜡烛用到了等效替代法，故B不符合题意； C．保持受力面积大小不变，研究压力的作用效果与压力大小的关系用到了控制变量法，故C不符合题意； D．逐渐抽出密封玻璃罩内的空气，通过听内部电铃的声音响度来研究声音传播需要介质用到了实验推理法，故D符合题意。 故选D。 考点02 惯性 1. 惯性的定义 一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫做惯性。 牛顿第一定律也叫惯性定律。 2. 惯性的表现 静止的物体保持静止：比如公交车突然启动时，乘客身体向后仰（因为身体要保持原来的静止状态）。 运动的物体保持运动：比如公交车突然刹车时，乘客身体向前倾（因为身体要保持原来的运动状态）。 3. 惯性的大小——只与质量有关 惯性是物体本身固有的属性，只与物体的质量有关。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 例如：一辆大卡车比一辆自行车更难启动、更难停下，就是因为卡车的质量大、惯性大。 4. 惯性与力的区别 一切物体都具有惯性，惯性是物体的属性，不是力。不能说“受到惯性”或“惯性力”，只能说“具有惯性”。 【温馨提示】 1.惯性≠惯性定律：惯性是物体本身的性质（一切物体都有）；惯性定律（牛顿第一定律）是描述物体不受力时的运动规律。两者有关联，但不是一回事。 2. 惯性大小只与质量有关：与速度无关。速度快的大卡车和速度慢的大卡车，惯性一样大（质量相同）。速度快的更难停下来，是因为需要更大的力或更长的时间来改变运动状态，但这不是惯性变大了。 3. 生活应用：安全带的作用是防止急刹车时人由于惯性向前冲；系安全带不是为了消除惯性，而是为了限制惯性带来的危害。 1．惯性是物体的一种属性，下列说法正确的是（　　） A．物体的运动状态改变时才有惯性 B．物体的速度越大惯性越大 C．静止或匀速直线运动的物体没有惯性 D．物体受力或不受力时都有惯性 【答案】D 【详解】惯性是物体的一种固有属性，一切物体任何情况下都具有惯性，且惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，故ABC错误，故D正确。 故选D。 2．“投壶”是古代的一种投掷游戏。如图所示，投出的箭（用竹、木等制成）可以在空中继续飞行，是因为（　　） A．箭具有惯性 B．箭的质量比较小 C．手对箭有力的作用 D．箭受到重力的作用 【答案】A 【详解】AC．箭被投出后，已经离开人手，不再受到手的推力，由于箭具有惯性，会保持原来的运动状态继续在空中飞行，故A符合题意，C不符合题意； B．箭继续飞行和质量大小无关，本质原因是惯性，故B不符合题意； D．重力让箭最终下落，不是箭在空中继续向前飞行的原因，故D不符合题意。 故选A。 3．小嘉做了如图实验，当用锤子连续击打筷子顶部时，会观察到土豆相对于筷子顶部的运动是（　　） A．向上 B．先不动后向上 C．向下 D．先向下后不动 【答案】A 【详解】当铁锤快速向下敲打筷子时，筷子由于受到力的作用而向下运动，土豆由于惯性保持原来的静止状态，筷子向下运动，使得土豆相对于筷子向上运动，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．轿车除了“安全带”以外。还有一种安全装置“头枕”对人起保护作用，“安全带”和“头枕”分别可以防止以下哪种情况对人体造成伤害（　　） A．前方碰撞，紧急刹车 B．紧急刹车，后方追尾 C．后方追尾，前方碰撞 D．左右转弯、紧急刹车 【答案】B 【分析】惯性是物理学中的一个基本概念，它描述的是物体保持其静止状态或匀速直线运动状态的性质。换句话说，除非受到外部力的作用，否则物体的运动状态（静止或匀速直线运动）不会发生改变。 【详解】安全带的主要设计目的是在车辆发生‌前方碰撞‌或‌紧急刹车‌等突发情况时，防止乘客因惯性而向前猛冲，从而避免与车内其他部分发生严重碰撞造成伤害。当车辆突然减速（如前方碰撞或紧急刹车），乘客由于惯性会继续向前移动，安全带能够紧紧束缚住乘客，减少其向前移动的距离和速度，从而保护乘客的安全。 头枕的设计主要是为了在车辆发生‌后方追尾‌等事故时，保护乘客的头部和颈部不受伤害。‌在后方追尾事故中，车辆的突然加速会导致乘客的头部向后猛烈甩动，如果没有头枕的支撑，乘客的头部和颈部可能会受到严重的损伤。头枕能够提供必要的支撑，减少头部的甩动幅度，从而降低伤害风险。 根据上述分析，我们可以得出结论：“安全带”主要防止的是‌前方碰撞‌和‌紧急刹车‌时对人体造成的伤害，而“头枕”则主要防止的是‌后方追尾‌事故中对人体造成的伤害。 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 牛顿第一定律的“初始状态”易忽略 一、典型错误 1.认为“物体不受力时一定静止”——错，不受力时物体保持原来的运动状态，原来运动的就做匀速直线运动，原来静止的就保持静止。 2.认为“力是维持物体运动的原因”——错，力是改变物体运动状态的原因，不是维持运动的原因。 3.混淆“不受力”与“受力平衡”（虽然平衡力是后面内容，但学生做题时容易提前用错概念，比如把“匀速直线运动”归因于不受力，实际可能是受平衡力）。 二、解题通法——初始状态判定法 “牛顿第一律，关键看初始；原来静止仍静止，原来运动永匀速；不受力时态不变，力是改态不是持。” 三、判断流程 1.先确定物体原来的运动状态（静止或运动）。 2.再判断物体是否受力（或是否受平衡力——此处仅限牛顿第一定律情境，不考虑平衡力，只说“不受外力”）。 3.若不受外力，则物体保持原来的运动状态不变。 四、易错警示 1.牛顿第一定律描述的是一种理想情况（不受任何外力），现实中物体不受力几乎不存在，但我们可以通过推理得到结论。 2.物体保持匀速直线运动不需要力来维持，力只是用来改变运动状态的（加速、减速、拐弯）。 突变情境中“物体接下来状态”的预判 一、解题通法——相对趋势预判法 “一判原态，二看突变，三用惯性保原态，四定相对反着显。” 四步判断流程： 步骤 操作 说明 ①判原态 确定研究对象原来的运动状态（静止/速度大小/方向） 研究对象通常是车上的物体、液体、人 ②看突变 确定承载物（车/容器）怎么变（加速/减速/拐弯） 突变的是承载物，不是研究对象 ③用惯性 研究对象由于惯性保持原运动状态不变 关键：研究对象的运动状态在这一瞬间“没来得及变” ④定相对 比较研究对象与承载物的运动状态差异，得出相对运动趋势 研究对象相对承载物，朝与原突变相反的方向运动 二、易错警示 1.答题规范：必须写“由于惯性，XX保持原来的运动状态”，不得出现“惯性力”“受到惯性”等错误表述。 2.液体与固体同理：水是液体，但每个水质点都有惯性，判断逻辑与固体完全相同——小车左拐，水相对车向右涌。 3.“突变”发生在承载物上：学生容易搞反——是车先变，物体由于惯性“没跟上”，所以相对车朝反方向。牢记“车变物不变（瞬间），相对反向显”。 4.多段突变要分步：若题目连续描述“先加速后左拐”，要分两段判断，不能混为一谈。 角度01 牛顿第一定律的状态判定 1．篮球是一项全民喜爱的运动。向空中斜抛出去的篮球运动轨迹如图所示，若不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．篮球离开手后，如果速度越大，那么惯性越大，飞得更远 B．上升过程中，篮球始终受到推力作用 C．做曲线运动，是由于受到重力的作用 D．运动到最高点时，若一切外力同时消失，篮球将保持静止状态 【答案】C 【详解】A．篮球离开手后，具有惯性，但惯性与速度无关，与质量有关，故A错误； B．篮球上升时，不受推力，也不受阻力，只受到竖直向下的重力，故B错误； C．速度大小的改变、运动方向的改变都是运动状态的改变，重力使篮球的运动方向发生了改变，故C正确； D．运动到最高点时，水平方向速度不为0，若外力消失篮球将保持原有的状态，即水平匀速直线运动，故D错误。 故选C。 2．如图所示，小球由A点静止释放，不计空气阻力，小球可在A、B两点间来回摆动，若小球摆动到B点时绳子断裂且外力全部消失，接下来小球的运动情况为（    ） A．沿BC斜向上运动 B．沿BD水平运动 C．沿BE竖直向下运动 D．静止不动 【答案】D 【分析】先分析小球在B点的运动状态，再根据牛顿第一定律判断外力消失后小球的运动情况。 【详解】小球从A点静止释放，不计空气阻力，A、B是小球摆动的两个最高点，小球到达B点时速度为0。根据牛顿第一定律可知，外力全部消失，小球在B点会保持静止不动，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．如图所示，当小科跳到最高点时，若一切外力消失，则他将（　　） A．水平向右匀速运动 B．竖直向下匀速运动 C．斜向下匀速运动 D．保持静止 【答案】A 【详解】当小科跳到最高点时，他在水平方向上仍有一定速度，所以根据牛顿第一定律可知，若一切外力消失，则他将水平向右匀速运动。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 角度02 突变情境中的相对趋势预判 1．如图，一木块立在光滑的平板小车上，并随小车一起沿粗糙的水平地面向右做匀速直线运动。当小车突然向右加速运动时，车上的木块将（　　） A．与小车一起加速运动 B．向左滑出小车，落地后向右倾倒 C．向左倾倒在小车上 D．向左滑出小车，落地后向左倾倒 【答案】B 【详解】当小车突然加速度时，木块由于惯性还要保持原来的运动速度，相对于小车会向左运动，所以会向左滑出小车；木块在落地的过程中相对于地面仍然是向右运动的，当落地时，由于摩擦，木块的下部会停下，而上部由于惯性还要继续向右运动，所以落地后会向右倾倒。 故选B。 2．如图所示，公交车上的乘客都拉好了扶手，当车的运动状态突然发生改变时，乘客都向东倾，产生此现象的原因可能是（　　） A．车由静止突然向东启动 B．车匀速前行时突然加速 C．车匀速前行时突然减速 D．匀速倒车时突然减速 【答案】C 【详解】A．公交车由静止突然向东启动，乘客的脚由于摩擦力会随公交车一起向东运动，而上半身由于惯性还保持原来的静止状态，此时乘客会都会向西倾斜，故A不符合题意； B．车匀速前行时突然加速，乘客的脚由于摩擦力会随公交车一起向东运动，而上半身由于惯性还保持原来的匀速运动，此时乘客会都会向西倾斜，故B不符合题意； C．车匀速前行时突然减速，乘客的脚由于摩擦力会随公交车一起向西减速运动，而上半身由于惯性还保持原来的速度运动，此时乘客会都会向东倾斜，故C符合题意； D．匀速倒车时突然减速题，乘客的脚由于摩擦力会随公交车一起向东减速运动，而上半身由于惯性还保持原来的倒车速度运动，此时乘客会都会向西倾斜，故D不符合题意。 故选C。 3．运输液体货物的槽车，液体上有气泡，如图，当汽车向右匀速直线运动时，以车为参照物，液体的运动状态是________。刹车时，气泡将向运动________（选填“左”或“右”），原因：________________________ ________________________________________________________________ 【答案】 静止 左 见解析 【详解】[1]当汽车向右匀速直线运动时，液体随车一起向前运动，以车为参照物，液体和车的位置没有发生改变，液体的运动状态是静止的。 [2][3]刹车时，液体由于惯性要保持原来的运动状态，继续向右运动，所以会将气泡挤向左运动；在此过程中，虽然气泡和液体都有惯性，但液体的质量大，惯性大，所以气泡的运动会直接受到液体的影响。 1．（2022·浙江衢州·中考真题）“泼水节”是傣族最隆重的节日。“泼水”过程中，有关惯性的说法正确的是（　　）   A．水被泼出后惯性变大 B．用力泼水能增大水的惯性 C．落到地上的水不再具有惯性 D．泼出的水由于惯性能继续运动 【答案】D 【详解】ABC．一切物体都有保持原来运动状态不变的性质叫惯性，惯性的大小只与物体的质量大小有关，与其它因素无关，故A、B、C错误； D．泼出去的水由于惯性保持原来的运动状态，因此继续向前运动，故D正确。 故选D。 2．（2023·浙江杭州·中考真题）小金用脚将足球踢出，足球在地面上运动了一段距离后停下。下列分析错误的是（　　） A．踢球时脚也受到球的作用力，是因为力的作用是相互的 B．球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性 C．球运动越来越慢最后停下来，是因为球受到阻力的作用 D．球在运动过程中，如果一切外力突然消失，球将立即静止 【答案】D 【详解】A．踢球时，球也会给脚一个力的作用，说明力的作用是相互的，故A正确，A不符合题意； B．球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性，会保持原来的运动状态，故B正确，B不符合题意； C．球运动越来越慢最后停下来，是因为受到地面给的摩擦力，改变了球的运动状态，而使球停下来，故C正确，C不符合题意； D．球在运动过程中，当所受的力全都消失后，根据牛顿一定律可知，球将会做匀速直线运动，故D错误，D符合题意。 故选D。 3．（2023·浙江衢州·中考真题）小科发现汽车启动时，车内挂件总是向后摆动，而汽车刹车时，挂件又总是向前摆动。这是为什么呢？于是他用乒乓球、实心铁球（体积与乒乓球相同）、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。 （1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向_______摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。 老师给出另一种解释： 乒乓球与等体积的空气相比，乒乓球的质量大，惯性也大，所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间，空气随容器一起运动，而乒乓球仍在原来位置，于是观察到乒乓球摆动； （2）小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上，继续实验。向左推动容器的瞬间，观察到两球摆动方向相同（如图乙），但细线偏离竖直方向的最大角度不同，且最大角度α_______β（选填“大于”或“小于”）； （3）如图丙，将细线一端系住乒乓球，另一端固定在容器底部，铁球用另一等长细线悬挂在盖上，往容器中注满水，并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间，两球在容器中的大致位置_______，两球这样的摆动，则可说明质量大的物体惯性大。 【答案】 左 小于    【详解】（1）[1]图甲中，推动容器向右运动的瞬间，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是乒乓球向左摆动。 （2）[2]由于惯性大小与物体的质量有关，质量越大，物体的惯性越大，运动状态越不容易改变，因此，当容器运动时，细线偏离竖直方向的最大角度不同，实心铁球摆动的角度更大即。 （3）[3]由于惯性大小与物体的质量有关，质量越大，物体的惯性越大，当容器向左运动时，容器内的水由于惯性保持原来的运动状态，会向右运动，由于同体积的水比乒乓球的质量大惯性大，所以在水的挤压下，乒乓球向左摆动；而同体积的水比实心铁球的质量小、惯性小，所以铁球由于惯性仍保持原来的运动状态，形成向后摆的效果，故两球的摆动情况如图 。 ⚡基础速刷 1．《三国》中“败走麦城”剧中关羽的坐骑赤兔马被绊马索突然绊倒，导致关羽从马上摔下被擒。对此现象从科学的角度解释有如下四句话：①在重力作用下关羽跌倒在地上；②赤兔马突然被绊住停止运动；③由于惯性关羽仍要继续向前运动；④关羽骑在马上和马一起向前运动。这四句话正确的排列顺序是（　　） A．①②③④ B．③④②① C．④②③① D．②④③① 【答案】C 【详解】关羽骑马，关羽和马一起运动，赤兔马被绊马索突然绊住而停止了运动，关羽由于惯性仍要保持继续向前运动的状态，关羽就会脱离马背在空中继续向前运动，然后关羽在重力作用下跌倒在地上，正确的排列顺序是④②③①，故C正确，ABD错误。 故选C。 2．伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了力学的基础。关于惯性，下列说法正确的是（　　） A．物体运动速度越大，惯性越大 B．运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性 C．一切物体在任何情况下都有惯性 D．神舟飞船搭载的物体进入太空后没有惯性 【答案】C 【详解】A．惯性大小只与质量有关，与物体运动速度无关，物体运动速度大，惯性并不变大，故A错误； B．无论是运动的物体还是静止的物体，都具有惯性，故B错误； C．一切物体在任何情况下都有惯性，这是惯性的基本性质，故C正确； D．神舟飞船搭载的物体进入太空后，仍然具有质量，所以仍然有惯性，故D错误。 故选C。 3．人们有时要利用惯性，有时要防止惯性。下列属于防止惯性带来危害的是（ ） A．拍打衣服，把灰尘拍去 B．公交车上一般都安装有供站立者使用的拉手 C．跳远时快速助跑 D．锤头松了，把锤柄的一端在地上击几下就紧了 【答案】B 【详解】A．拍打衣服前，衣服和灰尘一起静止，当拍打时，衣服运动，灰尘由于惯性还要保持原来的静止状态，所以灰尘从衣服上掉下来，是利用惯性，故A不符合题意； B．汽车急刹车时，汽车急剧减速，乘客由于惯性仍保持原来的运动状态向前运动，乘客使用拉手，避免造成人体伤害，故B符合题意； C．助跑的目的是让运动员在起跳前有一个较大的速度，起跳时，人由于惯性还要保持他起跳前的速度，从而能跳的更远，这是利用了惯性，故C不符合题意； D．敲击尾部，使锤柄受力开始运动，而锤头由于惯性还要保持原来的静止状态，结果就可以使锤头套紧在锤柄上，这是利用惯性，故D不符合题意。 故选B。 4．如图所示为掷出的实心球的运动轨迹，若球在最高点时所受的外力全部消失，实心球将（　　） A．保持静止状态 B．水平向右做匀速直线运动 C．竖直向上做匀速直线运动 D．竖直向下做匀速直线运动 【答案】B 【详解】图中实心球运动到最高点时，仍然具有水平向右的速度，若此时所受的外力全部消失，由牛顿第一定律可知，小球将沿水平向右的方向做匀速直线运动，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 5．公交车上安装有拉环，避免乘客由于车突然启动或刹车摔倒。如图是水平向右匀速运动的公交车内一名乘客没有抓住拉环的示意图。如果在急刹车时，该乘客摔倒方向和拉环摆动方向的示意图应是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】人、车、拉环一起向右做匀速直线运动，紧急刹车，车的速度减小，拉环的上部与人的下部随车一起速度减小，由于惯性，拉环要保持原来的运动状态继续前进，拉环向前摆动，人由于惯性，身体要向前倾倒，由图示可知，A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．一辆表面光滑的水平小车上，有质量为m1、m2的两个小球，如图（m1>m2），随车一起沿水平方向运动，当车突然停止时（如不考虑其他阻力，车足够长）。则两个小球（　　） A．一定相碰 B．一定不相碰 C．不一定相碰 D．不能确定 【答案】B 【详解】车停止前，两个小球和小车一起做匀速运动，三者具有共同的速度。当小车突然停止时，由于小球在光滑接触面上，且不考虑其他阻力、小车足够长，因此两个小球由于惯性，还要保持原来不变的速度做匀速直线运动，两个小球间的距离不变，一定不会相碰，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．下列有关力和运动的关系，说法正确的是（　　） A．脚踢出去的足球在地面上滚动一段距离后会停下来，是因为脚对足球的力逐渐减小 B．用手推桌上的橡皮，橡皮会运动，不推，橡皮马上会停下来，说明物体的运动必须要有力维持 C．水平抛出的物体会做曲线运动，是因为重力改变了物体的运动状态 D．物体受到平衡力的作用时，一定会保持静止状态 【答案】C 【详解】A．足球停下来是因为受到了摩擦力（地面和空气阻力）的作用，而不是因为脚对足球的力减小，脚对足球的力只在踢球瞬间作用，之后不再施加力，故A错误； B．根据牛顿第一定律（惯性定律），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，橡皮停下来是因为受到了摩擦力，故B错误； C．水平抛出的物体在水平方向上不受力（忽略空气阻力），保持匀速运动。在竖直方向上受到重力作用，做加速运动。两个运动的合成导致物体做曲线运动（抛物线运动）。重力确实改变了物体的运动状态（速度方向不断改变），故C正确； D．根据牛顿第一定律，物体受到平衡力作用时，会保持原来的运动状态。如果物体原来是静止的，会保持静止；如果原来是运动的，会保持匀速直线运动，故D错误。 故选C。 8．人类的科学是一个不断接力的过程。如下图所示，在探索“力与运动”关系的道路上，两位科学巨匠完成了关键的交接。 【伽利略的观点】如果物体在运动中不受力的作用，它的速度将保持不变。 【牛顿的观点】一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。 下列说法正确的是（     ） A．两者观点完全不同，牛顿推翻了伽利略的结论 B．牛顿的观点源于伽利略的思想，并将其发展和完善为一个普适的定律 C．伽利略研究了天体运动，牛顿研究了地面物体 D．两者的观点都正确，但与亚里士多德“力是维持运动的原因”的观点并不矛盾 【答案】B 【详解】A．伽利略提出物体不受力时速度保持不变，牛顿在此基础上补充了静止状态，两者并非完全不同，牛顿也没有推翻伽利略的结论，而是对其进行了发展，故A错误； B．牛顿第一定律确实源于伽利略的理想斜面实验思想；伽利略指出运动物体不受力时速度不变，即匀速直线运动，牛顿进一步将其推广到“一切物体”，并补充了“静止状态”，使其成为适用于所有物体的普适定律，故B正确； C．伽利略主要研究的是地面上的物体运动，而非天体运动；牛顿则在开普勒等人研究天体运动的基础上，结合地面物体运动规律，提出了万有引力定律等，其研究范围包括天体和地面物体，故C错误； D．伽利略和牛顿的观点都否定了亚里士多德“力是维持运动的原因”的观点；亚里士多德认为物体需要力来维持运动，而伽利略和牛顿均指出力是改变物体运动状态的原因，物体不受力时可保持匀速直线运动或静止状态，因此两者观点与亚里士多德的观点是矛盾的，故D错误。 故选B。 9．驾驶员进行驾驶技能比赛时，可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上（如图所示），如果水面突然发生了如图所示的变化，则公交的运动状态可能发生的变化是（　　） ①突然向右启动 ②突然向左启动 ③向右运动时突然刹车 ④向左运动时突然刹车 A．②或③ B．①或③ C．①或② D．②或④ 【答案】A 【详解】①列车突然向右启动，水杯由于受到摩擦力会随列车一起向右运动，而水杯中的水由于惯性还将保持原来的静止状态，此时水面会左侧升高，故①不符合实际； ②列车突然向左启动，水杯由于受到摩擦力会随列车一起向左运动，而水杯中的水由于惯性还将保持原来的静止状态，此时水面右侧升高，故②符合实际； ③向右运动时突然刹车，水杯由于受到摩擦力会随列车一起向右减速运动，而水杯中的水由于惯性还将保持原来的速度运动，此时水面会右侧升高，故③符合实际； ④向左运动时突然刹车，水杯由于受到摩擦力会随列车一起向左减速运动，而水杯中的水由于惯性还将保持原来的速度运动，此时水面左侧升高，故④不符合实际； 综上所述，公交的运动状态可能发生的变化是②或③，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10．小科利用一台带有速度传感器的智能小车、3种不同粗糙程度的水平跑道探究阻力对物体运动的影响。他的编程设置是：当小车运动到A点时，速度为并立即自动切断动力，让小车在不同粗糙程度的水平跑道上滑行至停止（如图甲所示）。 （1）传感器记录下从A点开始三次滑行“速度-时间”的关系，如图乙所示。其中小车受到的阻力最大的是________（填图中的序号）。 （2）切断动力后小车能继续向前滑行，是因为小车具有________。 （3）本实验中采用编程设定A点的初始速度相同，若用无动力的小车在斜面上滑下，应将小车从同一斜面_______________静止释放，使它到水平面的初始速度相同。 （4）牛顿总结了伽利略等人的研究成果，通过大量实验，推理得出了“牛顿第一定律”，这是科学研究的重要方法。下列实验中运用了该研究方法的是________。 A．平面镜成像实验：选用两根相同的蜡烛 B．振动产生声音：通过乒乓球被弹开体现音叉的振动 C．声音的传播需要介质：逐渐抽出玻璃罩内空气，铃声也慢慢减弱 【答案】(1)③ (2)惯性 (3)相同高度 (4)C 【详解】（1）小车受到的阻力越大，速度减小得越快，所用的时间越短，小车受到的阻力最大的是③。 （2）一切物体均具有惯性，切断动力后小车能继续向前滑行，由于小车具有惯性，保持原来的运动状态继续滑行。 （3）实验中，为使小车到达水平面时具有相同的初速度，应让小车从斜面的同一高度由静止滑下。 （4）在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了牛顿第一定律，所以牛顿第一定律不是直接由实验得出的，用到了实验推理法。 A．在探究平面镜成像的特点时，选用两根相同的蜡烛用到了等效替代法，故A不符合题意； B．通过乒乓球被弹开体现音叉的振动用到了转换法，故B不符合题意； C．逐渐抽出密封玻璃罩内的空气，铃声也慢慢减弱，推理，如果玻璃罩内没有空气，将听不到声音，用到了实验推理法，故C符合题意。 故选C。 🚀能力跃升 1．为促进学生身心发展，我市多校已落实课间活动30分钟，针对课间的各项活动，下列叙述正确的是（　　） A．踢足球时，足球受到惯性的作用继续往前运动 B．垫排球时，排球对手的力大于手对排球的力 C．打乒乓球时，乒乓球在空中飞行的过程中，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动 D．打羽毛球时，球拍发生形变是因为受到力的作用 【答案】D 【详解】A．惯性是物体本身固有的属性，惯性不是力，不能给足球作用，故A错误； B．垫排球时，排球对手的力与手对排球的力是一对相互作用力，大小相等，故B错误； C．打乒乓球时，乒乓球在空中飞行的过程中，若它所受的力全部消失，由牛顿第一定律可知，它一定做匀速直线运动，但不一定是沿水平方向上匀速直线运动，故C错误； D．力的作用效果之一是使物体发生形变。球拍在击打羽毛球时，会受到羽毛球的冲击力，从而导致球拍发生形变 ，故D正确。 故选D。 2．小科为探究“阻力对物体运动的影响”，将同一辆小车从同一斜面的同一高度由静止释放，记录小车在不同水平面上滑行的距离，如图甲所示。小车到达水平面后的速度与时间关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲的斜面需要和水平面铺有同种材料 B．图甲中的小车最终都会停下，说明运动需要力来维持 C．根据此实验的结论可以直接得出牛顿第一定律 D．图乙中的④可表示小车在铺有毛巾的水平面上的运动情况 【答案】D 【详解】A．实验中要改变小车在水平面受到的阻力，所以图甲的斜面要保持相同，而在水平面铺不同的材料，斜面和水平面铺的材料不同，故A错误； BC．由图甲可知，水平面越光滑，小车在水平面滑行的距离越远，速度减小得越慢，据此推理：若水平面绝对光滑即不受阻力，小车将做匀速直线运动。这说明物体的运动不需要力来维持，图甲中的小车最终都会停下是因为受到了阻力的作用。牛顿第一定律是在此实验的基础上经过推理得出的，故BC错误； D．小车在铺有毛巾的水平面上滑行的距离最短，速度减小得最快，所以图乙中的④可表示小车在铺有毛巾的水平面上的运动情况，故D正确。 故选D。 3．如图所示，将小球从A点由静止释放，运动到C点时，若一切外力全部消失，则小球会沿___________(填字母)路线继续运动，你判断的依据是_________________________；若当小球在A点释放瞬间，撤去所有外力，它将___________。 【答案】 b 牛顿第一定律 静止 【详解】[1][2]小球从A点静止释放，运动到C点时，其速度方向是沿C点的切线方向，即图中的b线路；根据牛顿第一定律可知，当一切外力全部消失时，小球将保持原来的运动状态，沿匀速直线运动，因此会沿b线路继续运动；这一结论的依据是牛顿第一定律，即物体在不受外力时，会保持原来的静止状态或匀速直线运动状态。 [3]小球在A点释放瞬间是静止的，根据牛顿第一定律，若此时撤去所有外力，它将保持原来的静止状态。 4．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。 （1）实验时，小车在相同斜面顶端由静止释放，是为了使小车到达水平面时的______相同。 （2）图2中的a、b、c三个图像是用传感器和示波器记录的小车在斜面和三种不同水平表面上运动时的“速度与路程”图像，由图像可知阻力越小，小车滑行的距离就越______（填“长”或“短”）。请在图d中，画出小车在光滑水平表面的“速度与路程”图像______。 （3）在此实验基础上通过推理可知观点______（填“A”或“B”）是正确的。 A．物体的运动不需要力来维持 B．力是维持物体运动的原因 【答案】(1)初速度 (2) 长 (3)A 【详解】（1）为了使小车到达水平面的速度相同，需要让小车在相同斜面顶端由静止释放。 （2）根据图像可知，接触面不同，小车运动的路程不相同，接触面越光滑，受到的阻力越小，小车运动的越远，速度减小的越慢。 小车仍在同一斜面顶端静止释放，小车的速度越来越大，在水平面上若阻力为零，根据牛顿第一定律可知，小车将做匀速直线运动。 （3）随着接触面的改变，发现接触面越来越光滑，摩擦力越来越小，木块运动的距离会越来越长，运动的时间也越来越长；所以推理得出：当小车不受阻力时，小车的速度不再减小，能一直运动下去，故说明物体的运动不需要力来维持，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 5．按要求完成下列各小题。 （1）在水平向右匀速行驶的火车车厢顶端用细线悬挂一小球，车厢底部固定放置了一个装有水的玻璃瓶，水中有一个大的气泡。在某时刻，发现小球向右摆动，如图甲所示，可判断小车在______（填“加速”或“减速”），同时，水中的气泡会向______（填“左”或“右”）方向移动。 （2）头枕和安全带都是汽车中必不可少的安全设施，如图乙。安全带和头枕都能防止汽车发生事故时因惯性造成伤害，其中系安全带______（填“能”或“不能”）减小人的惯性；头枕主要是防止以下哪种情况对人体造成伤害？答：______（填字母）。 A．紧急刹车 B．前方碰撞 C．后方追尾 D．左右转弯 【答案】(1) 减速 左 (2) 不能 C 【详解】（1）[1]由图甲可知，小球向右摆动，根据题意结合惯性知识可知，说明小车在做减速运动。 [2]瓶中的水的质量大于气泡的质量，水的惯性大于气泡的惯性，所以水由于具有惯性会向右运动，在水的挤压下，气泡向左运动。 （2）[1]惯性的大小只与质量有关，系安全带不能减小人的惯性，但是系安全带可以把人固定在座位上，能减少惯性带来的危害。 [2]A．当汽车紧急刹车时，人由于惯性要保持原来的运动状态，身体会向前倾，这时安全带可以起到保护作用，故A不符合题意； B．当汽车前方碰撞时，人由于惯性要保持原来的运动状态，同样身体会向前倾，这时同样是安全带可以起到保护作用，故B不符合题意； C．当后方追尾时，坐在座椅上的人由于惯性要保持原来的运动状态，头会突然后仰，这时较软的头枕会保护头颈不被撞伤，故C符合题意； D．当汽车左右转弯时，人由于惯性要保持原来的运动状态，身体突然偏向右方或左方，此时头枕不会起到保护作用，故D不符合题意。 故选C。 🌟思维挑战 1．某项目小组利用塑料瓶、打气筒、橡皮塞、水等制作了水火箭并对其性能进行了探究。 【项目原理】 （1）高压气体将水和橡皮塞冲出，水火箭向下喷水，火箭飞向高空，其原理是：________________________。 【项目方案】在废旧饮料瓶内装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后安装上由废纸箱改造而成的火箭外壳、导流罩及底座，即可完成如图甲的“水火箭”，简化模型如图乙。 （2）水火箭的瓶身用密度较小的塑料瓶，是为了减小水火箭的________，使其惯性较小，容易飞出。 【项目实施】发现同一水火箭装有不同水量时的最大飞行高度不同。根据这一现象，同学们提出：水火箭竖直发射时，最太飞行高度与装置内的水量之间存在什么关系？ ①用5个相同的塑料瓶，制成水火箭。 ②向上述水火箭内分别加入155mL、185mL、225mL、250mL、300mL的水。 ③向瓶中充气到瓶内气压相同，同时打开排气阀竖直向上发射，拍摄水火箭的飞行视频。 ④借助视频分析软件，得到各个水火箭的最大飞行高度数据如表： 加入的水量/mL 155 185 225 250 300 最大飞行高度/m 14.2 16.1 18.9 20.1 20.5 （3）分析数据，可得到结论：在水火箭气压、发射角度相同时，________________________________________。 （4）【项目应用】图丙是一次发射过程中水火箭的飞行轨迹，若在最高点B点位置失去所有外力，则火箭运动状态为________________________________。 【答案】(1)物体间力的作用是相互的 (2)质量 (3)水火箭内的水的质量越大，飞行的高度越高 (4)水平向右匀速直线运动 【详解】（1）物体间力的作用是相互的，高压气体将水和橡皮塞冲出，水火箭向下喷水，火箭受到水对其向上的力飞向高空。 （2）惯性只跟质量有关，瓶身用的是密度较小的塑料瓶，目的是减小水火箭的质量，使其惯性较小，容易飞出。 （3）根据实验数据，加入的水量从155mL增加到300mL，水火箭的最大飞行高度从14.2m增加到20.5m，由此可得出该结论：在一定范围内，水火箭内的气压相同，发射角度相同时，水火箭内的水的质量越大，飞行的高度越高。 （4）水火箭在B点时是运动的，若此时受到的所有力都消失，它将保持原来的运动状态，沿原来的方向即水平向右做匀速直线运动。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $