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第9课时　
牛顿第一定律和二力平衡
一、牛顿第一定律(惯性定律)
1．发展历程：
亚里士多德：力是维持物体运动的原因．(注：这种观点是错误的，正确的观点为力是改变物体运动状态的原因)
伽利略：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了 ．
牛顿：一切物体在没有受到力的作用时，总保持 状态或 状态．(牛顿第一定律不是实验结论)
阻力
静止
匀速直线
2．牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持 状态或
状态．
它揭示了力与运动关系的本质：力不是维持物体的运动的原因，力是 物体运动状态的原因．牛顿第一定律无法用实验来直接验证，但是这个结论是以实验为基础，通过分析事实并进一步概括推理得出的，这种实验方法叫 法．
静止
匀速直线运动
改变
理想实验
二、惯性：
3．惯性
(1)定义：物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性．
(2)理解：惯性是物体的固有属性， 物体在 下都有惯性．惯性的大小只与物体的 有关，质量 ，物体的惯性就大，运动状态就不容易改变；与物体是否受力、是否运动、运动快慢、是否失重均无关．惯性不是力，所以不能说“受到惯性的作用”“惯性力”“克服惯性”等，只能说“由于惯性”“具有惯性”．
一切
任何情况
质量
大
4．利用：拍打衣服上的灰尘；撞击锤柄套紧锤头；跳远助跑；投篮球；掷铁饼(投掷类的体育运动多是利用惯性的)等．
5．防止：汽车安装安全气襄；乘车要系安全带；禁止超载；限速行驶；保持车距(交通安全类的措施很多都与防止惯性带来危害有关)等．
三、二力平衡
6．定义：物体在两个力的作用下保持 或 状态，我们就说这两个力平衡．
7．条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡．(记忆方法：三同一反——同物体，同大小，同直线，反方向)
静止
匀速直线运动
8．平衡力与相互作用力的比较.
9.力和运动状态的关系：
(1)物体不受力时，保持静止或匀速直线运动状态．
(2)物体受平衡力时，保持静止或匀速直线运动状态．
(3)物体受非平衡力时，物体的运动状态会改变．
1．如图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验过程．根据图中情景可以判断以下说法正确的是( )
A．①是假设，②③是实验事实，④是实验推论
B．①②③④都是实验事实
C．①②是实验事实，③④是实验推论
D．①②③是实验事实，④是实验推论
D
2．(物理与日常生活)如图所示，如果锤头的手柄松了，用手柄的下端撞击石头或树墩，锤头会由于惯性继续向下运动，这样锤头就被套紧了，用力越大，锤头被套得越紧．则下列说法正确的是( )
A．锤头有惯性，手柄没有惯性
B．锤头向下运动时有惯性，被套紧时没有惯性
C．运动的手柄和锤头先后都由运动变为静止，是因为受到了阻力作用
D．用力越大，锤头向下运动得越快，锤头受到的惯性力越大
C
3．(物理与日常生活)如图为汽车在平直道路上做匀速直线运动，则下列说法中错误的是( )
A．汽车所受的牵引力和重力是一对平衡力
B．汽车所受的重力和支持力是一对平衡力
C．汽车所受的牵引力和阻力是一对平衡力
D．汽车所受的牵引力和阻力的合力为零
A
1．(2022版课标新增)(2022春·汨罗市期末)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是牛顿在伽利略“理想实验”的基础上，把实验和逻辑推理结合起来总结出来的规律
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
A
2．(航天航空)(2022春·河东区期末)2022年3月23日，奥运顶流“冰墩墩”现身“天宫课堂”第二课．它被王亚平抛出后，沿直线飞向叶光富(如图)．若地面附近竖直向上运动的“冰墩墩”到达最高点时所受外力同时消失，他将( )
A．立即静止 B．加速下落
C．匀速下落 D．匀速上升
根据牛顿第一定律，当物体不受任何力的作用时，物体将保持静止或匀速直线运动状态．物体运动状态的变化包括：速度大小的改变；运动方向的改变．只要其中的一个发生了变化，我们就说物体的运动状态发生了改变．
A
3．(2022版课标新增)(2022春·丰润区期末)关于惯性，下列说法正确的是( )
A．静止的物体没有惯性
B．行驶的小轿车紧急刹车时，乘客会向前倾，这是由于惯性力的作用
C．百米赛跑运动员到达终点不能马上停下来，是因为运动员具有惯性
D．安全带的作用是减小司机和乘客的惯性
物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都具有惯性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系，质量越大，惯性越大．
C
4．(传统文化)(2022春·儋州校级期末)春分竖蛋也称春分立蛋，是指在每年春分这一天各地民间流行的“竖蛋游戏”，这个中国习俗也早已传到国外，成为“世界游戏”.4 000年前，华夏先民就开始以此庆贺春天的来临．选择一个光滑匀称、刚生下四五天的新鲜鸡蛋，轻手轻脚地在桌子上把它竖起来保持静止．如图所示，和鸡蛋所受重力是一对平衡力的是( )
A．鸡蛋对桌面的压力
B．鸡蛋对地球的吸引力
C．桌面对鸡蛋的支持力
D．桌子对地球的吸引力
C
(1)物体静止或做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的力为平衡力．
(2)二力平衡的条件是大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，四个条件缺一不可.
5．(2022版课标新增)(2022春·红河县期末)如图所示，一空杯子静止在水平桌面上，下列说法正确的是( )
A．桌面对杯子的支持力大于杯子受到的重力
B．桌面对杯子的支持力与杯子受到的重力是一对平衡力
C．桌面对杯子的支持力与杯子对桌面的压力是一对平衡力
D．杯子对桌面的压力与杯子受到的重力是一对相互作用力
相互作用力的条件：大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在不同的物体上．
B
6．(冬奥热点)(2022春·日照期末)如图所示为运动员在冰壶比赛时的情景．运动员将冰壶用力推出后，冰壶会在冰面上滑行一段距离后停止运动．下列说法中正确的是( )
A．冰壶运动起来之后才具有了惯性
B．冰壶被推出后能在冰面上滑行，是因为受到力的作用
C．冰壶被推出后做减速运动，是因为受到力的作用
D．冰壶最后停下来，是因为失去了推力的作用
力是改变物体运动状态的原因，若一切外力消失，由牛顿第一定律可知，运动的物体将做匀速直线运动．
C
1．实验器材：斜面、小车、平直长木板、毛巾、棉布等．
2．实验方法：(1)控制变量法：让小车从同一斜面、同一高度由静止开始下滑的目的是 ，从而改变小车在水平面受到的阻力．
保证小车在水平段的初速度相等
(2)转换法：通过比较 来判断小车在水平面上所受阻力的大小，阻力越小，速度减小得越慢，运动的距离越远．
3．实验步骤：
(1)将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止下滑，记录小车在水平面上滑行的距离．
(2)将水平木板上的毛巾换成棉布，让小车从同一高度由静止下滑，记录小车在水平面上滑行的距离．
(3)撤去铺在水平木板上的棉布，让小车从同一高度由静止下滑，记录小车在水平面上滑行的距离．
小车在水平面上运动的距离
【数据处理和分析】
4．设计实验条件的记录数据情况表格如下表所示，结合实验情况，分析数据可以得出小车受到的阻力越小，向前滑行的距离就越大，速度减小得越慢．
【实验结论】
5．小车受到的阻力越小，向前滑行的距离越大，速度减小得越慢．
推论：如果小车不受阻力，小车将一直 ．
【交流与反思】
6．上述实验证明 的观点是正确的(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)．这种在实验的基础上进行推理，得出结论的科学方法叫
(选填“控制变量”“转换”或“理想实验”)法．
7．小车运动到斜面底端后继续运动是因为小车具有惯性．
8．小车运动到水平面上后的受力分析：竖直方向所受重力和支持力是一对平衡力，水平方向只受阻力．
保持匀速直线运动
伽利略
理想实验
9．实验过程中小车能量的转化：重力势能转化为动能和内能．
10．小车在不同的水平面静止时，克服摩擦力所做的功都相同，即W＝mgh.
【实验过关】
例1　(2022春·吴中区校级期末)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)实验时要固定斜面，并将小车从斜面上 (选填“同一”或“不同”)位置由静止释放．
(2)分析小车运动情况可知，小车受到的阻力越小，小车运动的距离越远，由此推理可知，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平面上 ．
同一
做匀速直线运动
(3)如图，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，是否需要重做本实验以获取可靠的证据？答： (选填“需要”或“不需要”)．
(4)在本实验中，“小车在水平面上运动的距离”反映的是 ．
A．小车在水平面上所受阻力大小
B．阻力对小车运动的影响情况
C．A、B选项均正确
不需要
B
【实验装置】
【设计和进行实验】
1．主要实验器材：带滑轮的桌子、小车、硬纸片．
2．实验方法：控制变量法．
(1)探究相互平衡的两个力是否大小相等时，保证作用在小车上的两个力在同一直线上，改变小车两边托盘中所放砝码的个数；
(2)探究相互平衡的两个力是否在同一直线上时，保证作用在小车上的两个力大小相等，将小车扭转一定的角度后释放；
(3)探究相互平衡的两个力是否作用在同一物体上时，用硬纸片替换小车，保证作用在硬纸片上的两个力在一条直线上并且大小相等，再用剪刀剪开硬纸片．
【数据处理和分析】
3．设计实验条件和现象记录表格，分析表格内信息，得出二力平衡的条件：
【实验结论】
4．作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡．(记忆方法：三同一反——同物体，同大小，同直线，反方向)
【交流与反思】
5．实验中多次测量的目的是 ．
6．定滑轮的作用是 ．
7．本实验选用小车和硬纸片而不选用木块的原因是 ．
8．实验中，桌面必须水平，否则小车的重力会影响实验．如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原因是 ．
得出普遍规律，避免实验结论的偶然性
改变力的方向
减小摩擦对实验的影响
小车受到桌面的静摩擦力
9.实验改进．
【实验过关】
例2　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)实验时要固定斜面，并将小车从斜面上 位置由静止释放，目的是使小车到达水平面时具有相同的 ；
(2)从实验现象可推理，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平面上做
；早在300多年前，英国物理学家 (选填“伽利略”或“牛顿”)就通过实验和科学推理的方法研究过“力和运动的关系”.
同一
速度
匀速直线运动
牛顿
1．(2018·广东)以下物理规律无法用实验直接验证的是( )
A．牛顿第一定律 B．欧姆定律 C．光的反射定律 D．焦耳定律
2．(2019·广东)头球(运动员用头碰撞飞行中的足球)是足球比赛中常用的技术，下列说法正确的是( )
A．头球过程中，头对足球的力改变了足球的运动状态
B．足球被顶飞，是因为头对足球的力大于足球对头的力
C．头对足球的作用力消失时，足球的惯性也消失
D．足球在空中飞行时，以运动员为参照物，足球是静止的
A
A
(科技前沿)(2022春·南通期中)阅读短文，回答问题．
背包式飞行器
党的二十大报告指出，科技是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑之一，加强信息化、数字化和智能化建设．某公司生产出了一款单人背包式飞行器，它的外形像一把有扶手和踏板的座椅，由汽油发动机提供动力，带动两个扇形螺旋桨转动，飞行员通过操纵改变螺旋桨的方向、转速，实现进退、上下、左右及俯仰飞行．发动机、燃料箱和及飞行员处于升力扇中间及下方，以降低重心，避免喷气背包在飞行中上下颠倒，控向地面．
该飞行器采用了无人飞行拉制系统、零空速悬停技术，即在空中双手松开操纵杆之后，飞行器就会在空中悬停，等待下一步操作；使用与F1赛车相同类型的驾驶舱，可以在撞击时保护飞行员的安全，还配备了弹射降落伞系统，如果遇到特殊情况，飞行器无法正常降落时，可以关闭动力源，同时打开降落伞，利用空气阻力减小下降速度，从而避免驾驶者快速落地面造成伤害．
表一为它的部分技术参数．
表一
　　为了给飞行器设计面积合适的降落伞，研究人员对降落伞所受阻力与降落伞的伞面面积、下落速度之间的关系进行了探究，他们分别让伞面面积和总重不同的圆形降落伞从高处下落，测出最终匀速下落时的速度(即收尾速度)，实验结果如表二所示：
表二
(1)飞行员通过操纵改变螺旋桨的方向、转速，可实现各种飞行，说明力的作用效果跟力的 和 有关．
方向
大小
(2)关于上述背包式飞行器，下列说法正确的是 ．
A．用碳纤维作为飞行器的主要制作材料，是因为可以减小自身重力
B．若不计空气阻力，飞行器匀速上升时的升力大于匀速下降时的升力
C．遇到特殊情况飞行器无法正常降落时，关闭动力源后惯性会减小
D．当该飞行器在空中启动零空速悬停技术时，受到的升力就会突然消失
(3)该飞行器通过两个螺旋桨轮动可以实现变向和变速，它的工作原理是利用力的作用是 的，它在月球上 (选填“可以“或“不可以”)飞行，该飞行器未装油时的质量为 g.(已知汽油的密度ρ汽油＝0.72×103 kg/m3)
A
相互
不可以
164
(4)分析表二数据可知：当伞面面积一定时，降落伞所受的空气阻力与
成正比，要使该飞行器的收尾速度不超过5 m/s，则降落伞的面积至少为 m2.
(1)改变螺旋桨的方向改变了力的方向，改变螺旋桨的转速改变了力的大小，据此分析．
(2)匀速时阻力等于重力，所以由表中数据可分析重力，伞面面积、收尾速度及收尾速度的平方等数据，得出表达式．
收尾速度的平方
60

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