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运动和力
第1节 牛顿第一定律
【知识梳理】
一、牛顿第一定律
1、内容：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。
2、对牛顿第一定律的理解：
（1）牛顿第一定律对于所有物体都适用，不是特殊现象。
（2）“没有受到力的作用”有两层含义：一是该物体确定没有受到任何力的作用，这是一种理想化的情况(实际上，不受任何力的作用的物体是不存在的)；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。是定律成立的条件。
（3）静止和匀速直线运动两种状态只能居其一，不能同时存在，也就是说物体在不受力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。静止状态是指物体在一段时间内相对于地面的速度为零，某一时刻速度为零不能称之为静止，比如竖直上抛运动的最高点。
3、力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说：物体的运动不需要力来维持，要改变物体的运动状态，必须对物体施加力的作用。
4、牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
5、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律，它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律，在不受任何力时，物体要保持原有的运动状态不变。
二、牛顿第一定律的相关实验
1、实验器材：斜面、毛巾、棉布、木板。
2、实验步骤：将同一小车分别从同一斜面、同一位置由静止释放，小车在水平方向停止的最终位置如图
3、实验现象：水平面越光滑，小车运动距离越远。
4、实验结论：小车受到的阻力越小。小车的运动状态改变的越缓慢。
5、实验推论：如果运动的物体不受力，物体将保持匀速直线运动
6、小车放置在同一高度由静止释放的目的：保证其每次到达水平面的初速度相同
三、惯性
1、定义：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。
牛顿第一定律是描述物体在不受力作用时，由于惯性而表现出来的一种运动规律，所以牛顿第一定律又被称为惯性定律
2、对惯性的理解：
（1）一切物体都有惯性，一切物体是指无论是气体、液体、还是固体；无论是静止还是运动；无论受力还是不受力都具有惯性。惯性是物体本身的一种属性。
（2）惯性是物体的属性，不是力。因此在提到惯性时，只能说“物体具有惯性”，或“由于惯性”，而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。
（3）惯性只有大小，惯性的大小仅取决于物体的质量，质量大，惯性也大。
【诊断自测】
1. 由牛顿第一定律可知，原来静止的物体，在不受力作用时将 ；原来运动的物体，在不受力作用时将 。
2. 当篮球运动员姚明在三分线外将篮球投向篮框时，我们看到球脱手后仍继续向前飞出，这是由于篮球具有 。
3. 把衣服抖动几下，能把粘在衣服上的尘土抖掉.这是因为抖动衣服时，尘土由于 ，还保持原来的 状态，所以尘土和衣服分离开.
4. 惯性是物体本身的属性。我们知道战斗机在战斗前都要丢掉副油箱，这是为了 （填"增大"或"减小"）它的惯性，以提高它的灵活性。
5. 如图是用来探究 对物体运动的影响实验.伽利略对类似的实验进行了分析研究，认识到运动的物体受到的阻力越小，它的速度的改变 ，如果受到的阻力减小到零，则运动的物体的速度 。
【考点突破】
类型一：牛顿第一定律
例1 在太空中飞行的宇宙飞船，如果它受到的一切外力消失，那么宇宙飞船将（　　）
A．立即静止 B．减速飞行 C．加速飞行 D．匀速飞行
<答案>AB
<解析>在一切外力消失前，宇宙飞船是运动的，当一切外力消失后，就再也没有能够改变飞船运动状态的力，所以飞船不会停下来，不会减速飞行也不会加速飞行，飞船只能按原来的运动速度永远的匀速飞行下去。
类型二：牛顿第一定律实验
例2 在研究牛顿第一定律的实验中，记录数据如下，则下列说法正确的是：（　　）
接触面 毛巾 棉布 木板
小车移动的距离s/cm 18.3 26.8 98.2
A．三次实验让小车从斜面的同一高度滑下
B．在木板表面小车速度减小得最慢
C．实验表明，力是使物体运动的原因
D．实验中运用了逐渐逼近法
<答案>ABD
<解析>A、三次实验让小车从斜面的同一高度滑下，是为了使其具有相同的初速度，是控制变量法的要求，是正确的；
B、从实验数据可以看出，小车在木板表面滑行得最远，因此小车速度减小得最慢，是正确的；
C、实验中，小车滑行是由于小车具有惯性，而小车最终停下则是受到了阻力的作用，因此，C的说法是错误的；
D、实验中，从毛巾到棉布，再到木板，表面依次变光滑，阻力越来越小，这属于一种逐渐逼近的方法，是正确的。
类型三：惯性
例3 关于物体的惯性，下列说法正确的是(　 )
A．赛车能很快停下来，说明车没有惯性
　　 B．跳远运动员起跳前助跑，是为了获得惯性
　　 C．足球射入球门时才具有惯性
　　 D．百米运动员到达终点时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性
<答案>B
<解析>该题考察对惯性的理解。惯性是物质的一种属性，一切物体在任何情况下都有惯性。无论物体运动还是静止。故AC错。惯性不是力，它只有大小没有方向，因此物体“获得惯性”、“受到惯力作用”等说法都是错误的，故B错。
【易错精选】
1. 在汽车刹车时，坐在车里的乘客会向前倾倒.这种现象可以用以下四句话来解释
①乘客猝不及防，向前倾倒.
②汽车很快停止运动，乘客下半身也很快随车停止运动.
③乘客上半身由于具有惯性，仍然向前运动,
④坐在车里的乘客随汽车向前运动，司机发现情况立即刹车.
A．④①②③ B．④②③① C．④③②① D．④②①③
2. 若小球在运动过程中只受到力 F 的作用，且运动过程中力 F 始终保持不变，则小球的运动轨迹（用虚线表示）不可能的是
A． B．
C． D．
3. 理想实验是物理发展过程中的一种重要的研究方法，伽利略曾设想了一个理想实验，如图所示（图中两个斜面底部均用一小段光滑圆弧连接)，下列是该实验中的一些事实和推论
A.如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度
B.减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然能达到原来的高度
C.继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动
D.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
（1）在上诉A、B、C、D四个步骤中，属于可靠性事实的有 ，属于理想化推论的有 ；
（2）上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列是 ；
（3）该理想实验 (填“是”或“否”)直接证明了牛顿第一定律。
【精华提炼】
【本节训练】
训练【1】
在匀速行驶的火车上，一位乘客发现自己正上方的车厢顶棚上有一小水滴正要下落，这滴水下落后，将要落在 ( )
A. 此乘客的座位前面 B. 此乘客的座位后面
C. 此乘客的头上 D. 此乘客的左侧肩膀上
训练【2】
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
训练【3】
如图为小华拉着放有一盛水器具的小车在水平桌面上运动的瞬间所发生的现象，对此现象 下列判断正确的是 ( )
A. 图甲、乙所示的现象都是在小车突然停止时发生
B. 图甲、乙所示的现象都是在小车突然启动时发生
C. 图甲所示的现象是在小车突然起动或在运动中突然加速时发生
D. 图乙所示的现象是在小车突然停止或在运动中突然减速时发生
训练【4】
小明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.如图甲，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 （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 。
（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，它将做 运动。
（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 （填“是”或“不是”）一对平衡力。
基础巩固
1. 下列说法正确的是 ( )
A. 牛顿第一定律能通过实验验证
B. 必须有力作用在物体上，物体才能运动
C. 力是使物体的运动状态发生改变的原因
D. 一切物体在没有受到外力作用时总保持匀速直线运动或静止状态
2. 关于惯性，下列说法正确的是 ( )
A. 物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
B. 惯性是物体的一种属性
C. 一切物体在任何情况下都具有惯性
D. 物体质量是惯性大小的量度，与运动速度无关
3. 如图是足球运动员踢球时的情景，下列说法正确的是 ( )
A. 足球离开脚后还能向前飞行是因为足球具有惯性
B. 足球的速度越大惯性越大，飞得越远
C. 飞行的足球如果不受力的作用，它将一直做匀速直线运动
D. 足球在空中飞行轨迹是弧线形，是因为受到力的作用
4. 下列事例中，属于惯性造成危害的是： ( )
A. 拍打被子去掉灰尘 B. 乘客在紧急刹车时摔倒
C. 运动员采用助跑跳得更远 D. 投出去的篮球飞向篮筐
5. 用绳子拴住一个小球，在光滑的水平面上做圆周运动，当绳子突然断开时，小球将 ( )
A. 保持原来的圆周运动状态
B. 保持绳断时的速度做匀速直线运动
C. 小球运动速度减小，但保持直线运动
D. 以上三种都有可能
6. 如图所示，锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上。则下列说法正确的是 ( )
A. 锤柄下端受到撞击时，锤柄比锤头先停止运动
B. 锤柄下端受到撞击时，锤头比锤柄先停止运动
C. 这利用了锤头的惯性，锤头质量越大越容易套紧
D. 这利用了锤柄的惯性，锤柄质量越小越容易套紧
7. 汽车向前行驶时突然紧急刹车，下列说法正确的是 ( )
A. 乘客会向左或右倾倒 B. 乘客会向前倾倒
C. 乘客会向后倾倒 D. 乘客仍保持静止状态
8. 小宇在家观看汽车拉力赛的电视节目，发现汽车行驶速度很快。其中途经一段"S"形弯道时，如图。他想：现场观看的观众为了更安全，应站的位置是图中 ( )
A. 甲、丙 B. 甲、丁 C. 乙、丙 D. 乙、丁
9. 甲、乙两车发生相撞事故，两车司机均前额受伤，以下关于两车相撞的判断中错误的是 ( )
A. 运动的甲、乙两车迎面相撞
B. 甲、乙两车追尾相撞
C. 运动的乙车与静止的甲车迎面相撞
D. 运动的甲车与静止的乙车的迎面相撞
10. 某同学在科技馆参观时发现这样一展品，在水平轨道上有一列小火车，车厢顶部有两个孔P和Q，小火车在轨道上沿直线匀速运动，如图所示，当小火车即将经过“∩”型框架的下方时，从Q孔中竖直向上弹出一个小球。不计小球受到的空气阻力，关于小钢球的落点，下列说法中正确的是 ( )
A. 小球能落入P孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力大于惯性
B. 小球能落回Q孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度
C. 若在小球弹出的同时，小火车突然加速运动，小球由于具有惯性，小球将落到Q孔后方的车厢顶上
D. 若在小球弹出的同时，小火车突然减速运动，小球由于具有惯性，仍能恰好落回原来的孔中
11. “旋蛋实验”可以判断一个鸡蛋是生鸡蛋还是熟鸡蛋：在光滑的水平桌面上快速旋转该鸡蛋，用手制动后又立即释放，如果鸡蛋又“自动”转动起来，那么这个鸡蛋一定是 鸡蛋，这是因为 ．
12. 小宇骑车时发现，不踩脚踏板，车也能他滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关．为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度．
（1） 为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系，小宇应先后三次将小球从斜面的 （选填“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在 （选填“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程．
（2） 为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系．小宇应先后三次将小球从斜面上的 （选填“同一”或“不同”）高度处释放，小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，物体将 ．
（3） 为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为hA、hB的位置滚下（，），推动小木块运动一段距离后静止．同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是： ．
13. 小夏对正在做匀速直线运动的物体又施加一个与运动方向相同的力，发现物体运动得更快了。小夏对这个现象进行了实验探究，并将实验数据记录在下表中。物体运动速度变化的快慢与物体质量和受到的力有什么关系 请你分析实验数据得出结论。
实验 次数 质量/kg 推力/N 起始速度 /m·s-1 5秒后速度 /m·s-1 10秒后速度 /m·s-1 15秒后速度 /m·s-1
1 1 1 2 7 12 17
2 1 2 2 12 22 32
3 1 3 2 17 32 47
4 2 2 2 7 12 17
5 3 3 2 7 12 17
（1） 比较第 1、2、3 次数据，可得出结论： ；
（2） 比较2、4或3、5 次数据，可得出结论： .
14. 小强认为："物体的运动方向总是与其受力的方向相同。"请你只利用一个乒乓球，设计一个简单实验，证明小强的观点是错误的。要求：简述实验步骤、实验现象并简要说明。
15. 随着人们生活水平的不断提高，汽车已成为寻常百姓家里的代步工具，小丽的爸爸用汽车送她上学，走到学校附近的路口，向左来了一个急转弯.小丽顿时产生被向右甩出的感觉。请用惯性的知识解释这一现象。
答： .
巅峰突破
1. 当你坐在一辆行驶的汽车中，突然感觉汽车座椅的靠背在向前推你，这时汽车正在 ( )。
A. 匀速行驶 B. 加速行驶 C. 减速行驶 D. 正在转弯
2. 关于惯性，下面说法不正确的是 ( )
A. 飞机投放物资时，总是需要提前投放，这是由于物资具有惯性
B. 射出的子弹离开枪口后，仍然继续前进，是因为子弹受到惯性的作用
C. 汽车关闭发动机后，仍能继续前进，是由于它的惯性大于它受到的阻力
D. 将一摞棋子中最下方的一个击飞，这个飞出的棋子没有惯性
3. 滑冰运动员用力推冰场周围的扶栏时，扶栏未动，而他却远离扶栏而去。运动员离开扶栏后，没有再用力蹬冰面，却能滑行很远才停下来。解释这些现象，需要利用下列知识中的 ( )
A. 物体间力的作用是相互的
B. 力是改变物体运动状态的原因
C. 速度保持不变的运动叫做匀速直线运动
D. 一切物体都具有惯性
4. 小李对体育比赛中的一些现象进行了分析，其中正确的是 ( )
A. 跳远运动员助跑是为了增加起跳时的惯性
B. 射箭运动员用力拉弓，力使弓的形状发生改变
C. 踢出的足球在地面上滚动一段距离后停下，是阻力作用的结果
D. 足球运动员头球攻门，力使足球的运动方向发生改变
5. 一运输机参加某次抗震救灾时，在沿水平向右做匀速直线运动的过程中，间隔相同时间先后从飞机上静止释放三个相同的物资．若不计空气阻力，且地面水平，那么，在地面上看，能正确表示物资在空中的排列情况和着地位置的图示组合是 ( )
A. B. C. D.
6. 如图所示，小物块A和弹簧放在光滑的水平面上，弹簧左端固定于竖直墙面，向左移动物块A并压缩弹簧至B处，静止释放物块A，此后物块的运动是 ( )
A. 一直加速 B. 一直匀速 C. 先加速后匀速 D. 先加速后减速
7. 忽略一切阻力，原来静止在水平面上的大石头被另—块小石头水平撞击，大石头的运动情况是 ( )
A. 始终静止不动
B. 撞击时开始运动，然后慢慢停下来
C. 运动—下，很快停下来
D. 撞击时开始运动，然后做匀速直线运动
8. 如图，光滑的小车上有两个质量不同的小球（M > m），随车一起沿水平方向向右匀速运动，如果不考虑空气阻力，且车身足够长，当车子突然停止，这两个小球将 ( )
A. 一定相碰 B. 不一定相碰 C. 一定不相碰 D. 先碰后分开
9. 如图所示，劈形物体M的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上。在M的水平上表面放一光滑小球m，后释放M，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 ( )
A. 沿斜面向下的直线 B. 竖直向下的直线
C. 无规则的曲线 D. 抛物线
10. 如图，将小球竖直向上抛出，小球在A、B、C三点的速度分别为、、。如果小球在经过B处时，重力突然消失，则小球将做 ，速度大小为 ；若小球在C处时，重力突然消失，则小球将 。（不考虑空气阻力）
11. 人们发现汽车在行驶中所受到的空气阻力F，与汽车迎风面积S和汽车行驶速度有关.研究人员通过实验得到有关数据如下表所示.（表1为汽车行驶速度v =20m/s时空气阻力Ff与迎风面积S的有关数据，表2 为迎风面积S=4.0m2时空气阻力Ff与汽车行驶速度v的有关数据）
（1）由表1数据可知：汽车行驶速度一定时，空气阻力与迎风面积成 关系.
（2）表2漏填了一个数据，漏填的数据应为 N。
（3）汽车在行驶时所受到的空气阻力除了与上述因素有关外，还可能与 有关.
S/m2 1.0 2.0 3.0 4.0
Ff/N 103 206 309 412
表1
表2
v/(m s-1) 10 20 30 40
Ff/N 103 412 1648
12. 在探究阻力对物体运动的影响时，利用的器材有斜面、木板、玻璃板、棉布和小车，如图所示。
（1） 每次都要让小车从斜面上的同一位置开始下滑，使小车每次进入水平部分时 大小相等。
（2） 下面是记录实验情况的表格，请将其中（a）、（b）两项内容补充完整。
实验序号 水平部分材料 （a） （b）
①
②
③
（3） 牛顿第一定律是由此实验直接得来的吗 。
13. 阅读下面的短文，思考并回答后面的问题。
为生命系好安全带
随着经济的发展，私家车已逐步走进普通百姓的家庭，然而人们的安全意识还有待提高，具体表现为在开车时不系安全带的人还大有人在。究其原因，忘记者有之，怕麻烦者有之，认为是摆设者有之，系了觉得不舒服者有之，甚至还有人担心把衣服弄皱了影响形象。
有些人认为，在跑长途、走高速时妥系安全带，在市区走低速不需系安全带，这是一种极其错误的想法。据清华大学汽车碰撞试验室得出的数据，汽车以40km/h 的速度行驶，当发生碰撞时，身体前冲的力量相当于从四层高的建筑物上抛下一块50kg 重的水泥块，所以绝不可以抱有侥幸心理，把安全带抛到一边。
（1） 乘坐汽车，当身体突然向前倾时，说明此时汽车正在 ；当身体突然向右倾时，说明此时汽车正在 ，这是因为 （“汽车”或“乘客“）具有惯性。
（2） 现代汽车除了前后排座位都有安全带外，还在座位上装有头颈枕，如图所示。关于头颈枕的说法正确的是 。
A. 纯粹是装饰用品，为了美观
B. 汽车前端发生撞击时，人的上身会向前撞击，反弹后有效保护头部和颈部
C. 主要作用是人们在累的时候可以作为枕头，用来休息
D. 商家为了增加卖点，以便增加利润
（3） 你认为在乘车时，需要注意什么事项 请举出两点。
① ；
② 。
14. 自行车是深受人们喜爱的交通工具之一，如图，小宇学习物理后，对自行车的每一个结构及其对应的物理知识都做了分析研究，但仍对轮胎上方挡泥板的作用感到困惑，请你帮他解析释：
（1）如果没有挡泥板，当骑自行车经过泥水路面时，会发生什么现象
（2）这种现象可以用什么物理知识解析释
15. 小武同学放学回家的路上，“duang”！脚被石块绊了一下，身体向前倾倒．请用惯性知识解释这一现象．
参考答案
【诊断自测】
1、保持静止；做匀速直线运动
2、惯性
3、惯性；静止
4、减小
5、阻力；慢；保持不变
【易错精选】
1、B
2、D
3、（1）D；BC； （2）DABC； （3）不能
【本节训练】
1、C
2、B
3、C，D
4、（1）b； （2） 远； （3） 匀速直线； （4） 速度相同； （5） 不是
基础巩固
1. C，D 2. B，C，D 3. A，C，D 4. B 5. B 6. A，C 7. B 8. C 9. B 10. B，C
11. 生；用手制动后，随蛋壳转动的蛋清和蛋黄由于惯性，不会马上停下来，立即释放后，蛋清和蛋黄又会带动蛋壳转动起来
12. （1） 不同；同一
（2） 同一；做匀速直线运动
（3） 没有控制两个小球的质量相等
13. （1） 在质量一定时，推力越大速度增加的越快
（2） 在推力一定时，质量越大的，速度增加的越慢
14. 实验步骤及实验现象：
手拿乒乓球，将它竖直向上抛出（如图所示），观察到乒乓球离开手后，继续向上运动。
在乒乓球竖直向上抛出后受到竖直向下的重力作用，但它运动速度方向向上，因此，说明小强的观点错误。
15. 小丽和车本来是向前运动的，急转弯时，车向左运动的，而小丽由于具有惯性，会继续保持原来的运动状态，所以会有“被向右甩出”的感觉
巅峰突破
1. B 2. B，C，D 3. A，B，D 4. B，C，D 5. A 6. C 7. D 8. C 9. B
10. 匀速直线运动；2m/s；保持静止状态
11. 正比；927；空气密度（或车的外形、车的表面情况）
12. （1） 速度
（2） （a）小车所受阻力的情况（b）小车运动的路程
（3） 不是
13. （1） 紧急刹车；向左转弯；乘客
（2） B
（3） 系好安全带，坐稳抓紧等。
14. （1）如果没有挡泥板，当骑自行车经过泥水路面时，泥水会在车轮的带动下向上运动，甩到车身和人身上；
（2）这种现象可用惯性的知识来解释．当泥水粘到车轮上时，车轮向前转动，改变了自己的方向，而泥水由于惯性仍保持原来的运动状态，所以会向上甩起．
15. 原来小武是向前运动的，现在脚被石块绊了一下，脚停止了运动，而上身由于惯性仍然要保持原来的向前运动状态，所以身体向前跌倒．

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