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第七章：力与运动
第一节　科学探究：牛顿第一定律
知识点：
1、力与运动
2、阻力对物体运动的影响
3、牛顿第一定律
4、惯性
　　　　　　　　　　（1）使物体发生形变
复习：力的作用效果
　　　　　　　　　　（2）改变物体的运动状态（指的是速度大小或运动方向的变化，本章重点）
新课讲授：
知识点一、关于力与运动的两种观点
对静止的木箱施加一个水平方向的推动，木箱沿水平方向运动；撤去外力后，木箱停下来，用铁锤敲击铁钉，铁钉向下运动陷入木板；停止敲击，铁钉就不再下陷等等类似的事例中可以看到：
①要让原来静止物体运动起来，就需要有力的作用，如果要维持物体的运动，必须对物体不停的施加作用力。
亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因。
②木箱由静止到运动，再由运动变为静止，速度大小发生了改变。
伽利略认为：力是改变物体运动状态的原因。
结论：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体的运动状态。
经验交流：运动和运动状态的改变是两个概念：
匀速 运动状态不变 不受力或所受合力为零
直线
(
运动状态改变改
变
)运动 变速
曲线：运动方向改变 所受合力不为零
例1.关于力与运动的关系，下列说法正确的是（ ）
A.没有受力的作用，运动的物体就静止下来。
B.静止的物体，一定不受力的作用。
C.物体运动状态发生改变时，一定受到力的作用
D.物体受到力的作用时，运动状态一定会发生改变
解析：物体不受力的作用时，运动状态不会改变，故A错误；物体静止时，可能不受力，也可能受平衡力的作用，故B错误；力是改变物体运动状态的原因，所以物体运动状态发生改变时，一定受到力的作用，故C正确；物体受到力的作用时，如果是平衡力，则运动状态不会发生改变，故D错误。
答案：C.
知识点二、阻力对物体运动的影响；
伽利略为证明自己的观点的正确性做了如下实验：
1、伽利略的理想实验
伽利略认为，当小球沿左侧斜面的某一高度向下运动时，无论右侧斜面的坡度如何，小球都会沿斜面上升到一定的高度。如果各种阻力都小到可以忽略，在理想情况下，小球将会沿右侧斜面上升到与左侧下落点等高的地方（如图），而且右侧斜面的坡度越小，小球要上升到相同高度所用的运动时间就越长；如果右侧成了水平面，那么，小泳将因为永远无法达到那个高度而一直沿直线运动下去。
经验交流： 　　 伽利略理想实验示意图
本实验中运用了实验加推理的方法，这就涉及到实验步骤排序，区分实验事实与分析推的问题。要讲清楚正确排序，就要看关键字“假设、理想情况”等，从此句开始以后各句都推理。
2、阻力对物体运动的影响。
后人对伽利略理想实验做出改进：
A、实验器材：滑块、三种粗糙程度不同的水平面、斜面、刻度尺等；
B、进行试验：
①让滑块从斜面顶端滑下［图（a）］，滑到表面粗糙的水平面上，记录滑块在水平面上的运动距离。
②让滑块从斜面顶端滑下［图（b）］，滑到表面比较光滑的水平面上，记录滑块在水平面上的运动距离。
③让滑块从斜面顶端滑下［图（c）］，滑到表面很光滑的水平面上，记录滑块在水平面上的运动距离。
④通过滑块在上述3个水平面上的运动距离来比较滑块受到的摩擦力的大小，并将比较的结果填在下表中。
（a）表面粗糙的水平面 （b）表而比较光滑的水平面 （c）表面很光滑的水平面
让滑块从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，分别在三种粗糙程度不同的水平面上运动，记录滑块在水平面上运动的路程，填表并进行比较。
接触面 滑块收到摩擦力的大小 滑块在水平面上运动的距离
粗糙的水平面 大 0.5
较光滑的水平面 中 0.8
很光滑的水平面 小 1.2
C、实验结论：在其他条件相同时，水平面越光滑受到的摩擦力越小，滑块运动的距离就越远。
D、推理结论：若水平面足够光滑，则滑块受到的阻力减小为零，滑块做匀速直线运动。
经验交流：
（１）让滑块从同一斜面的同一高度由静止滑下的目的：使滑块在水平面上开始运动的速度相同。
注解：高处的重力势能E甲=mgh 全部转化为动能E乙=1/2mv ，即
E甲=E乙 mgh=1/2mv v=
（２）研究方法：
a.滑块在水平面上滑行的距离受滑块在水平面的初速度和摩擦力两个因素的影响，使滑块在水平面上开始运动的速度相同，就是控制速度相同，即控制变量法；
b.看滑块运动的距离说明阻力的大小，即转换法；
c.从阻力越小，滑块运动的距离越远，进一步推理，阻力为零，滑块做匀速直线，即实验加推理法。
（３）若水平面不水平，重力与支持力的合力不为零，将会对滑块运动的距离产生影响。
（４）滑块运动时所受阻力就是这里的摩擦力，因此要用同一滑块来保证水平面受到的压力相同，只需要改变接触面的粗糙程度就能改变阻力的大小。
例2．如图所示的是伽利略著名的斜面理想实验。实验设想的步骤有：①减小右侧斜面的倾角，小球在该斜面上仍然会达到原来的高度；②两个对接的斜面，让静止的小球沿左侧斜面滚下，小球将滚上右侧斜面；③继续减小右侧斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面作持续的匀速运动；④如果没有摩擦，小球在右侧斜面上将上升到原来释放时的高度。
（1）请将上述步骤按照正确的顺序排列 （填写序号）。
（2）在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论。下面关于这些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
解析：（1）斜面实验中，小球从同一斜面的同一高度滚下，可以让小球在到达水平面上时保持相同的初速度。若斜面光滑，则小球不受阻力作用，会上升到原来释放时的高度；然后逐渐减小右侧斜面的倾角，发现小球仍然会达到原先释放时的高度；那么可以推断，若将右侧斜面变为水平面，则小球为了达到原先释放时的高度会一直运动下去。故正确排序为②④①③。
（2）在伽利略著名的斜面理想实验的四个步骤中①③④实际不能做到，因为运动过程中有阻力作用，所以不能达到原来的高度，不能作持续的匀速运动，是理想化的推论，②可以实际做到。所以选B。
答案：（1）②④①③ (2)　B
例3.关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.如图甲所示，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.如图乙所示，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.如图丙所示，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）对比以上实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越 ,速度减小得越 （选填“快”或“慢”）.
（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）上述探究实验中用到的科学探究方法有 （只要求写出一种即可）
解析：（1）小车滑行的距离与小车到达水平面时的速度和水平面粗糙程度有关，要使小车到达水平面的速度相同，需要控制每次都让小车从同一斜面上的同一位置由静止释放小车，所以“b”错误的。（2）根据图中运动情况可知：小车在木板表面上滑行的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。（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，运动的物体速度大小不变，即做匀速直线运动。（4）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速度大小相等.（5）探究实验中用到的科学探究方法有：控制变量法；实验加推理法；转换法
答案：（1）b（2）远 慢（3）匀速直线（4）初速度相同（5）控制变量法（或科学推理法）
知识点三、牛顿第一定律
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者是静止状态。
经验交流：
（１）一切物体包括固体、气体、液体；
（２）成立条件：没有受到外力作用，实际中不存在，可理解为受到的合力为零。
（３）结论中的“总”和“或”：“总”指一直不改变，“或”表示物体的原状态可能是静止状态，也可能是匀速直线运动状态。也就是说，物体的原状态有两种“静止状态”或“匀速直线运动状态”，找准物体的原状态是什么状态是解决问题的关键。
（４）牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过分析、推理抽象概括出来的，因此不能用实验来直接证明这一定律。
例4.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
解析：小球在外力消失之前是运动的，在外力消失之后，由于它不受任何力的作用，故它的运动状态不变，即沿原来的方向做匀速直线运动。
答案：A
知识点四、惯性
1、定义：任何物体都有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫惯性。由牛顿第一定律知，一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，所以牛顿第一定律也叫做惯性定律。
经验交流：
（１）惯性是一切物体所固有的一种属性，与外界因素无关，所以不能说“受到惯性”
（２）惯性大小只取决于质量的大小，与物体是否受力是否运动无关，所以不能说“受到惯性力”也不能说“运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性”
（３）惯性大小表示物体运动状态改变的难易程度。
（３）惯性不是惯性定律：惯性是物体保持原状态不变的性质（一定要分析清楚物体原状态）；惯性定律是描述物体不受外力时，由于具有惯性而表现出的一种运动规律。惯性才是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因。
例5.惯性是物体的一种性质，下列说法正确的是（ ）
A.物体运动状态改变时才有惯性 B.物体速度越大惯性也越大
C.静止或匀速运动的物体没有惯性 D.物体受力或不受力时都具有惯性
解析：惯性是物体保持运动状态不变的性质，一切物体在任何情况下都具有惯性，不论是运动还是静止、受力还是不受力、匀速运动还是变速运动，物体都具有惯性，惯性大小只与质量有关，与物体是否受力、物体速度大小无关，故A、B、C错误，D正确.
答案：D.
惯性的应用和防止。（会举一些事例即可）
（1）惯性的应用
生活中利用惯性可以带来很多方便.例如，跳远运动员助跑后；投掷铅球时，球脱手后，由于惯性，会继续向前运动；拍打身上的灰尘；甩落雨伞上的雨滴等.
（2）惯性危害的防止
惯性有时会给人们带来危害，需要防止.例如，车距太近、车速太快易发生交通事故.行驶中的车辆刹车时，由于惯性要向前运动一段距离后才能停下来.车的速度越大，刹车后向前运动的距离越长.为了防止汽车紧急刹车时乘客由于惯性而向前运动被撞伤，驾驶员和前排乘客必须使用安全带.
例5下列现象中，属于利用惯性的是（ ）
A.坐汽车时要系好安全带 B.跳远运动员快速助跑
C.行车时要注意保持车距 D.学校路段需减速慢行
解析：坐汽车时要系好安全带、行车时要注意保持车距、学校路段需减速慢行都是为了防止惯性带来危害；跳远运动员快速助跑是利用惯性，故选B
答案：B
强化提升
一．填空题
1．沿斜面滑下的小车，在水平面上由于惯性，小车还能继续向前运动；在滑行的过程中，小车会慢慢停下来，是由于　 力的作用。抛出去的铅球在空中飞行时，铅球最终会落到地面上，是由于　 　力的作用。
2．物体运动状态的改变是指物体　 　或　 　的改变。如果运动物体不受任何力作用，它将做　 　运动；如果要使物体的运动状态改变，一定要对物体有　 　。
3．超速和超载是造成重大交通事故的主要原因，当汽车　 　（选填“超速”或“超载”）时，它的惯性将变大。在一辆行驶的汽车车厢里其顶壁上挂着一个小球，当出现了如图所示的情景时，汽车在向右做　 　运动（选填“加速”、“匀速”或“减速”）。
4．如图所示，某次演习任务中，一架飞机要对地面上某一指定目标进行定点轰炸。则飞行员应在飞机到达目标　 　投弹（填“前”、“后”或“正上方”），才能击中目标，这可以用　 　知识解释。投弹后飞机的惯性　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
5.道路交通安全法规对机动动车的速度有明确的限制，这是为了防止机动车紧急刹车后，因为机动车具有　 　不能立即停下来而造成交通事故；机动车制动后最终能停下来是因为它受到了　 　力的作用。
6.一汽车匀速向西行，车厢顶棚P处掉下一物，则该物体落在车厢内P处　 　（填“正前方”、“正下方”或“正后方”）。
7.如图所示，斧子的手柄变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为斧头和手柄原来一起向下运动；当手柄的下端受到撞击时突然变为　 　状态；斧头由于具有　 　，继续向下运动，所以斧头就被套紧。
8.世界杯亚洲区男足预选赛，于大宝用头将球顶出后，足球继续向前运动是由于足球具有____．忽略空气阻力，足球在空气中只受 的作用（选填“重力”或“压力”）．
二　选择题
9.下列说法中，正确的是（　　）
A．静止的物体一定不受力的作用 B．运物体运动方向发生改变，一定受到力的作用
C．运动的物体一定受到力的作用 D．物体受到力的作用，速度大小一定发生改变
10.如图所示，从斜面上同一高度下滑的小车。①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短 ②如果在没有摩擦的水平面上，将做匀速直线运动 ③在铺有棉布的水平面上，运动路程较短④在水平平整的木板表面上，运动路程较长。则下面的判断和排列次序正确的是（　　）
A．事实①②④，推论③ B．事实①③④，推论②
C．事实①③，推论②④ D．事实①②，推论③④
11.如图所示为掷出的实心球的运动轨迹，若当实心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．向上做匀速直线运动
C．水平向右做匀速直线运动D．竖直向下做加速直线运动
12.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为m1、m2的两个球，随车一起匀速运动，当车突然停止运动，其他阻力不计，设车无限长，则两小球（　　）
A．一定不相碰 　　　　　　B．一定相碰
C．若m1＞m2，则肯定相碰 D．若m1＜m2，则一定不相碰
13．对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是（　　）
A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的
B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的
C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出牛顿第一定律
D．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证
14．在图中所描述的物体，运动状态保持不变的是（　　）
A．在平直公路上匀速行驶的汽车　 B．正在环岛上行驶的汽车
C．正在加速升空的火箭　　　　　 D．正在草坪上自由滚动的足球
15．关于惯性的理解和解释，以下说法正确的是（　　）
A．高速飞行的子弹具有惯性，穿入木头静止后惯性消失
B．汽车驾驶员和前排乘客系安全带，是为了减少汽车行驶中人的惯性
C．行驶中的公交车紧急刹车时，乘客会向前倾，是由于惯性力的作用
D．百米赛跑运动员到达终点不能马上停下来，是由于运动员具有惯性
16．对生活中一些惯性现象的解释，以下四种说法中正确的是（　　）
①渔船靠岸时，关闭发动机后还能继续行驶一段距离是因为渔船具有惯性；②跳远运动员助跑起跳是为了增大惯性；③小汽车配置安全气囊，可以减小惯性带来的危害；④抛出去的实心球还会在空中运动一段时间，是因为实心球受到惯性力的作用。
A．只有①③ B．只有②④ C．只有①② D．只有③④
17．下列交通安全提示语，不是为了防止惯性带来危害的是（　　）
A．珍爱生命，远离酒驾 B．车辆起步，站稳扶好
C．学校路段，减速慢行 D．保持车距，安全行驶
18．人类对力与运动关系的认识经历了漫长而曲折的过程，下面是三位不同时代科学家的主要观点，这三种观点形成的先后顺序是（　　）
A．①②③
B．③①②
C．②③①
D．③②①
19.日常生活中，处处有物理．下列分析正确的是（　　）
A．鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力
B．汽车关闭发动机后会停下来，说明物体的运动需要力来维持
C．用力压钢尺，钢尺变弯，说明力可以改变物体的形状
D．短跑运动员冲过终点后，不能立刻停下，说明物体的速度越大则惯性越大
三 ．实验探究题
20．为探究物体不受力时怎样运动，我们做了如图所示的斜面小车实验。
（1）三次实验时必需使小车从斜面的同一高度滑下，这是为了使小车在三种平面上开始运动时的　 　相同，这一操作体现出的科学探究方法是　 　法。实验发现小车受到的阻力越小，它前进的距离就　 　（选填“越长”或“越短”），速度减小　 　（选填“越快”或“越慢”）。
（2）由此我们可以推断：假如小车受到的阻力为零，它将做　 　运动。
（3）爱因斯坦曾经说过：伽科略斜面实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法﹣﹣结论是在实验的基础上又通过　　抽象概括出来，它标志着物理学的真正开端﹣﹣这种研究方法称为　 　法，以前学过探究　 　实验时也运用到此方法。
21．如图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置示意图，实验中该同学先手三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下木块，使其沿斜面向下运动，逐渐减小水平面的粗糙程度，观察木块移动的距离，从而得出力和运动的关系。
（1）在实验操作中有一处明显的错误是（不要解释错误的原因）：　 　。
（2）更正错误后再次进行实验，从实验中观察到，三次水平面上木块受到的摩擦力逐
渐　 　（填“减小”或“增大”），原因是　 　。
（3）由于实验中摩擦力不可能为零，所以不可能观察到木块在水平面上做　 　的情形。
（4）在上述实验观察分析的基础上，可以推测：如果摩擦力减小为零，水平面足够长，那么木块在水平面上的速度既不减小，也不增加，运动方向也不发生变化，木块将　 　。
（5）如果此实验开始下滑到斜面底部时速度过小，你将采取的措施是：　 　。
参考答案
1.受到摩擦 重力 2.速度大小 运动方向 匀速直线 力的作用 3.超载 加速 4.前 惯性 不变5.惯性 阻 6.正下方 7.静止 惯性 8.惯性 重力 9.B 10.B 11.C 12.A 13.C 14.A 15. D 16.A 17.A 18.C 19.C 20.（1）速度 控制变量 越长 越慢 （2）匀速直线 （3）科学推理 实验推理 真空不能传声 21.（1）分别用不同的力推一下木块 （2）减小 阻力一定时，接触面粗糙程度在减少 （3）匀速直线运动 （4）一直运动下去 （5）提高木块在斜面上的高度

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