资源简介

一、伽利略的理想实验
[要点提炼]
1．亚里士多德的观点
古希腊哲学家亚里士多德根据一些简单的生活经验认为力是________________________的原因．这一错误判断持续了近两千年，直到17世纪，意大利著名物理学家伽利略，根据理想实验打破了凭直觉得出的力是________________的原因的错误观点对人们的束缚．
2．理想实验：如图1甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将________________________．
图1
如果第二个斜面倾角变小，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．
继续减小第二个斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，________________________________________________________________________.
3．伽利略的结论：水平面上运动的物体之所以停下，是物体________________的缘故，也就是说，力是________________________________．
4．实验意义：伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，其思维过程采用“________________——设计思路——推断结论”的方式．
[问题延伸]
1．静止是不是一种特殊的运动状态？
　
2．你认为下列情况中物体的运动状态是否改变？　　　　　　　　　　　　　　　
a．汽车由静止到开始运行．
b．汽车沿着笔直的公路跑的越来越快了．
c．汽车沿着笔直的公路跑的越来越慢了．
d．汽车没有减速但拐了一个弯．
e．汽车一边减速一边拐弯
　
　
二、牛顿物理学的基石——惯性定律
[问题情境]
我们可以轻松地把一个石子拿起并扔远，但要拿起并扔远一个10 kg的铅球，却很费力．这是为什么？
　
　
[要点提炼]
1．对牛顿第一定律的理解
(1)物体不受外力时所处的状态是静止或匀速直线运动状态，我们把这样的状态叫平衡状态，物体处于平衡状态的条件是物体受到的外力的合力为零．
(2)物体运动状态的改变是因为受到力，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，或者说力是产生____________的原因．
(3)一切物体都具有保持原来运动状态的特性——惯性．
2．对惯性的理解
(1)惯性与质量的关系
①惯性是物体的________________，一切物体都具有惯性．
②________是物体惯性大小的唯一量度，________越大，惯性越大．
(2)惯性与力的关系
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
①惯性________力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的．
②力是改变物体________________的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态__________改变．
③惯性与物体的受力情况________．
(3)惯性与速度的关系
①速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质．
②一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关.
例1　科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学的方法．
图2
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，如图2所示，其中有一个是经验事实，其余是推论．
①减小第二个斜面的倾面，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，小球要沿水平面做持续的匀速运动．
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列______(只要填写序号即可)．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．下列有关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
例2　火车在长直水平轨道上匀速行驶，一门窗紧闭的车厢内有人向上跳起，发现仍落回原处，这是因为(　　)
A．人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动
B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动
C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已
D．人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度
图3
变式训练1　如图3所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，如不考虑其他阻力，则两个小球(　　)
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．不一定相碰 D．无法确定
例3　关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是(　　)
A．牛顿第一定律是实验定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．惯性定律与惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持
变式训练3　以下各说法中正确的是(　　)
A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性
C．在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力来维持木块的运动
D．物体运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
【课堂训练】
1．下列说法正确的是(　　)
A．力是维持物体运动的原因
B．物体受恒力作用时，运动状态保持不变
C．物体只有在静止或匀速直线运动时才有惯性
D．惯性越大的物体运动状态越难改变
2．下列物体的运动状态发生了变化的有(　　)
A．匀速飘落的羽毛
B．匀速拐弯的自行车
C．匀加速起动的火车
D．绕地球匀速运行的航天飞机
3．一架匀速飞行的战斗机为能击中地面上的目标，则投弹的位置是(　　)
A．在目标的正上方
B．在飞抵目标之前
C．在飞抵目标之后
D．在目标的正上方，但离目标距离近一些
4．下列说法正确的是(　　)
A．一位同学看到某人推不动原来静止的汽车，他说这是因为这辆车惯性太大
B．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大
C．小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了
D．物体的惯性仅与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小
5．如图4所示，一个各面均光滑的劈形物体A放在固定的斜面上，上表面呈水平，在其水平面上放一个小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是(　　)
图4
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则曲线
D．抛物线
参考答案
课前自主学习
1．假想实验　逻辑推理
2．一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
3．惯性　无关　质量　质量　质量
思考　速度是描述物体运动状态的标志．
核心知识探究
一、
[要点提炼]
1．维持物体运动　维持物体运动
2．上升到原来的高度　而沿水平面以恒定的速度永远运动下去
3．受到摩擦阻力　改变物体运动状态的原因
4．科学猜想
[问题延伸]
1．静止是一种特殊的运动状态．
2．①物体由静止到运动或者由运动到静止，运动状态都发生了改变，如a.
②物体运动时速度的方向没变，但大小发生了变化，运动状态也发生了变化，如b、c.
③物体运动时速度的大小没变，但方向改变了，运动状态也发生了变化，如d.
④物体运动时速度的大小、方向都发生了变化，运动状态也发生了变化，如e.
二、
[问题情境]
质量大的物体运动状态难以改变，而质量小的物体运动状态容易改变．
[要点提炼]
1．(2)加速度
2．(1)①固有属性　②质量　质量
(2)①不是　②运动状态　越难　③无关
解题方法探究
例1　②①③④　B
解析　本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论．而②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在斜面上无摩擦的设想，最后推导出水平面上的理想实验④.因此正确顺序是②①③④.
例2　D　[牛顿第一定律指出，物体不受外力时，将保持原来的状态不变，原来静止的保持静止，原来是匀速运动的以原来的速度匀速运动．人向上跳起后在水平方向上不受力，因此，在跳起至落地的过程中，人在水平方向上和车具有相同的速度．]
变式训练1　B　[小车表面光滑，因此小球在水平方向上没有受到外力作用．原来两个小球与小车有相同速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰．]
例3　BD　[牛顿第一定律强调了物体在不受力的情况下的运动规律，也说明了在受力时运动状态的改变，但自然界中不受力的物体是不存在的，故A错误；惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，故C错误；由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态，则必须有力的作用，B、D正确．]
变式训练3　ABD　[牛顿第一定律描述的是一种理想的情况——物体不受任何外力作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态不变，实际的情况是物体都要受到外力的作用，只要物体所受的外力的合力为零，物体就保持静止状态或匀速直线运动状态不变，所以A选项是正确的；物体的运动并不需要力来维持，而是由物体本身所固有的一种属性——惯性来维持的，力是改变物体运动状态的原因，所以选项B、D正确；C选项中木块最终要停下来的原因是：木块在运动过程中，受到各种摩擦阻力的作用，即木块受到的外力的合力不为零所导致的，所以C选项是错误的．]
效果评估
1．D　2.BCD　3.B　4.D　5.B
一、作用力与反作用力
[问题情境]
①用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，弹簧发生形变．手也因受到弹簧力的作用而产生改变．
②平静的湖面上停着两只小船．一只船上的人用船桨用力去推另一只小船，结果两只小船同时从静止开始向相反的方向运动．
③让学生坐在椅子上，用力推桌子，让他们体会有何感觉．
分析以上的物理情境，回答下面的问题：
1．以上情况中，施力物体和受力物体各是什么？
　
2．以上事例中，各力的作用方向有何关系？作用点位置有何特点？各是什么性质的力？
　　
　
3．各事例中，力的先后顺序有何特点？
　
4．各事例中所涉及的两个力的作用效果能否抵消？
　
　
　
[要点提炼]
1．力是物体对物体的作用．只要谈到力就一定存在施力物体和受力物体．
2．两物体之间的作用总是________的．一个物体对另一个物体施加了力，后一物体一定同时对前一个物体也施加了力．物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力．作用力和反作用力总是互相________、同时________、性质________．我们可以把其中任何一个力叫做作用力，另一个叫做反作用力．它们分别作用在两个________的物体上．
二、牛顿第三定律
1．表达式：F＝－F′(负号表示方向相反)
2．对作用力和反作用力的理解(三个特征、四种性质)
三个特征：
(1)等值，即________总是相等的．
(2)反向，即________总是相反的．
(3)共线，即二者总是在同一条直线上．
四种性质：
(1)异体性：即作用力和反作用力是分别作用在________________的两个不同的物体上．
(2)同时性：即作用力和反作用力同时______，同时________，同时________．
(3)相互性：即作用力和反作用力总是________的、成对出现的．
(4)同性性，即二者性质总是________的．
3．作用效果
作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的效果__________________________．
三、作用力、反作用力与平衡力的区别
1．平衡力
(1)定义：一个物体在两个力的作用下而处于平衡，那么我们就把这两个力叫做一对平衡力．
(2)特点
①一对平衡力的效果是使物体处于平衡状态．②一对平衡力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．
2．一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别与联系
一对平衡力
一对作用力与
反作用力
不同点
两个力作用在同一物体上
两个力作用在相互作用的________上
两个力性质不一定相同
两个力________一定相同
一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力
两个力同时产生、同时变化、同时消失
两个力共同作用，效果是使物体处于平衡状态且所受合力为零
两个力各有各的____________，故对其中任一物体不能说是合力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
例1　对于牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是(　　)
A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失
B．弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C．甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力
D．作用力和反作用力，这两个力在任何情况下都不会平衡
例2　一物体受绳拉力的作用，由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改为减速运动，下列说法正确的是(　　)
A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有匀速前进时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
例3　如图1所示，P、Q叠放在一起，静止在水平面上，在下列各对力中，属于作用力和反作用力的有(　　)
图1
A．P所受的重力和Q对P的支持力
B．P所受的重力和P对Q的压力
C．P对Q的压力和Q对P的支持力
D．Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力
图2
变式训练　如图2所示，两个小球A和B，中间用弹簧连接，并用细绳悬挂于天花板上，下面四对力中属于平衡力的是(　　)
A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力
B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力
C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力
D．B的重力和弹簧对B的拉力
【课堂训练】
1．下列关于作用力和反作用力的说法中正确的是(　　)
A．先有作用力，后有反作用力
B．只有物体处于静止状态时，物体间才存在作用力和反作用力
C．只有物体接触时，物体间才存在作用力和反作用力
D．两物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力
2．跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是(　　)
A．运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B．地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D．运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力
3．在拔河比赛中，下列各因素对获胜有利的是(　　)
A．对绳的拉力大于对方
B．对地面的最大静摩擦力大于对方
C．手对绳的握力大于对方
D．质量大于对方
4．粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平力拉木箱匀速前进，则(　　)
A．拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力
B．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
C．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力
D．木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力
参考答案
课前自主学习
1．作用力　反作用力
2．相等　相反　同一条直线
3．相等　相反　同一条直线
4．相互作用　产生　消失　性质
5．(1)合力　(2)受力分析　(3)①重力　竖直向下　②弹力　垂直　③滑动摩擦力　静摩擦力　平行
思考　不一定随之消失　是一对相互作用力时另一个力立即消失．
核心知识探究
一、
[问题情境]
1．对弹簧来说，手是施力物体，弹簧是受力物体；对手而言，弹簧是施力物体，手是受力物体．两船事例中，每个小船都可以是施力物体，又是受力物体，这取决于研究对象的选择．同样，学生推桌子时，桌子和学生既可以是施力物体，也可以是受力物体．
2．手对弹簧的作用力与弹簧对手的作用力，方向相反，彼此作为对方的作用点．弹簧对手的作用力与手对弹簧的作用力都是由形变引起的，都是弹力．下两例与之相类似．
3．以上事例，力总是同时出现、同时消失，无先后顺序．
4．作用效果不能抵消．
[要点提炼]
2．相互　依存　存在　相同　不同
二、
2．(1)大小　(2)方向　(1)彼此相互作用
(2)产生　变化　消失　(3)相互
(4)相同
3．不能抵消
三、
2．两个物体　性质　作用效果
解题方法探究
例1　D　[根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力，大小相等，方向相反，性质相同，同时产生，同时消失，故可判定A、B、C错误，D正确．]
例2　D　[作用力、反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上，与相互作用的物体所处的状态没有关系．]
例3　CD　[P所受的重力的施力物体是地球，Q对P的支持力的施力物体是Q，它们是一对平衡力；P对Q压力的施力物体是P，受力物体是Q，P所受的重力和P对Q的压力大小相等、方向相同，但不是同一性质的力；P对Q的压力的施力物体是P，受力物体是Q，而Q对P的支持力的受力物体是P，施力物体是Q，它们是一对相互作用力；Q对桌面的压力的施力物体是Q，受力物体是桌面，而桌面对Q的支持力的受力物体是Q，施力物体是桌面，它们是一对相互作用力，综上所述，正确的选项是C、D.]
变式训练　D
　[对A、B受力分析如图所示，平衡力是作用在同一物体上的一对力，它们等大、反向、共线．A球受三个力作用处于静止状态，所以绳对A的拉力F和弹簧对A的拉力F1不是一对平衡力．弹簧对A的拉力F1和弹簧对B的拉力F1′作用在两个物体上，也不是一对平衡力，弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对相互作用力．]
效果评估
1．D　[作用力和反作用力的特点是“同时产生、同时消失，是同种性质的力；大小相等、作用在两个不同的物体上”．]
2．AB　[跳高运动员从地面上起跳的瞬间产生向上的加速度，对运动员受力分析，支持力大于运动员受到的重力；压力和支持力是作用力和反作用力，大小相等．]
3．B　[在拔河比赛中，双方对绳的拉力相等，对获胜有利的是对地面的最大静摩擦力大于对方．]
4．C　[拉力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力，木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力．]
一、单项选择题
1．关于惯性，下列说法正确的是(　　)
A．静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为火车静止时惯性大
B．战斗机投入战斗时，必须抛掉副油箱，是要减少惯性，保证其运动的灵活性
C．在绕地球运转的宇宙飞船内的物体处于失重状态，因而不存在惯性
D．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性大的缘故
解析：选B.物体的质量是物体惯性大小的量度，物体的惯性是物体的固有属性，只与质量有关，与物体的运动状态无关，抛掉副油箱可以减小质量，故选B.
2．如图所示，物块P与木板Q叠放在水平地面上，木板Q对物块P的支持力的反作用力是(　　)
A．物块P受到的重力
B．地面对木板Q的弹力
C．物块P对木板Q的压力
D．地球对木板Q的吸引力
解析：选C.两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，所以Q对P的支持力的反作用力是P对Q的压力．
3．(思维创新题)如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一只铁球和一只乒乓球．容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态．当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　)
A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右
答案：A
4. 如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为(　　)
A．(M＋m)g
B．(M＋m)g－ma
C．(M＋m)g＋ma
D．(M－m)g
解析：选B.对竿上的人分析：受重力mg，摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma.竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反．对竿分析：受重力Mg，摩擦力Ff，方向向下，支持力FN，Mg＋Ff＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得FN＝(M＋m)g－ma.二、不定项选择题
5．下列关于力的说法正确的是(　　)
A．作用力和反作用力作用在同一物体上
B．太阳系中的行星均受到太阳的引力作用
C．运行的人造地球卫星所受引力的方向不变
D．伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因
解析：选BD.作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，A错误；太阳系中的所有行星都要受到太阳的引力，且引力方向沿着两个星球的连线指向太阳，B正确，C错误；伽利略理想实验说明力不是维持物体运动的原因，D正确．
6．2008年9月25日地处西北戈壁荒滩的酒泉卫星发射中心，“长征”号火箭第109次发射，将“神舟”七号载人航天飞船发射到太空，并成功完成了中国宇航员第一次太空行走．下面关于飞船与火箭起飞的情形，叙述正确的是(　　)
A．火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力
B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C．火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力
D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
解析：选AD.火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层，是否在空气中飞行无关，因而B、C选项错误，A项正确；当飞船进入轨道后，飞船与地球之间依然存在着相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船也吸引地球，这是一对作用力和反作用力，故D项正确．

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