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第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律 主题1理想斜面实验研读教材 自主认知1 亚里士多德的观点 力是 物体运动状态的原因 2 伽利略的观点 力不是 物体运动状态的原因 3 笛卡儿的观点 如果没有其他原因 运动的物体将继续以 沿着同一条直线运动 既不会 也不会 原来的方向 维持 维持 同一速度 停下来 偏离 合作探究 核心归纳如图是伽利略的斜面实验原理图 情景1 如图甲所示 对称斜面 小球无摩擦滚下 情景2 如图乙所示 减小另一侧斜面倾角 小球从同一位置自由释放滚下 情景3 如图丙所示 把另一侧斜面放平 小球滚下 试结合上述情景 讨论下列问题 1 图甲中小球在对称斜面上无摩擦滚下 能否到达对应的等高处 提示 因无摩擦 没有能量损失 小球能到达对应的等高处 2 图乙中减小另一侧斜面倾角 小球从同一位置自由释放能否滚到等高处 滚动的水平距离怎样变化 提示 小球从同一位置自由释放能滚到对应的等高处 滚动的水平距离增大 3 图丙中把另一侧斜面放平 小球能否在平面上一直滚下去 提示 运动的小球在水平方向不受摩擦阻力 小球将匀速运动下去 归纳总结 力与运动的关系1 物体的运动不需要力来维持 1 运动的物体若不受力 物体将匀速运动下去 2 静止的物体若不受力 物体将保持静止 2 力是改变物体运动状态的原因 拓展延伸 伽利略的理想实验的意义 1 伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来 即采用 实验 科学推论 的方法推翻了亚里士多德的观点 初步揭示了运动和力的正确关系 2 第一次确立了物理实验在物理学中的地位 过关小练 即时应用1 多选 伽利略的理想实验说明了 A 亚里士多德关于运动和力的观点是正确的B 亚里士多德关于运动和力的观点是错误的C 力是维持物体运动的原因D 物体的运动不需要力来维持 解析 选B D 伽利略的理想实验中斜面放平后 小球将永远运动下去 说明物体的运动不是由力来维持的 故而推翻了亚里士多德的观点 B D正确 2 多选 科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用 下列说法符合历史事实的是 A 亚里士多德认为 必须有力作用在物体上 物体的运动状态才会改变B 伽利略通过 理想实验 得出结论 一旦物体具有某一速度 如果它不受力 它将以这一速度永远运动下去C 笛卡儿指出 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同一直线运动 既不停下来也不偏离原来的方向D 牛顿认为 物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 解析 选B C D 亚里士多德认为物体的运动需要力来维持 A错误 牛顿根据选项B中伽利略的正确观点和选项C中笛卡儿的正确观点 得出了物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 选项B C D正确 3 2015 临沂高一检测 理想实验有时更能深刻地反映自然规律 伽利略设计了一个如图所示的理想实验 他的设想步骤如下 减小第二个斜面的倾角 小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度 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 如果没有摩擦 小球将上升到原来释放的高度 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成为水平面 小球将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 是事实 是推论B 是事实 是推论C 是事实 是推论D 是事实 是推论 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 是可靠事实 因此放在第一步 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 因此正确顺序是 答案 B 补偿训练 1 伽利略的理想实验证明了 A 要让物体运动必须有力的作用 没有力的作用物体将会静止B 要让物体静止必须有力的作用 没有力的作用物体就运动C 物体不受力作用时 一定处于静止状态D 物体不受力作用时 总保持原来的运动状态不变 解析 选D 伽利略的理想实验 通过推理得到物体不受力作用时 总保持原来的运动状态不变 则A B C错误 D正确 2 多选 下列物体的运动状态发生了变化的有 A 匀速下落的羽毛B 匀速拐弯的自行车C 启动的火车D 绕地球匀速运行的航天飞机 解析 选B C D 物体运动状态的变化即速度的变化 速度的大小和方向有一个因素或两个因素变化 则速度一定发生变化 故B C D对 通法悟道 运动状态改变的三种情况物体的运动状态就是指物体的运动速度 运动状态改变就是指运动速度的改变 而速度是矢量 既有大小 又有方向 故运动状态改变有以下三种情况 1 速度的方向不变 大小改变 如匀加速直线运动 2 速度的方向改变 大小不变 如汽车拐弯时保持速率不变的曲线运动 3 速度的方向改变 大小改变 如摆球的自由摆动 主题2牛顿第一定律研读教材 自主认知1 内容 一切物体总保持 状态或 状态 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2 意义 1 牛顿第一定律明确了 和 的关系 2 牛顿第一定律揭示了力是 物体运动状态的原因 而不是 物体运动状态的原因 匀速直线运动 静止 力 运动 改变 维持 合作探究 核心归纳情景1 如图甲所示是冰壶在冰面上的运动情景 如果摩擦阻力比较大 冰壶很快停下来 如果摩擦阻力很小 可以忽略 冰壶将永远运动下去 情景2 如图乙所示 一足球沿水平面滚动很远的距离停下 试结合上述情景 讨论下列问题 1 图甲中的冰壶和图乙中的足球为什么会停下来 它说明了什么问题 提示 冰壶和足球停下来都是因为受到了地面的摩擦力的作用 这些现象说明力是改变物体运动状态的原因 2 在问题 1 中 试猜想如果冰壶 足球不受外力作用将处于什么状态 提示 原来静止的物体 不受外力作用时 仍然静止 原来运动的物体 不受外力作用时将永远做匀速直线运动 3 从 1 2 两个问题中 我们能得到什么结论 提示 物体不受外力作用或所受合力为零时 总保持静止或匀速直线运动状态 归纳总结 对牛顿第一定律的理解 1 明确了惯性的概念 定律的前半句话 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 揭示了物体所具有的一个重要的属性 惯性 即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性 因此牛顿第一定律又叫惯性定律 2 揭示了力和运动的关系 定律的后半句话 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 实质上是揭示了力和运动的关系 即力是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动的原因 3 反映了物体不受外力时的运动状态 匀速直线运动或静止 原来运动的保持其速度不变 原来静止的保持静止 不受外力作用的物体是不存在的 但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的 这就使牛顿第一定律具有了实际意义 过关小练 即时应用1 关于牛顿第一定律 下面说法中错误的是 A 牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B 牛顿第一定律就是惯性C 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D 物体的运动状态发生变化时 物体必定受到外力的作用 解析 选B 牛顿第一定律有三层含义 不受力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态 是由于一切物体均具有惯性 故C说法正确 受到力的作用物体的运动状态就要发生变化 从而揭示出力是改变物体运动状态的原因 故D说法正确 指出了物体在不受力时的运动状态 故A说法正确 牛顿第一定律并不是惯性 惯性是物体的一种性质 而牛顿第一定律是物体的运动规律 是两个不同的概念 不可混为一谈 故B说法错误 2 2015 厦门高一检测 如图所示 在一辆表面光滑的足够长的小车上 有质量为m1和m2的两个小球 m1 m2 两个小球原来随车一起运动 当车突然停止时 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 解题指南 解答本题时可把握以下两点 1 牛顿第一定律的内容 2 物体某一方向不受外力时 仍保持原来的运动状态 解析 选B 当小车停止时 两小球在水平方向上不受力的作用 由牛顿第一定律知均保持原来的速度做匀速直线运动 故两小球一定不相碰 则A C D错误 B正确 补偿训练 1 多选 下列说法中正确的是 A 在水平路面上用力推车 车才前进 人停止推车 车就会逐渐停下来B 力作用在物体上 物体才能动 没有力的作用 物体就不能运动C 地面上滑行的物体会停下来 是由于受摩擦力作用的结果D 物体以一定的初速度在不同的地面上滑行 摩擦力越小 滑行的距离越大 解析 选A C D 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 用力推车 车才前进 力改变了车的运动状态 即从静止到运动 人若停止推车 则车在摩擦力作用下逐渐停止 所以A正确 同理C正确 在光滑水平面上匀速运动的物体所受合外力为零 在不受外力的情况下 它将永远运动下去 B错误 摩擦力越小 越难改变物体的运动状态 所以D正确 2 下列说法正确的是 A 牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的 没有实验依据B 牛顿第一定律无法用实验直接验证 因此是不成立的C 理想实验的思维方法与质点概念的建立一样 都是一种科学抽象的思维方法D 由牛顿第一定律可知 静止的物体一定不受外力作用 解析 选C 牛顿第一定律所描述的是一种理想状态 即物体不受外力时的状态 牛顿第一定律虽然无法由实验直接证实 但可由经过科学推理的理想实验推出 则A B错误 C正确 静止的物体受的合力为零 D错误 通法悟道 应用牛顿第一定律分析问题应注意的两点 1 物体不受力 或某个方向不受力 时物体的运动状态 或某方向的速度 保持不变 2 物体受到力的作用时运动状态要发生改变 速度增大 减小或方向改变 主题3惯性研读教材 自主认知1 惯性 物体具有保持 状态或 状态的性质 2 惯性的量度 是物体惯性大小的量度 匀速直线运动 静止 质量 合作探究 核心归纳情景1 如图甲所示 公交车突然快速启动时 车上站着的乘客身体会向后倾倒 情景2 如图乙所示 公交车正在运行时突然急刹车 车内乘客身体会向前倾倒 试结合上述情景 讨论下列问题 1 公交车快速启动时 乘客为什么会向后倾倒 提示 当公交车由静止突然快速启动时 乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车运动 而上半部分由于要保持原来的静止状态 故向后倾倒 2 公交车急刹车时 乘客为什么会向前倾倒 提示 乘客随车一起运动 当急刹车时 车停止运动 乘客的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动 而上半部分由于要保持原来的运动状态 故向前倾倒 3 运动的乒乓球很容易被抽杀 而运动的重型汽车却很难停下来 这是为什么 提示 乒乓球的质量小 运动状态容易改变 而重型汽车的质量大 运动状态不容易改变 4 从 3 中你能得出什么结论 提示 质量小的物体惯性小 质量大的物体惯性大 质量是物体惯性大小的唯一量度 归纳总结 1 对惯性的理解 1 惯性是物体的固有属性 任何物体在任何状态下都有惯性 物体的惯性与物体的地理位置 运动状态 受力情况无关 因此物体的惯性是不能被克服的 2 惯性不是力 惯性是物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 力是物体对物体的作用 惯性和力是两个不同的概念 3 表现形式 在不受力的条件下 惯性表现出 保持 原来的 运动状态的性质 有 惰性 的意思 在受力条件下 惯性表现为运动状态改变的难易程度 质量越大 惯性越大 运动状态越难以改变 2 惯性的量度 质量是物体惯性大小的唯一量度 质量越大 惯性越大 质量越小 惯性越小 质量不变 惯性不变 拓展延伸 惯性和惯性定律的区别 1 惯性与惯性定律是不同的 不能混淆 惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性 惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律 当有力作用时 物体运动状态必定改变 2 惯性与物体是否受力及物体的运动状态无关 物体不受外力时 惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态 受外力时 惯性表现为物体运动状态改变的难易程度 惯性定律则是有条件的 其成立的条件是物体不受外力作用 3 惯性的大小取决于物体的质量 惯性定律所描述的物体的匀速直线运动状态或静止状态 则取决于物体是否受力 取决于是否有外力迫使它改变这种状态 过关小练 即时应用1 2015 温州高一检测 一天下着倾盆大雨 某人乘坐列车时发现 车厢的双层玻璃窗内积水了 列车进站过程中 箭头表示列车进站的方向 他发现水面的形状是如图所示中的 解析 选C 列车进站时刹车 速度减小 而水由于惯性仍要保持原来较大的速度 所以水向前涌 液面形状和选项C中一致 2 多选 一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶 下面关于车速 惯性 质量和滑行路程的讨论 正确的是 A 车速越大 它的惯性越大B 质量越大 它的惯性越大C 车速越大 刹车后滑行的路程越长 惯性不变D 车速越大 刹车后滑行的路程越长 所以惯性越大 解题指南 解答本题时可把握以下两点 1 汽车的惯性与车速无关 2 汽车的惯性由质量决定 解析 选B C 惯性是物体本身的固有属性 不随外界条件的变化而变化 只由本身的质量决定 物体的质量越大 其惯性越大 运动状态越难改变 物体的质量越小 其惯性就越小 运动状态越容易改变 B正确 A D错 物体的速度越大 运动过程中速度的改变量越大 刹车后滑行的路程越长 但惯性不变 C正确 3 2015 信阳高一检测 有一仪器中电路如图所示 其中M是质量较大的一个金属块 两端与弹簧相连接 将仪器固定在一辆汽车上 当汽车向前开动时 哪只灯亮 当汽车急刹车时 哪只灯亮 为什么 解析 当汽车向前开动时 汽车的速度变大了 而金属块由于惯性 将保持原来的静止状态 从而使绿灯所在的电路被接通 所以向前开动时绿灯亮 急刹车时 汽车的速度变小了 而金属块由于惯性 将保持原来的速度运动 从而使红灯所在的电路被接通 所以急刹车时红灯亮 答案 见解析 互动探究 当汽车匀速行驶时 哪只灯亮 为什么 解析 当汽车匀速行驶时 弹簧将使金属块复位 两灯均不亮 答案 见解析 补偿训练 1 下面关于惯性的说法中 正确的是 A 运动速度大的物体比运动速度小的物体难以停下来 所以运动速度大的物体具有较大的惯性B 物体受的推力越大 要它停下来就越困难 所以物体受的推力越大 则惯性越大C 物体的体积越大 惯性越大D 物体含的