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文档简介
1、 103 力与运动的关系上小学的小丽同学听老师说,由于地球自转,当地地面的速度大约是360m/s,便产生了一个想法:地球既然转得这么快,那么当自己跳起来落回地面时,地面一定转动一 一段很大的距离,自己就不会落在原地 下课后便急忙跑到操场上取试试使劲向上跳,但总是落回到原处小丽怎么也不明白其中的道理你能解释吗?智 能 提 要应 用牛顿第一定律力与运动惯性、惯性现象力和运动的关系问:如何认识牛顿第一定律中“没有受到外力作用”和“总保持”这两个词的含义?答:“没有受到外力作用”是指定律成立的条件,它包含两种情况:一是该物体没有受到外力对它的作用,这是一种理想情况;二是该物体在某一方向上没有受到外力的
2、作用例如,物体在光滑的水平面上运动,由于没有摩擦力,物体在水平方向不受外力的作用,它将在水平面上保持匀速直线运动,并一直运动下去“总保持”有“原来是怎样,后来也仍然是怎样”的意思问:定律中“或”能不能说成“和”?答:不能,“或”的意思是指两种状态必居其一,不能同时存在究竟处于哪一种运动状态,要看物体原来是运动的,还是静止的原来静止的物体在没有受到外力作用的时候仍保持静止状态;原来与的物体在没有受到外力作用的时候将保持匀速直线运动状态问:怎样正确认识“惯性”的概念?答:1、一切物体在任何情况下都具有惯性,因为惯性是物体本身具有的性质,无论固体、液体还是气体都具有惯性,无论物体是否受力,无论物体处
3、于静止状态还是处于运动状态,无论物体运动状态是否发生改变,物体都具有惯性。 2、惯性和惯性定律的区别和联系,惯性是指物体本身具有一种性质,而惯性定律(牛顿第一运动定律)是物体的运动规律。它阐明物体在不受外力时,应遵循的规律由于牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性,指出物体在不受外力作用或受到平衡力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态的原因在于物体具有惯性。因此牛顿第一定律又叫做惯性定律。3、惯性和力是本质不同的两个概念。力是物体间发生相互作用而产生的,离开施力物体,没有发生作用,力就不会存在。而惯性是物体自身的性质,它与外界条件无关。力有三要素,惯性只有大小,它的大小由物体的质量决定。惯性和力
4、本质不同,因此惯性不可说成“惯性力”,或者说“物体受到惯性的作用”,或“克服惯性”等,或者把惯性跟力的大小比较,也是不对的。问:如何正确理解力和运动的关系?答:力的一种作用效果是使受力物体发生形变,另一种作用效果是使受力物体的运动状态发生变化。物体运动状态的改变,是指速度大小的改变和运动方向改变。要改变物体的运动状态,就必须对物体施加力的作用,例如,静止的小车受到推力的作用,从静止变为运动;由于重力的作用,水平抛出的篮球就会改变运动方向,做曲线运动等,这些事实都证明,只有受到外力的作用,物体的运动状态才能改变,可见,力是改变物体运动状态的原因。应当注意,当物体受到平衡力作用时,它将保持匀速直线
5、运动状态或静止状态,即物体的运动状态不变。将物体受力关系与运动状态的关系归纳如下:从上表可以看出,物体有保持原来状态不变的性质,而要改变物体的运动状态就必须有非平衡力的作用,因此力是改变物体运动状态的原因,而不是物体运动的原因,即物体的运动不需要力维持。智 能 拓 展1惯性与交通随着现代化城市的发展和交通工具的高速化,如何既提高交通效率,又能确保人民的生命安全,就成为当前城市管理的一个重要内容因此,各大中城市都颁布了一些地方性交通法规,在这些法规中,不少内容都涉及到惯性和交通的关系(1)马路上的人行横道线在城市的交通干线上,横穿马路必须走人行横道线,不得随意穿行骑自行车拐弯时,必须提前举手示意
6、,不得猛拐这些规定,一方面是为了提高路口的车辆通行能力,提高效率,减少汽车因减速、发动带来的空气污染;另一方面则是考虑到汽车的惯性给人们的安全带来的威胁,由于惯性,任何物体运动状态的变化都不能在瞬间实现,需要一定的时间来完成这个变化过程,很多交通事故的发生就是因为忽视了这个惯性问题而造成的 (2)惯性刹车 惯性对交通有害也有利惯性刹车就是人们利用惯性有利方面的一种做法马路上行驶的卡车或拖拉机后面,常挂有拖车当拖车装满货物质量很大,惯性也很大当车平稳匀速前进时,拖车的惯性对车辆的行驶没有什么影响,但是当车紧急刹车时,拖车的惯性对车辆运动状态变化的影响就立即显现出来了紧急刹车时,如果刹车装置在前面
7、的卡车,前面的卡车头停止了,而后面的拖车由于惯性却按原来的速度往前冲,在很短的时间内产生巨大的破坏力,拖车质量越大,破坏作用也越大,它不仅会使车辆失控,还有可能扭断牵引拖车的连接杆,甚至造成翻车事故怎样减少惯性带来的这种危害呢?实践中,人们找到了借助拖车惯性进行刹车的方法在卡车与拖车的连接处,套装惯性刹车装置:一个套装了弹簧的连杆当车辆紧急刹车时,连杆随卡车停止而停止,拖车由于惯性会继续向前冲,弹簧迅速被压缩,压缩的弹簧把这种强烈的冲击作用通过曲杆带动装在拖车轮上的制动器,从而使拖车刹车装置制动,把车刹住这一连串动作是由于惯性而往前冲时完成的,得益于拖车的惯性,刹车动作完成得有力而及时,这种惯
8、性制动灵敏而且可靠2生鸡蛋和熟鸡蛋的辨别 实验器材:生鸡蛋、熟鸡蛋各一个 实验原理:牛顿第一定律(惯性定律) 实验步骤:将其中一个鸡蛋放在水平桌面上,用手迅速扭动,离手后,观察它的转动情况。如果鸡蛋转动得较顺畅,转动得圈数较多,则为熟鸡蛋,反之,如果转动得圈数较少,则为生鸡蛋。 归纳与思考:因为熟鸡蛋被扭动时,蛋白蛋黄全部一起转动,质量较大,惯性较大,能转动多圈才会停下来,而生鸡蛋被扭动时,主要是蛋壳及内部部分蛋白转动,转动部分的质量较小,惯性较小,转动起来后运动状态容易改变,因而转动较少的圈数便会停下来。智 能 归 例题型一 考查你是否理解了牛顿第一定律例1 水平桌面上,物体在水平力f作用下
9、向右运动,当它离开桌面时,假如所受的一切外力同时消失,那么它将( )a沿竖直方向下落b沿水平方向向右作匀速直线运动c作曲线运动d无法确定运动情况闯关点拨 根据牛顿第一定律,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静止状态原来静止的物体将保持静止状态;原来运动的物体将保持匀速直线运动状态 解 由题意可知,物体离开桌面时已处于运动状态,那么当一切外力同时消失时,物体将维持离开桌面时的运动状态,继续向右作匀速直线运动v图10-18答 选b例2 如图10-18所示,木块放在表面光滑的小车上并随小车一起沿桌面向左做匀速直线运动当小车遇障碍物而突然停止运动时,车上的木块将( )a立即停下
10、来b立即向前倒下c立即向后倒下d仍继续向左作匀速直线运动表面光滑,摩擦力可以不计,这是一种理想情况闯关点拨 (1)注意“光滑” 两字 (2)原来运动的物体在没有受到外力作用的时候将保持匀速直线运动状态解 木块原来随小车一起向左运动,当小车突然停止时,木块在水平方向上没有受到外力的作用,根据牛顿第一定律,木块将继续向左作运速直线运动答 选d变形思考 若本题中“光滑”两字去掉,结果将怎样?答 向前倒下题型二 考查对惯性的认识和理解,并会解释惯性现象,培养应用知识解决实际问题的能力 例1 我国新交通法规定:坐在小型汽车前排的驾驶员和乘客都应在胸前系上安全带这主要是为了减轻在下列哪种情况下可能对人体造
11、成的伤害( )a高速行驶b车速太慢c突然起动d紧急刹车闯关点拨 本题是与惯性有关的典型问题,不论车速快,还是慢,人和车速度相等,不会产生伤害突然起动时,人向后仰,有靠椅支撑紧急刹车时,人由于惯性继续向前运动,驾驶员极易受方向盘等的伤害,系上安全带,可起到缓冲作用,减轻对人的伤害答 选d说明 本题多次出现在许多省、市的中考题中,究其原因,本题有以下特点:现象典型,贴近生活知识点隐蔽,没有直言惯性,但必须从惯性入手分析对学生进行了安全教育例2 下列现象中不能用惯性知识解释的是( )a跳远运动员的助跑速度越大,跳远成绩往往越好b用力将物体抛出去,物体最终要落到地面上c子弹离开枪口后仍然能继续高速向前
12、飞行d古代打仗时,使用绊马索能将敌方飞奔的马绊倒闯关点拨 物体保持运动状态不变的性质叫做惯性所有物体都有惯性对于题述的这些现象能否用惯性知识加以解释,关键在于物体是否体现出由于惯性而保持原有的运动状态这一特点a、c、d选项中所举的现象均是由于物体的惯性所致,而b选项中的物体之所以要落回到地面上,是因为抛出去的物体受到重力作用,不是惯性的缘故图10-19答 选b例3 一杯水放在列车内的水平桌面上,如果水面突然发生了如图6-2所示的变化,则10-19列车的运动状态可能发生的变化是( )列车突然向右启动列车突然向左启动列车向右运动时突然刹车列车向左运动时突然刹车a或 b或 c或 d或闯关点拨 任何物
13、体在任何情况下都具有惯性,即无论物体是静止还是运动,无论物体怎样运动,无论物体是气态、液态还是固态,都具有惯性当列车突然向右启动或向左运动时突然刹车时,杯中的水由于惯性保持静止或保持向左运动的性质,而向左倾倒运动,故和不可能形成图示的状态;当列车突然向左启动或向右运动时突然刹车,则杯中的水要保持原状态不变,而必须向右倾倒运动,形成如图所示达到状态故c是正确的答 选c说明 解释有关惯性现象时,首先要认清研究对象的原有状态,惯性是保持物体原状态不变的性质,这一点尤为重要图10-20例4 如图10-20所示,水平桌面上放置一个气泡水平仪,当水平仪突然向右运动时,水平仪内的气泡相对水平仪将( )a向前
14、方移动b向后方移动c可能向前运动,也可能向后运动d静止不动本题很容易误认为气泡会向水平仪的后方移动闯关点拨 本题涉及两个知识点:第一,一切物体都具有惯性;第二,质量是惯性大小的惟一量度由于气泡的质量与水平仪的水相比十分微小,因而其惯性极小,所以当水平仪突然向右运动时,体现惯性的主要是水平仪内的液体将水平仪向右移动,由于惯性,液体要保持原来的静止状态,因此液体相对滞后,而同时把质量极小的气泡挤向前方,所以会看到气泡向前方移动答 选d题型三 正确理解运动和力的关系例1 关于力和运动的关系,下列说法正确的是( )物体受力才会运动力使物体的运动状态发生改变停止用力,运动的物体就会停止力是使物体保持静止
15、或匀速直线运动状态的原因闯关点拨 关于力和运动的关系,必须明确力和物体的运动无关,力只与物体运动状态的改变有关。解 由牛顿第一定律可知,力的作用不是使物体产生运动,而是使物体的改变运动状态。物体如果原来的状态是运动的,不受力仍将永远运动下去,即物体的运动不需要力来维持,因此a、c是错误的。物体保持静止或匀速直线运动状态,是物体不受力时的运动规律,并不是力作用的结果,因此d是错误的。正确答案是b。答 选b例2 一个物体做匀速直线运动,突然受到一个外力的作用,它的运动状态是否一定会改变? 闯关点拨 如果物体所受合力为零时,对物体的作用效果等同于物体不受力,运动规律也与物体不受力时的运动规律相同。因
16、此力与物体运动的关系可表达为:当物体所受合力为零时,物体的运动状态不变,当物体所受的合力不为零时,其运动状态发生改变。解答 物体原来的运动状态时匀速直线运动,对应的受力情况是不受力或受合力为零。在此基础上再施加给此物体一个外力,此时物体受合力一定不为零,物体的运动状态一定会发生改变。智 能 训 练基础知识训练1英国科学家牛顿总结了等人的研究成果,得出著名的牛顿第一定律,其内容是:一切物体在 时候,总保持 或 (题型一)2在体育测试中,铅球出手后仍能向前飞行,是因为铅球具有_ _ (题型二)3把衣服抖动几下,能把粘在衣服上尘土斗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
17、分离开 (题型二)4坐在正在行驶的汽车车厢内靠左侧窗口的乘客,突然感到座椅靠背向前压了自己一下,是由于 ;当汽车刹车时,身体将向 倾(填“前”或“后”),当汽车向左拐弯时,身体将向 倾 (题型二)5关于牛顿第一定律,下列叙述正确的是 ( ) (题型一)a物体总保持匀速直线运动或静止状态b一切物体在没有受到外力作用时总保持匀速直线运动和静止状态c一般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d一切物体在受到外力作用时一定不会保持匀速直线运动或静止状态6正在运动着的物体,若受到的一切外力都同时消失,那么它将( ) (题型一)a立即停止b改变运动方向c先慢下来,然后停止d做匀速直线运动7下
18、列现象中,不属于惯性现象应用的是() (题型二)a用手拍打衣服上的灰尘b运动员采用助跑跳远c锤头松了,将锤柄在地上撞击几下d骑自行车时为了减速捏刹车闸8惯性是造成许多交通事故的原因,下列不是为了防止由于惯性而造成交通事故所制定的交通规则是() (题型二)a某些路段要对机动车辆限速 b车辆快速行驶时要保持车距c车辆要右侧通行 d小型客车的驾驶员必须系安全带9飞机空投救灾物资时要想命中目标,投掷点应选在( ) (题型二)a目标的正上方b目标的左、右方投掷均可c接近目标正上方时提前投掷即可d远离目标正上方时投掷即可10下列说法中正确的是( )(题型三)a没有力的作用物体就不会运动b运动的物体一定受到
19、了力的作用c静止的物体一定是没有受到力的作用d运动的物体如果不受力,它将永远运动下去11斧头和斧柄松脱了,只要把斧柄在水泥地面上撞击几下,斧头就紧紧地套在斧柄上了,请用惯性知识解释这一现象 (题型二)综合提高训练1洗手后用力甩手,可以把手上的水甩掉,这是由于水具有 的缘故 (题型二)2烧锅炉的时候,用铲子送煤,铲子往往并不进入灶内,而是停在灶前,煤就顺着铲子运动的方向进入灶内,为什么?图10-21答:用铲子送煤时,当铲子突然在灶前停止运动,煤由于 要保持原来的 状态,继续沿着 的方向进入灶内 (题型二) 3如图10-21所示,将小球竖直向上抛出,小球在a、b、c三点的速度分别为a=4m/s、b
20、=2m/sc=0如果小球在经过b处时,重力突然消失,则小球将做_运动,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)(题型一)4关于惯性,下列说法中正确的是( ) (题型二)a物体在静止时不容易推动,所以物体在静止时比在运动时惯性大b物体高速运动时不容易停下来,所以物体速度越大,惯性越大图10-22c当物体没有受到力作用时,能保持匀速直线运动或静止状态,所以物体不受力时才有惯性d惯性是物体的固有属性,任何物体在任何情况下,都具有惯性5如图10-22所示,车厢在水平面上作匀速直线运动,在车厢内固定的光滑桌面上放置质量分别为m和n的两个物体,mn不计其他阻力,当车突然停止
21、时,两个物体在离开桌面前 ( )a一定相碰b一定不相碰c不一定相碰d先撞上,后又分开图10-236图10-23(a)、(b)所示的现象在什么情况下发生( ) (题型二)a都是在小车突然停下时发生b都是在小车突然拉动时发生c图(a)所示的现象是小车突然停下时发生d图(b)所示的现象是小车突然停下时发生图10-247如图10-24所示,一个杂技演员骑着一辆独轮车先沿粗糙水平面以v1的速度做匀速直线运动,后运动到一光滑水平冰面上,仍沿原方向做匀速运动,速度为v2,比较v1和v2的大小,则有( ) (题型一)av2一定大于v1b.v2一定小于v1cv2一定等于v1d无法确定8氢气球用绳子系着一个重物,
22、共同以10m/s的速度匀速竖直上升,当到达某一个高度时,绳子突然断开,这个重物将( ) (题型二)a继续上升一段,然后下落 b立即下落c以原来的速度一直上升 d以上说法都不对9.一个物体在几个恒力的共同作用下处于匀速直线运动状态,若其中一个f1突然停止作用,其它力保持不变,则( )(题型一)a物体继续保持匀速直线运动b物体将会静止c物体运动快慢一定保持不变d物体的运动方向可能不变10李明看到人从行驶的车上跳下来后,很容易摔倒,下面是他对这种现象的解释:人的脚着地后受地面摩擦力作用而停下来人的上半身由于惯性还要保持原来的运动状态人向车行驶方向摔倒从行驶的车上跳下的人原来与车共同处于运动状态解释这
23、个现象的合理顺序是( )(题型二)abcd图10-2511为了通过实验说明某个物理问题,将一个玻璃杯内盛半杯水,上面盖一块塑料薄板,板上放一只鸡蛋,如图10-25所示,用小棒猛击塑料板,塑料板飞出,鸡蛋则稳稳地落入杯中,根据物理知识分析杯中盛水的目的是_(下列有一个或几个说法是正确的,选填正确说法前的序号)为了使鸡蛋落入杯中不破损;增大质量,使杯子稳一些,尽量保持不动;增加湿度,减少塑料板与杯子之间的摩擦(题型二)12在探究牛顿第一定律的实验中,如图10-26所示用同一小车从同样斜面的同一高度滑下,使它在三种不同表面的水平轨道上继续运动(题型一)图10-26()为什么要让小车从斜面同一高度滑下
24、?_()小车在三种不同表面上运动的距离不同说明了:_()对这个实验作进一步推想,可以得出什么结论?_13小红站在公交车上,车开动时小红向后退了几步才稳住身子,差点摔倒,汽车在行驶中,突然遇到情况紧急刹车,这次小红结结实实撞在了前面一位叔叔身上她实在不清楚自己为什么会出现上述情况,你能利用学过的内容为她解释吗?(题型二)14人们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害,请你就以上两点各举出一例(不要求解释)(题型二)()利用:()防止:15质量为5t的汽车在平直公路上匀速行驶。若车受到的阻力是车重的0.2倍,问这时汽车牵引力多大?如果牵引力增大,汽车的运动状况有何变化?如果汽车速度要减小,这时牵引力应怎样变化?(题型一)103参考答案基础知识训练 1没有受到外力作用的 匀速直线运动状态 静止状态2惯性3惯性 静止4汽车在加速 前 右5b6d7d8c9c10d11斧柄撞击水泥地面时,斧柄因受到地面的阻力而停止运动,斧头由于惯性要保持原来的运动状态而继续向下运动,接着在斧柄阻力作用下逐渐减速,最后停止在斧柄上,所以斧头就牢牢地套在斧柄上。综合提高训练 1惯性2惯性 运动 铲子运动3匀速直线运动 2m/s 保持静止状态4d5b 析:当车箱由于受力而停止运动时,由于桌面是“光滑”的,使得m和n在水平方向上没有受到外力作用,由于惯性,m和n均要保持原来
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