课时4.1
牛顿第一定律
一、单选题。本大题共7小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图、分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法不正确的是( )
A.图小球在斜面上做匀变速运动,合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动
B.图中先在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易
C.图的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持
D.图中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验可实际完成
2.关于惯性,下列说法中正确的是(
)
A.在月球上物体的重力只有在地而上的,但是惯性没有变化
B.假如地球对物体的引力消失,我们就可以轻易地挡住飞来的铅球
C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼惯性,使其飞得更远
D.磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性变小了
3.关于惯性,下列说法中正确的是
A.同一汽车,速度越快,越难刹车,说明物体的速度越大,惯性越大
B.物体在任何情况下都具有惯性
C.物体只有静止或做匀速直线运动时才具有惯性
D.已知月球上的重力加速度是地球上的,故一个物体从地球移到月球后惯性减小为地球上的
4.关于物体的惯性大小,下列说法中正确的是:( )
A.体积越小,惯性越大
B.速度越小,惯性越大
C.质量越大,惯性越大
D.受力越大,惯性越大
5.关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是(
)
A.牛顿第一定律可以用实验直接验证
B.由于不受力的物体不存在,因此牛顿第一定律没有实际意义
C.牛顿第一定律就是惯性
D.当物体受到的外力为零时,物体可能做匀速直线运动
6.春秋时期齐国人的著作《考工记辀人篇》中有“劝登马力,马力既竭,辀犹能一取焉”,意思是马拉车的时候,马虽然对车不再施力了,但车还能继续向前运动一段距离,这一现象说明了车具有惯性,下列关于惯性的说法正确的是
A.马对车的力越大,车的惯性越大
B.车的速度越大,惯性越大
C.车的质量越大,惯性越大
D.车的惯性与质量无关
7.如图所示,在一辆表面光滑的小车上,有质量分别为m1、m2的两小球(m1>
m2)随车一起匀速运动,当车突然停止时,如不考虑其它阻力,设车无限长,则两个小球( )
A.一定相碰
B.一定不相碰
C.不一定相碰
D.难以确定是否相碰
二、多选题。本大题共3小题,每小题所给四个选项中有多个正确选项。
8.在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面,桌面上有一个小球.旁边的乘客观察到,如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动,小球在桌面上保持静止.如果火车做加速直线运动,小球就会由静止开始向后加速运动.由此判断下列说法正确的是
A.此实验可以证明牛顿第一、第二定律都是错误的
B.以匀速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立
C.以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律、牛顿第二定律都不成立
D.牛顿定律是被证明了的结论,什么条件下都是成立的
9.下列说法正确的是
A.质点是一个理想化模型,实际上并不存在
B.一个人看见某人推不动原来静止的小车,于是他说,这是因为小车的惯性太小的缘故
C.在宇宙飞船中的物体不具有惯性
D.惯性越大,物体抵抗运动状态变化的本领越强
10.如图一个盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别系着一个铁球和一个乒乓球.容器中的水和铁球、乒乓球一起向左匀速运动.则下列说法正确的是(以小车为参考系)
(
)
A.当容器随小车突然向左加速运动时,铁球向右,乒乓球向右
B.当容器随小车突然向左加速运动时,铁球向右,乒乓球向左
C.当容器随小车突然向左减速运动时,铁球向左,乒乓球向右
D.当容器随小车突然向左减速运动时,铁球向左,乒乓球向左
三、解答题。本大题共6小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
11.有人认为,只有静止或做匀速直线运动的物体才有惯性,做变速运动的物体不具有惯性。这种看法对吗?物体的惯性与物体的运动状态是否有关?请用实例来说明你的看法。
12.下列关于物体惯性的说法中,哪些是正确的?哪些是错误的?
(1)汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,其惯性越大;
(2)汽车转弯后前进方向发生了改变,表明物体速度方向改变,其惯性也随之改变;
(3)被抛出的小球,尽管速度的大小和方向都改变了,但惯性不变;
(4)要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来,对大沙袋用力比对小沙袋用力大,表明质量大的物体惯性大。
13.伽利略在理想斜面实验中提出了以下结论:如果另一个斜面的倾角减小至0°,小球为达到原来的高度,将永远运动下去。
请你说明他得到这个结论的理由。
14.回答下列问题。
(1)飞机投弹时,如果当目标在飞机的正下方时竖直向下投下炸弹,能击中目标吗?为什么?
(2)地球由西向东自转,你向上跳起来以后,为什么还落在原地,而不落到原地的西边?
(3)我国道路交通安全法规定,在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带。为什么要有这样的规定?
(4)一位同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力,否则它不可能向上运动。这个结论错在哪里?
15.如图所示,一个玻璃杯内盛有半杯水,玻璃杯上盖一块塑料板,板上放一只鸡蛋,用小木棒猛击塑料板,塑料板离杯飞出,鸡蛋却稳稳地落入杯中,请解释这一现象。
16.杂技表演中,在一个平躺的人身上压一块大而重的石板,另一人以大锤猛力击石,石裂而人未伤。请解释原因。有人建议用很厚的棉被代替石板,从而使冲击力减小而更加安全。你认为这样可行吗?请说明理由。
参考答案
1.D
【解析】A.伽利略通过实验得出小球在斜面上做匀变速运动,合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动,故A正确;
B.设想物体下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比;由于当时用滴水法计算,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,来“冲淡”重力得作用效果,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长的多,所以容易测量。伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推。故B正确;
C.伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持,故C正确;
D.实际中没有摩擦力的斜面并不存在,故该实验无法实际完成,故D错误;
本题选不正确的,故选D。
2.A
【解析】A.在月球上物体的重力只有在地而上的,但是由于同一物体的质量不变,则惯性没有变化,选项A正确;
B.假如地球对物体的引力消失,要想挡住飞来的铅球,即使铅球的运动状态发生变化,还必须力的作用,所以我们还是不能轻易地挡住飞来的铅球,选项B错误;
C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼速度,但是不会改变铁饼的惯性,选项C错误;
D.磁悬浮列车浮起后,质量不变,惯性不变,选项D错误;
故选A。
3.B
【解析】ABC.惯性是物体的固有属性,与速度大小和运动与否无关,故AC错误,B正确;
D.已知月球上的重力加速度是地球上的,故一个物体从地球移到月球惯性不变,重力减小为,故D错误。
故选B。
4.C
【解析】惯性是物体的固有属性,它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质,惯性大小与物体的质量有关,质量越大,惯性越大;与体积、速度以及是否受力无关,故C正确,ABD错误。
故选C。
5.D
【解析】AB.牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括出来的科学理论,而不是直接通过实验得出的,但它是一条具有实际意义的物理规律,AB错误;
C.牛顿第一定律是描述运动和力的关系的定律,而惯性是物体的一种固有属性,C错误;
D.由牛顿第一定律的内容可知当物体受到的外力为零时,物体可能做匀速直线运动,D正确。
故选D.
6.C
【解析】惯性大小的唯一量度是质量,与速度无关,无物体是否受力无关,质量越大惯性越大,故ABD错误,C正确。
故选C。
7.B
【解析】车停止前,两个小球和小车一起作匀速直线运动,并且两个小球和小车具有共同的速度,当小车突然停止时,由于小球在光滑接触面上,因此两个小球由于惯性,还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动,由于两球的速度相同,相等时间内通过的位移相等,因此两个小球间的距离不变,一定不会相碰;故B正确,ACD错误;
故选B。
8.BC
【解析】由于牛顿运动定律成立的条件是惯性系.火车匀速时,以火车为参考系,这样的参考系是惯性系,故牛顿运动定律是成立的;火车加速时,以火车为参考系,这样的参考系是非惯性系,故牛顿运动定律是不成立的,故AD错误,BC正确;选BC.
9.AD
【解析】质点是只计质量、不计大小、形状的一个几何点,是实际物体在一定条件的科学抽象,实际并不存在,故A正确;某人推不动原来静止的小车,是由于人的推力小于地面的摩擦力,是摩擦力太大的原因,与惯性的大小无关,故B错误;在宇宙飞船内的物体有质量,故一定有惯性,故C错误;惯性是物体的固有属性,惯性越大则物体的运动状态越难改变,则说明物体抵抗物体运动变化的本领越强,故D正确.所以AD正确,BC错误.
10.BC
【解析】AB.当小车突然向左加速运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有向右运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比,铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的水球的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起加速运动,所以小车加速运动时,铁球相对于小车向右运动,同理由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小,惯性小,乒乓球相对小车向左运动.故A错误B正确;
CD.当小车突然向左减速运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有向左运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比,铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的水球的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起减速运动,所以小车减速运动时,铁球相对于小车向左运动,同理由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小,惯性小,乒乓球相对小车向右运动,故C正确,D错误。
故选BC。
11.见解析
【解析】物体总保持匀速直线运动或静止状态,直到有外力才迫使其状态改变,总保持匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性。一切物体都有惯性,无论运动与否,无论什么运动状态都有惯性,质量是衡量惯性大小的量度。例如你座在匀速运动的汽车里面,当汽车突然刹车时,你将会向前倾倒。
12.见解析
【解析】惯性的唯一量度是质量,与速度大小、方向无关,故(1)(2)错误、(3)(4)正确。
13.见解析
【解析】让小球从一个斜面滚下后,再滚上另一个斜面,若斜面没有摩擦,则小球会达到原来高度。然后改变另一个斜面的倾角,观察小球的运动,最后让斜面平放,则小球要达到原来高度,但又不可能达到,所以它将一直运动下去,这就是理想实验。实验表明在没有摩擦力的作用下,物体将以恒定的速度运动下去,说明力不是维持物体运动状态的原因。
14.(1)见解析;(2)见解析;(3)见解析;(4)见解析
【解析】(1)如果发现目标在飞机的正下方,竖直向下投下炸弹,不能击中目标;这是炸弹在竖直方向上做匀变速直线运动,由于惯性,炸弹在水平方向上有初速度,会在水平方向上做匀速直线运动,所以炸弹将落在目标的正前方。
(2)由于惯性,跳起来之后人依然要保持原来的运动状态,在相同的时间内,人转过的距离与地面转过的距离相等,所以总是落在原处。
(3)任何物体都有惯性,惯性就是物体保持原来的运动状态的性质,汽车高速行驶时,里面的人和车一样速度都很大,一旦出现危险情况,紧急刹车时,车在摩擦力的作用下减速停住,而人由于惯性继续向前运动,人很可能离开座位撞在车窗玻璃上,造成严重的伤害,而安全带可以起到很好的缓冲和束缚作用,可以减小对人的伤害。
(4)
向上抛出的物体,由于惯性,在空中继续向上运动,不需要继续受向上的作用力。
15.见解析
【解析】塑料板受到小木棒的击打,外力迫使它改变原来的静止状态,因此会飞出。由于惯性,塑料板被击出后,鸡蛋的状态来不及改变,稳稳地落入杯中。
16.见详解
【解析】当用大铁锤打击大条石时,大条石越大,质量就越大,其惯性越大,则它的运动状态很难改变;在铁锤与大条石的碰撞过程中,铁锤对大条石的作用力较大,超过了大条石承受的限度,因而大条石裂开。在作用前大条石对人的作用力较大,但其变化较小,没有超过人能承受的限度,因而没有受伤;同时由于大石条与人体的接触面积较大,压力发散,人体的受力面积上的压强变化较小,因而不会受伤。用很厚的棉被代替石板,不可行,棉被质量小,惯性小,锤子打在棉被上,棉被向下运动的速度很大,表演者会被压伤。