3.6 惯性 牛顿第一定律
一、单选题
1.离开炮膛的炮弹在空中的运动轨迹如图所示,若不计空气阻力,则离开炮膛的炮弹( )
A.由于不受力,运动状态不发生改变 B.由于受到平衡力,运动状态不发生改变
C.由于受到重力,运动状态发生改变 D.由于受到推力,运动状态发生改变
2.关于力学知识的说法中,正确的是( )
A.用桨向后划船,船就会向前运动,利用了物体间力的作用是相互的
B.踢出去的足球,能继续向前滚动,是由于受到惯性
C.物体所受的重力跟它的质量成反比
D.做匀速直线运动的物体,其运动速度越大,所受到的力就越大
3.学校运动会期间,同学们对运动场上出现的现象进行了讨论,下列说法正确的是( )
A.两名同学正在推篮球架,但是没有推动,因为推力小于地面对篮球架的摩擦力
B.运动员跑步时穿上有鞋钉的鞋是为了增加鞋底与地面的摩擦力
C.踢出去的足球在地上越滚越慢,说明物体的运动需要力来维持
D.小明同学在校运动会上跳远时要助跑是为了增大自己的惯性
4.他19岁进入剑桥大学。靠为学院做杂务的收入支付学费。他是名著《自然哲学的数学原理》的作者。他建立了著名的运动定律。他的伟大成就﹣﹣光的色散、惯性定律、万有引力定律和微积分学等。这位科学家是( )
A.阿基米德 B.伽利略 C.牛顿 D.爱因斯坦
5.下列理解和判断正确的是( )
A.男高音和女低音合唱中,男高音的声带振动得更快
B.汽车匀速转弯时汽车的运动状态没有改变
C.站在正在上升的电梯里的乘客认为电梯是静止的,是因为他以自己所乘坐的电梯为参照物
D.一直线运动的物体每小时通过的路程都是50km,则说明它是以50km/h的速度做匀速直线运动
二、简答题
6.设想在遥远太空(不受力的环境)的A点处,有一个与你相对静止的巨石,你轻轻推一下它,试描述你推巨石后,你和巨石相对A点在太空中的运动情况。
三、作图题
7.如图所示小球在没有空气阻力的情况下,沿无摩擦轨道运动,以小球经过M点时为计时起点,大致画出小球在MN段运动的速度时间图线。
8.如图所示,一辆重为2N的玩具电动四驱赛车正在沿着斜面匀速向上爬坡,请画出小车重力和斜面对小车的摩擦力。
四、计算题
9.苏炳添在东京奥运会百米飞人大战中跑出了9秒83的好成绩,令无数亚洲人为之骄傲,请你回答以下问题。
(1)苏炳添奋力冲过终点为什么不可以立即停下来,用物理知识说明。
(2)计算苏炳添跑完100米的平均速度是多少?
10.一辆洒水车,未装水时其质量为4t (g取10N/kg)球:
(1)未装水时,洒水车对水平路面的压力是多大?
(2)洒水车空车行驶时,某段时间内的s-t图像如图所示,这段时间内其所受阻力为重力的0.3倍,这段时间内洒水车的牵引力是多大?
五、实验题
11.探究与斜面相关的实验:
(1)如图所示,在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端静止滑下,观察小车滑行的距离;去掉棉布,让小车从斜面顶端静止滑下,观察小车滑行的距离。发现小车在水平面上所受的阻力减小,小车向前滑行的距离_______;
(2)伽利略对类似实验进行了分析,认识到:运动的物体受到的阻力越小,它运动的时间就越长,它的速度减小得就越_______。他进一步推测:在理想情况下,如果水平表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,这时物体将永远以不变的速度永恒运动下去;
(3)牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括出一条重要的物理规律:一切物体在_______时,总保持_______状态或_______状态。是因为物体具有_______,也说明物体的运动_______(填“需要”或“不需要”)力来维持;
(4)前后两次都从顶端静止滑下,是为了控制刚到在水平面上两次滑行的_______相同,去掉棉布后小车在水平面上运行时摩擦力_______,是通过改变_______来改变摩擦力的。
12.如图所示,用斜面、木板、棉布、玻璃板探究《阻力对物体运动的影响》实验。
(1)为了使小车到达水平面的___________速度相同,应让同一辆小车从斜面的同一高度滑下;
(2)小车在水平木板上运动时受___________个力的作用;
(3)通过实验观察到的现象是:小车受到的阻力越小,运动距离越远。由此可以推测出:小车如果不受阻力,小车将在水平面上做___________。
13.在实验探究“阻力对物体运动的影响”时,所用的器材有斜面、木板、毛巾、棉布和小车,如图所示。
(1)实验时要固定斜面,并让小车从斜面上 ______(选填“同一”或“不同”)位置由静止滑下,目的是使小车到达水平面时的速度大小 ______(选填“相同”或“不相同”),小车运动到斜面底端还能继续运动是因为小车具有 ______。
(2)根据实验现象,可得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越 ______(选填“大”或“小”),在水平面上运动的距离越 ______(选填“远”或“近”)。
(3)小车在水平面上运动时受到的重力和小车对水平面的压力 ______(选填“是”或“不是”)一对平衡力。
(4)小车在水平面最终停下来,是受到了 ______(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
14.在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时,李明同学根据自己推箱子时,箱子越重,推起来越费力,提出了“影响滑动摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想;王健同学根据自己推箱子时,地面越粗糙,推起来越费力,提出影响“滑动摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想。下图是验证他们猜想的实验装置图。
(1)李明和王健同学在实验中都应当使木块做缓慢匀速直线运动,其实验原理是___________;
(2)王健同学为了完成他自己的探究,应按___________两图进行;
(3)李明选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据,请根据数据在所给坐标中作出摩擦力的大小f与接触面受到的压力大小F之间的关系图像;___________
压力F/N 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
摩擦力f/N 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
(4)根据图像可以得出f与压力F的定量关系式是___________。
15.物理就在你身边,只要你细心观察,就能发现身边的许多物品都可作为实验器材用来探究一些物理规律。给你一瓶矿泉水,不需其他器材,请你设计两个实验来探究或说明相关的物理问题:
示例 主要实验过程 探究的物理问题
用手提矿泉水瓶,觉得沉 力的作用是相互的
实验1 _________ _________
实验2 _________ _________
六、填空题
16.请在下列图中任选两位科学家,简要写明他们在物理学上的主要贡献(各举一项)。
(1)______________________。
(2)______________________。
17.已知容量为300mL的空杯重1N,水杯静止在手中。此时水杯受到的摩擦力的大小为 ___________N,方向 ___________。如图,将水杯中接满水后,静止在手中的水杯受到的摩擦力大小为 ___________,若此时增大对水杯的握力,摩擦力将会 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
18.投掷出去的篮球在空中能继续飞行,这是因为篮球具有___________的缘故,篮球在飞行中运动方向不断改变(不计空气阻力),这是因为篮球受___________作用的结果,若运动的篮球所受的力全部消失,则它将做___________运动。
19.一辆新型电动汽车在平直的公路上以54km/h的速度匀速行驶10min,通过的路程是 ___________km。关闭电后,电动汽车由于 ___________还要继续向前滑行一段距离。
20.斧子的斧头变松了,人们常用撞击斧柄下端紧套在斧柄上,这是因为 ___________,这样斧头就会牢牢地套在斧柄上了,斧柄下端撞击木墩时,以斧柄为参照物,斧头是 ___________(选填“运动”或“静止”)的。
参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
离开炮膛的炮弹在空中飞行的过程中,不计空气阻力,只受到重力的作用,能够继续运动是因为炮弹具有惯性;而运动轨迹是曲线,说明运动状态是变化的,是重力改变了炮弹的运动状态;故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.A
【解析】
【详解】
A.用桨向后划船,由于物体间力的作用是相互的,水对桨施加向前的反作用力,于是船就会向前运动,故A正确;
B.踢出去的足球,能继续向前滚动,是由于足球具有惯性,惯性是物体的一种特性,描述惯性是不能说物体受到惯性,故B错误;
C.由求重力公式
G=mg
可知,物体所受的重力跟它的质量成正比,故C错误;
D.做匀速直线运动的物体,受到平衡力,受到力的大小与物体运动速度无关,故D错误。
故选A。
3.B
【解析】
【详解】
A.沿水平方向推篮球架,没有推动,此时物体处于平衡状态,推力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
B.运动员跑步时穿上有鞋钉的鞋,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度的方式,增大鞋底与地面的摩擦力,故B正确;
C.踢出去的足球在地上越滚越慢,是因为受到摩擦阻力的作用,改变了其运动状态,说明力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力来维持,故C错误;
D.惯性的大小只与物体的质量有关,跳远运动员助跑起跳是利用运动员的惯性来提高成绩,但不能增大惯性,故D错误。
故选B。
4.C
【解析】
【详解】
牛顿的伟大成就有光的色散、惯性定律、万有引力定律和微积分学等方面,为现代科学的发展奠定了基础,为纪念他,人们用它的名字命名了力的单位,故C符合题意。
故选C。
5.A
【解析】
【详解】
A.音调高低跟发声体的振动频率有关,频率越大,音调越高。男高音的声带振动得比女低音快,故A正确;
B.汽车匀速转弯时,汽车的速度大小不变,但方向发生变化,运动状态改变,故B错误;
C.站在正在上升的电梯上的乘客认为电梯是静止的,是因为他以自己为参照物,他们之间的相对位置没有发生变化,所以它们是相对静止的,故C错误;
D.物体每小时通过的路程是50km,由于不知每一时刻的瞬时速度,故无法判断物体是不是做匀速直线运动。所以它可能做匀速直线运动,也可能是变速直线运动,故D错误。
故选A。
6.见详解
【解析】
【详解】
处在遥远的太空,人和巨石处于完全失重状态,人轻轻推一下巨石,两者分别受到相互作用力而改变运动状态,都由静止变为运动;两者分开后,根据牛顿第一定律,两者相对于A点分别向相反方向一直做匀速直线运动。
7.
【解析】
【详解】
由题意可知,小球在运动过程中不受空气阻力和摩擦力,小球过M点时是运动的,所以小球在MN段做匀速直线运动,如下图:
8.
【解析】
【详解】
小车受到的重力方向为竖直向下,大小为2N,作用在小车的重心上;小车沿着斜面匀速向上爬坡,受到斜面的摩擦方向与小车的运动方向相反,平行于斜面向下,作用在小车的重心上,如图所示:
9.(1)由于惯性苏炳添仍有保持他冲刺时的运动状态,所以不能立即停下来;(2)10.17米/秒
【解析】
【详解】
解:(1)苏炳添奋力冲过终点,以较快的速度向前运动,当到达终点时,由于惯性还要保持原来的运动状态向前运动,所以,当他跑到终点时,不能立即停下来。
(2)由知道,苏炳添跑完100米的平均速度是
答:(1)由于惯性苏炳添仍有保持他冲刺时的运动状态,所以不能立即停下来;
(2)苏炳添跑完100米的平均速度是10.17m/s。
10.(1);(2)
【解析】
【详解】
解:(1)未装水时,洒水车的质量为
则洒水车对水平路面的压力
(2)由图可知,这段时间,洒水车做匀速直线运动,水平方向处于平衡状态,根据二力平衡条件可知
答:(1)洒水车对水平路面的压力;
(2)这段时间内洒水车的牵引力是。
11. 增大 慢 不受力 静止 匀速直线运动 惯性 不需要 速度 减小 接触面的粗糙程度
【解析】
【详解】
(1)[1]去掉棉布后,木板相对于棉布更光滑,小车在木板上受到的阻力较小,运动的距离更远。
(2)[2]由实验可以看出,运动的小车所受的阻力越小,向前滑行的距离越远,速度减小的越慢;据此推理可知:如果小车运动时不受阻力,小车运动的无限远,即它将做匀速直线运动。
(3)[3][4][5]牛顿总结了伽利略等人的研究结果,概括出一条重要的物理规律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。这条规律叫作牛顿第一定律。
[6][7]任何物体都具有惯性,即保持原有运动状态的性质,这也说明物体的运动不需要力来维持。
(4)[8]每次都从斜面上同一位置释放,使小车运动到斜面底端时的速度相等,这样比较小车的运动距离才有意义。
[9][10]去掉棉布后,接触面的粗糙程度变小了,则小车在水平面上运行时摩擦力减小。
12. 初 3 匀速直线运动
【解析】
【详解】
(1)[1]小车下滑到水平面的初速度取决于小车从斜面由静止自由下滑的高度。为了使小车到达水平面的初速度相同,应让同一辆小车从斜面的同一高度滑下。
(2)[2]小车在水平面运动时,竖直方向上受到的重力和支持力的作用,同时水平方向上还受到支持面施加的阻力作用,故小车在水平木板上运动时受3个力的作用。
(3)[3]从木板、棉布到玻璃板粗糙程度变小,小车运动时受到的阻力变小,通过实验观察到的现象是:小车受到的阻力越小,运动距离越远。由此可以推测出:小车如果不受阻力,小车将运动得无限远,即小车将在水平面上做匀速直线运动。
13. 同一 相同 惯性 小 远 不是 非平衡力
【解析】
【详解】
(1)[1][2]实验时要固定斜面,并让小车从斜面上同一位置由静止滑下,目的是使小车到达斜面底端的速度相同。
[3]小车到达水平面后还能继续向前运动,是由于小车具有惯性。
(2)[4][5]由实验现象可知小车在光滑的木板表面行驶的距离最远,故可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,在水平面上运动的距离越远。
(3)[6]在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力,作用在两个物体上,所以是它们不是一对平衡力。
(4)[7]力是改变物体运动的原因,物体受平衡力作用时,物体静止或作匀速直线运动,小车在水平面最终停下来,是受到了非平衡力的作用。
14. 二力平衡 甲、丙
【解析】
【详解】
(1)[1]实验过程中,弹簧测力计显示拉力大小,要使摩擦力等于拉力,摩擦力和拉力必须是一对平衡力,则实验时必须使木块做匀速直线运动。
(2)[2]要验证摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,应控制压力相同而接触面的粗糙程度不同,所以可以采用甲、丙所示实验进行验证。
(3)[3]根据表格中数据进行描点,并用平滑的曲线连接起来,得到摩擦力与压力关系图象,如图所示:
(4)[4] 由图象可知,摩擦力f与压力F大小关系是一条上升的直线,因此可以得出:在接触面粗糙程度一定的情况下,摩擦力与压力成正比。因
可以得出f与F的关系是
15. 答案见下表 答案见下表 答案见下表 答案见下表
【解析】
【详解】
[1][2]用力捏矿泉水瓶,瓶子会变形;说明力能够改变物体的形状。
[3][4]将瓶子扔出,瓶子离开手后继续向前运动;因为瓶子具有惯性。
示例 主要实验过程 探究的物理问题
用手提矿泉水瓶,觉得沉 力的作用是相互的
实验1 用力捏矿泉水瓶,瓶子会变形 力能够改变物体的形状
实验2 将瓶子扔出,瓶子离开手后继续向前运动 瓶子具有惯性
16. 爱因斯坦建立了相对论 牛顿发现了万有引力定律
【解析】
【详解】
[1][2]根据物理常识可知,爱因斯坦建立了相对论,牛顿发现了万有引力定律。
17. 1 竖直向上
4
不变
【解析】
【详解】
[1]手握住1N重的空水杯静止在空中,水杯在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,这两个力是平衡力,大小相等,所以水杯受到的摩擦力的1N。
[2][3]给杯子盛满水的体积
水的质量
水的重力
杯和水的总重力
手握住4N重的水杯静止在空中,水杯在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,这两个力是平衡力,大小相等,所以水杯受到的摩擦力为4N。
[4]若使手的握力增大,水杯还静止在手里,水杯在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,这两个力是平衡力,大小相等,所以水杯受到的摩擦力不变,还是4N。
18. 惯性 重力 匀速直线
【解析】
【详解】
[1]篮球在投掷出去的时候,由于人手的推力作用而从静止获得了一个速度,开始运动,当篮球离开人手后就不再受手的推力的作用,但由于物体具有惯性,要保持原来的运动状态不变,所以篮球在空中会继续运动。
[2]篮球在空中的时候如果忽略空气的阻力的话就只受重力这一个力的作用,在重力的作用下改变了篮球的运动状态,使篮球最终落回地面。
[3]假如正在运动的篮球所受的力全部消失,由于球原来是运动的,由牛顿第一定律可知,篮球将继续做匀速直线运动。
19. 9 惯性
【解析】
【详解】
[1]由
得,汽车通过的路程
[2]一切物体都具有惯性,所以关闭电后,汽车由于惯性仍还要继续向前滑行一段距离。
20. 斧头具有惯性 运动
【解析】
【详解】
[1]斧子的斧头变松了,用斧柄撞击树墩时,斧柄由于受到树墩对它的阻力而停止运动,而斧头由于具有惯性,还会保持原来的运动状态继续向下运动,这样磕了几下之后,斧头就紧套在斧柄上。
[2]斧柄下端撞击木墩时,斧头相对于斧柄的位置发生了变化,故以斧柄为参照物,斧头是运动的。