3.4 牛顿第一定律 同步练习（含解析）

3.4牛顿第一定律
、选择题
在匀速直线行驶的敞篷车上，小明竖直向上抛出一个小球，若不计空气阻力，则小明和地面上的小东看到小球的运动轨迹分别是图中的(　　)
A．①和② B．①和③ C．①和④ D．③和②
下列阐述正确的是（　　）
A．牛顿第一定律是能够直接通过实验验证
B．足球离开运动员的脚，仍能向前滚动，是由于足球具有惯性
C．用力使锯条变弯，说明力可以改变物体的运动状态
D．汽车刹车后，速度会逐渐减小，最后停下来，是因为汽车具有惯性
一杯水放在小车内的水平桌面上，如果水面突然发生了如图所示的变化，那么小车可能发生的变化是 (　　)
①小车突然向右启动 ②小车突然向左启动③小车向右运动时突然刹车④小车向左运动时突然刹车
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
根据实验事实和一定的科学推理，揭示自然规律是科学研究的重要方法。对从斜面上同一高度下滑的小车的运动，下面的判断和排列次序正确的是 (　　)
①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短 ②如果在没有阻力的水平面上，将做匀速直线运动 ③如果在较光滑的水平面上，运动路程很长 ④在铺有棉布的水平面上，运动路程较短⑤在水平平整的木板表面上，运动路程较长
A．事实①④⑤，推论②③ B．事实①④⑤，推论③②
C．事实①②③，推论④⑤ D．事实①③②，推论⑤④
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，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律．关于力和运动的关系伽利略设想了一个思想实验，如图所示．以下为他的设想步骤：
①减小第二个斜面的倾角，小球在这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时的高度；
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直线运动．
上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列是（　　）
A．②③①④ B．②①④③
C．③②①④ D．①②③④
在探究“力和运动关系”的活动中，小明让同一小车从相同高度滑下，分别在水平面上铺上毛巾、纸板、玻璃等物品。关于小车在不同物体上的运动情况以下四个说法中有一个是理想化的推论，其余三个是可靠的事实，其中理想化推论是(　　)
A．小车在毛巾、纸板、玻璃上都将向前滑行一段距离后停止
B．小车在玻璃上滑行的距离比在毛巾上滑行的距离远
C．小车在玻璃上所受阻力小
D．如果没有阻力，则小车将一直运动下去
正在运动着的物体，若受到的一切力都同时消失，那么它将（　　）
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
如图，一只钢球从圆槽的顶端滑下，若滑到最低点(O点)时，钢球受到的一切外力同时消失，则钢球的运动路线是(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
垫排球项目成为我县初三毕业生体育中考选考项目之一，如图所示，为刘敏同学在练习垫球时的场景，下列说法中正确的是(　　)
A．球离开手后仍向上运动一段距离是因为排球受到手对它的支持力的作用
B．球离开手后仍向上运动一段距离是因为排球受到惯性的作用
C．该活动只证明力能改变物体的运动状态
D．排球运动到最高点时若突然失去一切外力，将保持静止状态。
如图所示，一个小钢球用细线悬挂在列车的顶棚上，如果小钢球突然向右摆动，则列车的运动状态可能是(　　)
⑴列车突然向左启动； ⑵列车突然向右启动；
⑶列车向左运动时，突然刹车 ⑷列车向右运动时，突然刹车。
A．（1）和（4） B．（1）和（3）
C．（2）和（3） D．（2）和（4）
、填空题
请同学们阅读自学下列文章：
牛顿第三定律
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，作用在一条直线上，这就是牛顿第三定律．
牛 顿第三定律在生活和生产中应用很广泛，人走路时用脚蹬地，脚对地面施加一个作用力，地面同时给脚一个反作用力，使人前进，轮船的螺旋浆旋转时，用力向后推 水，水同时给螺旋浆一个反作用力，推动轮船前进，汽车的发动机驱动后轮转动，由于轮胎和地面间有摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使 汽车前进，汽车的牵引力就是这样产生的．如果把后轮架空，不让它跟地面接触，这时让发动机驱动后轮转动，由于车轮不推地面，地面也不产生向前推车的力，汽 车就不能前进．
请同学们根据上述自学的知识，回答下列问题．
（1）两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小　 　 ，方向　 　 ，作用在　 　上，这就是牛顿第三定律．
（2）以卵击石，石头没有损伤而鸡蛋破了，这一现象中，石头对鸡蛋的作用力大小　 　 （填空“大于”、“等于”或“小于”）鸡蛋对石头的作用力大小．
（3）单项选择题人走路时用脚蹬地，脚对地面施加一个作用力F1，地面同时给脚一个反作用力F2，则这两个力的大小关系是：　　
A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．F1=F2
（4）下列现象中，不是一对作用力与反作用力的是：　　
A．划船时，船浆对水的力与水对浆的力
B．汽车行驶时，汽车轮后推地面的力与地面对车轮向前的力
C．地球对人的吸引力与人对地球的吸引力
D．静止在桌面上的茶杯，所受的重力与桌面对它的支持力．
小汽车在短时间内的速度可以变化很快。有些车几秒钟内车速就可以从0km/h急升到110km/h。如图是一辆车在10s内的车速变化情况，由图像可知第4s时车速为　 　km/h，从第6s到第8s速度的变化比从第8s到第10s速度的变化　 　（选填“大”或“小”）
沿东西方向直线运动列车突然紧急刹车，但车箱里乘客看到光滑水平桌面上的小球却朝着自己滚动起来了，这是由于小球　 　的缘故，若乘客是面朝西坐着的，则列车原来朝着　 　方向运动的。
、实验题
某兴趣小组的同学在老师的指导下，对驾乘人员使用安全带的必要性展开了探究。实验如下：
I. 如图甲，让载有正方体橡皮泥的实验小车，分别从斜面的A．B处自由下滑，观察小车与障碍物碰撞后橡皮泥抛落、受损情况，记录数据如下表。
Ⅱ．如图乙，用胶带纸将相同橡皮泥绑在小车上，重复上述实验。
根据实验和所得数据，回答下列问题：
（1）实验中，观察橡皮泥第一次落地点到碰撞处距离和 　 　 ，可判断碰撞产生后果的严重程度。
（2）每一处都进行三次实验的目的是 　 　 。
（3）比较实验 　 　 表明，在同样碰撞速度的条件下，胶带纸可以有效减轻碰撞造成的后果。
（4）比较实验③、④表明，在 　 　 过大时，胶带纸也不能阻止橡皮泥被抛出。
、解答题
“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略﹑笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。
（1）伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去，结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序：　 　(用字母表示)。
（2）笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足 　 　
（3）下列结论的得出与“牛顿第一定律”研究方法相同的是(　　)
A．光的反射与折射规律
B．真空不能传声
C．二力平衡的条件
3.4牛顿第一定律答案解析
、选择题
A
【解析】根据惯性的知识分析判断。
在匀速直线行驶的敞篷车上，小明竖直向上抛出一个小球，若不计空气阻力，
（1）由于惯性，腾空的小球保持原来的运动状态，即在水平方向上的速度和方向与小明相同。以小明为参照物时，在水平面上小球的位置保持不变。那么小明看到的小球只在竖直方向上做直线运动，故则①正确；
（2）在地面上的小东看来，小球既在水平方向上向前运动，还在竖直方向上先向上后向下运动，因此运动轨迹为曲线，则②正确。
故选A．
B
【解析】本题考查了对牛顿第一定律的认识、应用惯性解释生活中的现象、力的作用效果等问题，涉及的知识点较多，是一道学科综合题。（1）牛顿第一定律描述了理想状态下物体的运动情况，不能通过实验直接验证；（2）足球由于惯性要保持原来的运动状态，继续向前运动；（3）力的作用效果有：可以使物体发生形变，可以改变物体的运动状态；（4）滑行的汽车最终停下来是由于受到阻力的作用。
A．牛顿第一定律是在大量实验和事实的基础上，通过科学推理得出的，而不是通过实验直接验证的，故A错误；
B、足球离开运动员的脚后，由于足球具有惯性，仍然向前滚动，故B正确；
C、用力使锯条变弯，锯条的形状发生改变，说明力可以使物体发生形变，这个例子不能说明力可以改变物体的运动状态，故C错误；
D、汽车刹车后，受到地面的摩擦阻力，在该力的作用下，汽车的运动状态发生改变，速度越来越小，最终会停下来，并不是由于汽车具有惯性，故D错误。
故选B
C
【解析】一切物体都具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态和静止状态的性质。根据图中水面的变化判断出水想保持的状态，来确定出小车运动状态的改变。
图中小车中杯内水面左低右高，水出现了向右侧挤的情况，车中出现这种情况与车行驶的方向无关，车向左和向右都有可能，主要是与车的运动状态的改变有关，所以分向左向右两种情况进行分析。如果车向左运动，车向左突然启动或加速时，杯中水保持原来状态会出现向右侧挤的情况；如果车向右运动，车向右刹车或减速时，杯中水保持原来运动状态会出现向右侧挤的情况，所以②③正确，C选项正确。
故选C
B
【解析】根据牛顿第一定律得出时的斜面小车实验可知，实验中逐渐减小摩擦观察实验的现象，最终推理得出没有摩擦时的运动情况。据此可对斜面上同一高度下滑的小车的运动进行排序。
由分析可知，事实有①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短；④在铺有棉布的水平面上，运动路程较短；⑤在水平平整的木板表面上，运动路程较长。顺序按摩擦由大到小排列为：①④⑤。推论有②如果在没有阻力的水平面上，将做匀速直线运动 ③如果在较光滑的水平面上，运动路程很长。顺序是先是较光滑③最后是无摩擦②，所以B选项正确。
故选B
A
【解析】解：第一空是依据思维程序排序的问题，伽利略的观点是在实验事实的基础上，经过推理概括得出结论，第一步是实验事实，即②；
小球滚到右侧斜面的高度与小球自由放手的位置接近，摩擦越小越接近，得出推理，如果无摩擦，小球上升的高度与自由放手位置相同，即第二步是③；
继续推理，在无摩擦的情况下如果改变右侧斜面的倾斜程度，减小倾角，仍能使小球上升的高度与自由放手的位置相同，即第三步是①；
继续大胆推理，在无摩擦的情况下，右侧斜面继续减小倾角为0，即水平，则小球永远运动，即第四步是④．按照这样的思维程序排列顺序．
故顺序为：②③①④；
故选A
关于力和运动的关系，历史上有两种对立的观点：亚里士多德认为，力是维持物体运动的原因；伽利略等人认为，力是改变物体运动状态的原因．现在人们普遍认为力是改变物体运动状态的原因的观点是正确的，这一观点无法经过实验直接证实，而是在大量实验事实的基础上，经过推理概括得出的．
D
【解析】从斜面上滑下的小车，由于受到毛巾、纸板和玻璃的阻力，因此滑行一段距离后都会停止。由于小车在玻璃上受到的阻力最小，因此速度减小最慢，运动距离最长，这些都是通过实验实际得到的现象，故A．B、C不合题意；
由于没有空气阻力的情形无法模拟，因此只能进行理想化推论：即如果没有阻力，那么小车的速度将不会减小，于是小车将永远一直运动下去，故D符合题意。 故选D。
D
【解析】解：此题研究的情况是一种理想的情况．根据牛顿第一运动定律可知，若受到的一切力都同时消失的时候，正在运动着的物体将做匀速直线运动．
故选D．
根据牛顿第一定律进行分析，即物体在不受任何外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态．
B
【解析】根据牛顿第一定律进行分析，即可判断出钢球的正确路线。
根据牛顿第一定律可知，一切物体在没有受外力作用时，静止的将保持静止，运动的将保持匀速直线运动，当钢球受到的一切外力同时消失时，他将保持原来的运动状态，继续向前做匀速直线运动。
故答案为：B
D
【解析】（1）常见的压力、拉力、摩擦力和支持力等，都需要相互接触才能产生；
（2）一切物体都有保持运动状态不变的性质，这种性质叫惯性；
（3）力既能改变物体的运动状态，又能改变物体的形状；
（4）当物体受到的外力为零时，将保持外力消失时的运动状态不变。
A．排球离开手后，手的力就无法作用在排球上，故A错误；
B.球离开手后仍向上运动一段距离是因为球有惯性，而不是受到惯性的作用，故B错误；
C.改同学垫球的力既能改变排球的形状，又能改变排球的运动状态，故C错误；
D.排球运动到最高点时速度为零，如果这时突然失去一切外力，那么它将保持静止状态，故D正确。
故选D。
A
【解析】根据惯性的知识分析判断。
①如果列车向左运动，那么小球突然向右摆动，说明列车的速度大于小球的速度，即列车在向左加速；
②如果列车向右运动，那么小球突然向右摆动，说明列车的速度小于小球的速度，即列车在向右减速。
则列车的运动状态可能是（1）和（4）。
故选A．
、填空题
（1）相等；相反；同一条直线
（2）等于
（3）C
（4）D
【解析】解：①物体间相互作用的两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上；
②鸡蛋和石头相碰时，石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用是相互作用的力，因此大小相等；
③人的脚蹬地时，脚对地的作用力和地对脚的作用力也是相互作用的力，因此大小相等；
④四个选项中，只有选项D中茶杯的重力和桌面对它的支持力是一对平衡力，其他三个选项中的两个力都是作用力和反作用力，故选D．
故答案是：①相等；相反；同一条直线；②等于；③C；④D．
阅读分析材料，可以知道相互作用的力之间的关系是：两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
30km/h；大
【解析】本题的解题关键是看清纵横坐标所代表的物理量以及该物理量的单位。图象中的横坐标代表时间，其单位为秒；图象中的纵坐标代表速度的大小，其单位为km/h，从左向右随着时间的增长，汽车的运动速度不断发生变化。
由图可知第4s时车速为30km/h，从第2s到第4s过程中，车速不断增加；从第6s到第8s速度的变化为30km/h-10km/h=20km/h；从8s到第10s速度的变化为10km/h-0=10km/h，故从第6s到第8s速度的变化比从第8s到第10s速度的变化大。
故答案为：30；大。
具有惯性；东
【解析】刹车时，乘客由于受到阻力的作用停止运动，而小球由于惯性仍保持原来的运动状态，所以朝着自己滚动过来；由于乘客面朝西坐，即小球向东运动，故列车的原来朝着向东方向运动。
物体保持运动状态不变的性质叫惯性．惯性是物体的一种属性，一切物体都有惯性；通过小球的运动状态，可以反映列车的运动状态的改变。
、实验题
（1）受损程度
（2）（避免结论的偶然性）减小实验误差
（3）①、③或②、④
（4）碰撞速度
【解析】（1）碰撞后产生的后果是通过要通过力的作用效果：即物体形状的改变体现出来．
（2）实验中，为了减小结论的偶然性，可以通过多次实验来探究．
（3）根据控制变量法的思想，要比较在同样碰撞速度情况，有无胶带纸对碰撞后果的影响，因此在选取的对比实验，要速度相同，一次有胶带纸有与一次没有．
（4）根据控制变量法的思想，在③④实验中，相同点是都有胶带纸，不同点是两次的速度不同，根据结果的不同可以确定是由速度的不同造成的．
（1）碰撞产生的撞击力作用在橡皮泥上，橡皮泥在力的作用下形状发生改变，并且力越大，形状改变的越大，所以可以通过物体形状的改变程度判定碰撞产生的后果．
（2）为了探究普遍规律，避免偶然性，在每种情况下，都进行了多次实验．
（3）由实验可知，影响碰撞效果的因素有两个：车的速度和有无胶带纸．利用控制变量法的思路可以确定，要比较有无胶带纸对碰撞情况的影响，应该控制速度相同，一次实验有胶带纸，一次实验没有胶带纸观察两次实验效果，得出结论．故可选①③或②④比较．
（4）实验③④的相同点是都绑着胶带纸，但实验的碰撞速度不同，并且④的速度大于③的速度，在速度较小的实验中，胶带纸能阻止橡皮泥被抛出，而在速度较大的实验④中，胶带纸不能阻止橡皮泥被抛出．
故答案为：（1）受损程度；（2）避免结论的偶然性；减小实验误差（3）①、③或②、④；（4）碰撞速度．
、解答题
（1）CAB
（2）没有涉及静止物体及运动规律
（3）B
【解析】熟知牛顿第一定律的内容，能根据实验现象判断其合理的顺序，掌握实验中科学推理方法的运用，是解答此题的关键。牛顿第一定律的形成过程实质是研究阻力对物体运动的影响，采用了逐渐逼近的方法，即先实验再推理，根据这一特点判断图中的合理顺序。
(1)牛顿第一定律的形成过程采用了逐渐逼近的方法，即先实验再推理，图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以选C再A，而图B中，是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下，物体将做匀速直线运动，故正确的顺序应该是CAB。
(2)牛顿第一定律的内容是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，而笛卡尔的观点中，只涉及到了物体做匀速直线运动的情况，没有提及静止物体的运动规律，所以这是他的观点的不足之处。
(3)得出“牛顿第一定律”的研究方法是实验推理法；
A：光的反射与折射规律，控制变量法，故A不符合题意；
B：探究真空不能传声实验采用了实验推理法，故B符合题意；
C：二力平衡的条件，控制变量法，故C不符合题意；
故选B。
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