苏科版八年级下册
第九章《力与运动》
9.2牛顿第一定律
【知识梳理】
一、牛顿第一定律
1.探究阻力对物体运动的影响的实验
如图,给水平桌面铺上粗糙不同的物体,让小车自斜面同一位置从静止开始滑下。观察小车从同一高度滑下后,在不同表面运动的距离。
(1)三次实验小车都从同一位置滑下的目的是:保证小车开始沿着平面运动的速度相同。
(2)实验现象:在小车具有相同初速度的情况下,桌面越光滑,阻力越小,小车在桌面上滑行的距离越长。
(3)实验得出结论:在同样条件下,支持面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,小车运动的路程越长。
(4)理想化推理:在理想情况下,如果小车在绝对光滑的平面上运动,即不受任何阻力作用,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
(5)本实验所使用的方法:
①理想实验法:即在实验的基础上,进行理想化推理。
②控制变量法:控制小车开始沿着平面运动的速度相同。
③转换法:通过小车在平面上运动的距离反映小车受到的阻力大小。
2.牛顿第一定律
(1)牛顿总结了伽利略、笛卡儿等人的研究成果,得出了牛顿第一定律,其内容是: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。
(2)说明:
①牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的,且经受住了实践的检验,所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是,世界上并没有不受力的物体,因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。
②牛顿第一定律的内涵:物体受到的一切力都消失后,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体接下来都将保持力消失瞬间的运动状态做匀速直线运动。
③牛顿第一定律表明:物体的运动不需要力来维持。
二、惯性
1.定义:一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质,物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
2.说明:惯性是物体的一种固有属性。一切物体在任何情况下都有惯性,惯性大小只与物体的质量有关,与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。
3.对惯性的理解:表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度,当物体不受力或受到平衡力时,惯性表现为物体保持其运动状态不变,即保持静止或匀速直线运动;当物体受到非平衡力时,惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度,惯性越大,物体的运动状态越难改变。
4.惯性的利用和防范
事例
惯性的利用 跳远前助跑;洗衣机脱水;拍打衣服上的灰尘;撞击锤柄,使锤头紧套在锤柄上;打夯等。
惯性带来的危害的防范 系安全带;汽车座椅的头枕;汽车的安全气囊;开车时保持车距;乘公交时拉好手环;易碎品周围垫塑料泡沫;自行车拐弯要减速,防止摔倒等。
【易错点】
1.惯性不是力的作用,只能用“具有”、“由于”、“因为”搭配表达,不能用“受到惯性”、“惯性作用”、“惯性力”等表达。
2.惯性体现改变物体运动状态的难易程度,不仅体现在改变运动快慢的难易程度上,也体现在改变运动方向的难易程度上。例如,战斗机在近距离格斗时,都要抛掉副油箱以增加灵活性,避免中弹。
3.惯性大不仅体现在惯性越大,减速越困难,也体现在惯性越大,加速越困难。例如,车越重,不仅刹车越困难,加速也越慢。
4.物体若在某一方向不受力,那么物体在这一方向上将保持静止或匀速直线运动状态。例如,人在行驶的车上跳起,在竖直方向受到重力,在水平方向不受力,那么人将保持与车相同的水平速度,下落在起跳点。
【规律总结】
利用惯性知识分析生活中惯性现象的思路
1.观察情景中都有哪些物体。
2.分清哪个物体受到了外力,运动状态发生了改变,哪个物体运动状态保持不变。
3.若运动状态改变的物体是减速,则运动状态保持不变的物体将相对向前运动,若运动状态改变的物体是加速,则运动状态保持不变的物体将相对向后运动。
例如,站在行驶的公交车上的人,当车突然刹车时,车减速,人的脚受到车地板的摩擦力随着车一起减速,人的上半身保持原来的运动速度将相对于车向前运动。
4.若情景中有多个运动状态保持不变的物体,则哪个惯性大,哪个更能保持原有运动状态不变,惯性小的物体将相对于惯性大的物体向相反方向运动。
例如,一辆正在行驶的装满水的罐车,水中有一个气泡,当车突然刹车时,水和气泡将保持原有运动状态相对于车向前运动,但水的质量大于气泡的质量,那么水更能保持原有的运动状态,气泡将被水挤到车的后方。
【典例分析】
1.(2023·湖南长沙·八年级月考)关于牛顿第一定律和惯性,下列说法错误的是( )
A.牛顿第一定律不可能用实验直接验证
B.牛顿第一定律是公认的物理学基本定律之一
C.撞击锤柄下端使锤头套紧在锤柄上,是利用锤头的惯性
D.短跑运动员冲过终点后,不能立刻停下,说明物体的速度越大则惯性越大
【答案】D
【详解】A.牛顿第一定律是在实验的基础上通过推理得出的,而绝对不受力的物体在通常的情况下是不存在的,所以不能用实验直接验证,故A正确,不符合题意;
B.牛顿第一定律虽然不能用实验直接验证,但经受住了实践的检验,是公认的物理学基本定律之一,故B正确,不符合题意;
C.撞击锤柄下端时,锤柄停止了运动,而锤头由于惯性,要保持原来的运动状态向下运动,于是便套紧在锤柄上,故C正确,不符合题意;
D.短跑运动员冲过终点后,不能立刻停下,是因为运动员自身的惯性,惯性的大小只与物体质量有关,跟其他因素无关,故D错误,符合题意。
故选D。
2.有一架飞机沿水平向右做匀速直线运动,每隔1秒钟从飞机上轻轻释放一只小球,当三只小球落下但均未落至地面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空中的排列情况应是图中的( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】飞机沿水平向右做匀速直线运动时,从飞机上轻轻释放小球,小球由于惯性,保持原来的运动状态不变,继续向前飞行,因此三个小球在下落过程中,都是以原来的速度向前运动,小球受地球引力的作用下,同时向下运动,故三个小球下落时,在同一铅垂线上。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.(2022·湖南益阳·自主招生)如图所示,绳子吊着小球从A点释放,小球会摆动到B点再摆动到C点,再从C点摆回A点,来回摆动数次。假如小球摆到BC间某点时一切外力突然消失,则小球的状态是( )
A.静止 B.匀速直线运动 C.圆周运动 D.减速运动
【答案】B
【详解】由题意知,小球从A到B,重力势能转化为动能,由B到C,由动能转化为重力势能,A、C两点为最高点,小球在两点的重力势能最大,速度为零,当小球摆到BC间某点时,仍有垂直与绳子方向的速度,根据牛顿第一定律可知,若此时一切外力突然消失,小球将保持此时的速度做匀速直线运动,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【夺冠训练】
一、单选题
1.(2021·四川巴中·八年级期中)下列关于牛顿第一定律的说法,正确的是( )
A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止或匀速直线运动状态
B.牛顿第一定律是实验得出的,因此可以实验证明
C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此物体只在不受外力时才有惯性
D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了力的本质是改变运动状态的
【答案】D
【详解】A、由牛顿第一定律可知,物体在不受力的作用时,总保持静止状态或物体做匀速直线运动状态,故A错误;
B、牛顿第一定律在基于实验事实基础上经过科学的推理得出的,故B错误;
C、一切物体都具有惯性,与是否受力无关,故C错误;
D、牛顿第一定律既提出了物体不受力作用时的运动规律(惯性定律),又提出了力是改变物体运动状态的原因,故D正确。
故选D。
2.(2021·江苏盐城·八年级期中)竖直上抛一个小球,到达最高点时如果受到的力都消失,则( )
A.保持静止 B.做匀速直线运动 C.向下运动 D.无法确定
【答案】A
【详解】当物体上升到最高点时,物体的速度为零,如果此时受到的力全部消失,根据牛顿第一定律可知,物体要保持现在的静止状态,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.(2022·山东淄博·八年级期末)关于惯性,以下说法正确的是( )
A.高速公路严禁超速,是因为速度越大惯性越大
B.行驶中的公交车紧急刹车瞬间,若其受的力全部消失,则车会静止
C.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是由于受到惯性的作用
D.百米赛跑运动员到达终点不能马上停下来,是由于运动员具有惯性
【答案】D
【详解】A.物体的惯性大小只与物体的质量有关,与运动状态、速度等因素无关,高速公路严禁超速,是因为速度越大动能越大,故A错误;
B.行驶中的公交车紧急刹车瞬间,公交车由于具有惯性,仍然会向前运动,若其受的力全部消失,则车会做匀速直线运动,故B错误;
C.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是因为乘客具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性的作用,故C错误;
D.百米赛跑运动员到达终点后停止用力奔跑,但由于运动员具有惯性,还要保持原来的运动状态向前运动,所以不能马上停下来,故D正确。
故选D。
4.(2020·河北石家庄·八年级期末)如图所示,在一辆放在水平地面上的表面光滑的小车上(小车足够长),有两个质量不同的小球和(m1>m2),随车一起沿水平方向向右匀速运动,如果不考虑空气阻力,且车身足够长,当车子突然停止,这两个小球将( )
A.一起向右运动,且的速度大于的速度
B.一起向左运动,且的速度大于的速度
C.一起向右运动,且的速度等于的速度
D.一起向右运动,并速度越来越小最终停止运动
【答案】C
【详解】车停止前,两个小球和小车一起向右做匀速直线运动,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,水平方向没有力,因此两个小球由于惯性,还要保持原来大小不变的相等的速度向右做匀速直线运动;故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
5.(2022·河南郑州·八年级期末)日常生活中,处处有物理。下列分析正确的是( )
A.小朋友荡秋千到最高点时受到的外力突然全部消失,他将保持静止状态
B.竖直向上抛出的篮球达到最高点时,受到平衡力的作用
C.鸡蛋碰石头,鸡蛋碎了,说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力
D.短跑运动员冲过终点后,不能立刻停下,说明物体的速度越大惯性越大
【答案】A
【详解】A.一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,如果所有的外力突然全部消失,小朋友荡秋千到最高点时将保持静止状态,故A正确;
B.球运动到最高点时,只受重力作用,因此受非平衡力的作用,故B错误;
C.力的作用是相互的,鸡蛋碰石头时,鸡蛋受到的力等于石头受到的力,故C错误;
D.惯性大小只与质量有关,与速度大小无关,故D错误。
故选A。
6.(2022·贵州安顺·八年级期末)关于惯性,以下说法正确的是( )
A.高速公路严禁超速,是因为速度越大惯性越大
B.百米赛跑运动员到达终点不能立即停下来,是由于运动员具有惯性
C.行驶中的公交车紧急刹车瞬间,若其所受的力全部消失,则车会静止
D.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是由于受到惯性的作用
【答案】B
【详解】A.物体的惯性大小只与物体的质量有关,与运动状态、速度等因素无关,高速公路严禁超速,是因为速度越大动能越大,故A错误;
B.百米赛跑运动员到达终点后停止用力奔跑,但由于运动员具有惯性,还要保持原来的运动状态向前运动,所以不能马上停下来,故B正确;
C.行驶中的公交车紧急刹车瞬间,公交车由于具有惯性,仍然会向前运动,若其受的力全部消失,则车会做匀速直线运动,故C错误;
D.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是因为乘客具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性的作用,故D错误。
故选B。
7.(2022·山东济南·八年级期末)加速竖直上升的气球下端用绳子拴着一个小石块,当绳子突然断了以后,如果石块受到的一切外力同时消失,那么它将( )
A.竖直向上做匀速直线运动 B.先减速上升,后加速下降
C.立刻停在空中静止不动 D.立刻向下加速运动
【答案】A
【详解】牛顿第一定律的内容:一切物体在不受外力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
一切物体具有保持原来运动状态不变的性质,即一切物体都具有惯性。
原来小石块随气球一起加速竖直上升,绳子突然断裂的同时,石块受到的一切外力全部消失,由于石块具有惯性,石块将保持原来的运动状态不变,竖直向上做匀速直线运动。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.(2021·四川宜宾·八年级期末)惯性在日常生活中有很多的应用,下列关于惯性的说法中正确的是( )
A.撞击锤柄的下端可以紧固锤头是利用了物体的惯性
B.运动员助跑以提高跳远成绩是因为运动员受到惯性的作用
C.司机系上安全带可以减小惯性
D.高速行驶的列车很难停下来,说明物体速度越大惯性越大
【答案】A
【详解】A.紧固锤头时撞击锤柄的下端,松动的锤头就紧套在锤柄上,这是利用了锤头的惯性,故A正确;
B.跳远比赛时,运动员加速跑,跳起时,由于惯性继续保持原来速度前进,提高了成绩,利用了自身的惯性,惯性不是力,不能说受到惯性作用,故B错误;
C.司机及乘员系上安全带,是为了减小由于惯性带来的伤害,惯性大小只与物体的质量有关,人的质量不变,则惯性大小不变,故C错误;
D.高速行驶的火车不容易停下来,说明车停下来需要的时间长,惯性大小与物体的质量有关,与物体速度大小无关;其质量越大,惯性越大,故D错误。
故选A。
9.(2020·甘肃平凉·八年级期末)人们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害。下列属于防止惯性带来危害的是( )
A.拍打衣服,把灰尘拍去 B.将足球射入球门
C.公路上汽车限速行驶 D.跳远时快速助跑
【答案】C
【详解】A.拍打衣服前,衣服和灰尘一起静止,当拍打时,衣服运动,灰尘由于惯性还要保持原来的静止状态,所以灰尘从衣服上掉下来,是利用惯性,故A不符合题意;
B.将足球踢出后,足球不再受到力的作用,但由于具有惯性,仍要保持原来的运动状态,从而射入球门,是利用惯性,故B不符合题意;
C.限速行驶是防止遇到紧急情况,车由于惯性仍要保持原来的运动状态,不能马上停下来,所以是防止惯性带来的危害,故C符合题意;
D.助跑的目的是让运动员在起跳前有一个较大的速度,起跳时,人由于惯性还要保持他起跳前的速度,从而能跳的更远,这是利用了惯性,故D不符合题意。
故选C。
10.(2022·安徽六安·八年级期中)秋千荡到最高点时,如果受到的力全部消失,下列现象可能会发生的是( )
A.继续来回摆动B.做匀速直线运动
C.保持静止状态D.做匀速圆周运动
【答案】C
【详解】物体在不受外力时,总保持静止或匀速直线运动状态;秋千荡到最高点时刻瞬间静止(速度为0),所以此时如果不受任何力了,要继续保持静止状态,故ABD错误不符合题意,C符合题意。
故选C。
11.(2020·辽宁葫芦岛·八年级期末)沿东西方向向前直线行驶的车内,小明给小芳连拍两张照片如图所示,发现照片中的广州塔发生了移动,杯子里的水溢了出来,拍照过程中车可能( )
A.向东加速 B.向西加速 C.向东减速 D.向西减速
【答案】D
【详解】由图可知,以广州塔为参照物,小芳是向西运动的,所以车是向西行驶的;杯子中的水原来随车一起向西运动,当车突然减速时,杯内的水由于惯性要保持原来较快的速度向西运动,所以水会向西溢出,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
二、填空题
12.(2022·广东中山·八年级期中)如图所示,用细线拴一块橡皮甩起来,使橡皮绕手做匀速圆周运动,此时橡皮的运动状态______(填“发生”或“不发生”)改变,橡皮受到______(填“平衡”或“非平衡”)力的作用。如果这时橡皮所受所有的力都突然消失,橡皮将做______运动。
【答案】 发生 非平衡 匀速直线
【详解】[1][2]橡皮的速度大小不变,但方向改变,所以其运动状态改变,橡皮的运动方向时刻变化,所以受到非平衡力的作用。
[3]由牛顿第一定律可知,若橡皮所受所有的力都消失,橡皮将做匀速直线运动。
13.(2021·贵州六盘水·八年级期中)如图所示,一钢球从四分之一圆槽的顶端滑下,若滑到最低点(O点)时钢球受到的一切外力同时消失,则钢球将沿 _____(选填“1”“2”“3”或“4”)的路线运动。
【答案】2
【详解】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,钢球滑到最低点(O点)时,钢球的速度水平向右,此时钢球受到的一切外力同时消失,他将保持原来的运动状态,继续向前做匀速直线运动,即钢球的运动路线是2。
14.(2022·江苏南京·八年级期中)如图所示,小凯用尽全力也没拉动一头大水牛,下列说法正确的是_______【只填序号】。
A.小凯对牛的拉力小于牛对小凯的拉力 B.小凯对牛的拉力等于水牛受到的静摩擦力
C.大水牛没有受到拉力的作用 D.地面对小凯的摩擦力方向水平向左
若在绳子被拉断的瞬间,所有的力都消失,则小凯将_______(选填“向前摔倒”“向后摔倒”“保持原有姿势不动”或“无法判定”)。
【答案】 BD 保持原有姿势不动
【详解】[1]AC.小凯对牛的拉力与牛对小凯的拉力是相互作用力,所以大小相等,故AC错误;
B.因为牛处于静止状态,所以绳子对牛的拉力与地面对牛的摩擦力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在同一个物体上,是一对平衡力,则小凯对牛的拉力等于大水牛受到的静摩擦力,故B正确;
D.绳子对小凯有水平向右的拉力,即小凯相对于地面有水平向右运动的趋势,故地面对小凯的摩擦力方向水平向左,故D正确;
故选BD。
[2]小凯原来与大水牛处于僵持状态,在绳子被拉断的瞬间,所有的力都消失,根据牛顿第一定律,小凯将保持原有姿势不动。
15.(2022·广东揭阳·八年级期中)运输液体货物的槽车,液体上有气泡,如图所示,当车开动时,气泡将向______运动;刹车时,气泡将向_____运动(前两空选填“前”或“后”),其原因是_______(选填“气体”或“液体”)具有惯性。
【答案】 前 后 液体
【详解】[1][2][3]当车开动时,液体由于惯性要保持原来的静止状态,故液体相对车向后运动,故会将气泡挤向前方;刹车时,液体由于惯性要保持原来的运动状态,继续向前运动,所以会将气泡挤向后方。
16.(2022·江西吉安·八年级期末)沿水平方向匀速飞行的轰炸机,要击中地面目标,应在飞到目标________(选填“正上方”、“正上方之前”或“正上方之后”)投弹;假如炸弹投出后,重力突然消失,且忽略空气阻力,则炸弹将________运动(选填“停止”、“匀速直线”或“加速”)。
【答案】 正上方之前 匀速直线
【详解】[1]飞机上的炸弹,应在地面目标正上方之前投出,因为炸弹投出后,由于惯性,还要往前运动。
[2]投出的炸弹所受的重力突然消失,空气阻力忽略了,则所受的外力为0,炸弹将保持原来的运动状态不变,所以会做匀速直线运动。
17.(2020·湖北荆州·八年级期末)如图所示是一起交通事故,两部同向行驶的汽车发生“追尾”,观察汽车A的尾部向上翘起,说明力能使物体发生______:此时,对汽车A中的司机起保护作用的是______(选填“安全气囊”或“汽车头枕”或“安全带”)
【答案】 形变 汽车头枕
【详解】[1][2]汽车A的尾部向上翘起,说明力能够改变物体的形状;在车辆发生追尾时,前面汽车A迅速向前运动,A车中的司机由于惯性会保持原来的运动状态,人会向后倒,此时由于车辆加速的压力都集中在人体脆弱的颈部和头部,而头枕则对此起缓冲作用,保护人体头部。
三、实验题
18.(2023·湖南长沙·八年级月考)小华设计了如图所示的实验装置探究“阻力对物体运动的影响”,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。
(1)实验时每次都要将小车从斜面的同一位置由静止释放,以保证小车到达斜面底端(水平面)时的______相同;
(2)可以看到小车沿木板表面滑行的距离较长,是因为阻力较小,速度减小得较______(填“快”或“慢”);
(3)从实验现象进一步推理,若小车运动时不受阻力,则小车将在水平面上做______;
(4)该实验还用到了______和______的实验方法;
(5)若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端,小明认为仅降低丙图中小车释放时的高度即可,小明的观点______(选填“正确”或“错误”)。
【答案】 初速度 慢 匀速直线运动 转换法 控制变量法 错误
【详解】(1)[1]探究阻力对物体运动的影响,应保持小车在平面上运动时的初始速度相同,方法是每次都将小车从斜面的同一位置由静止释放。
(2)[2]平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动速度减小的越慢,小车运动的就越远。
(3)[3]小车受到的阻力越小,速度减小的越慢,推理可知:若小车运动时不受阻力,速度就不会减小,则小车将在水平面上做匀速直线运动。
(4)[4][5]每次实验都要使小车在平面上运动时的初始速度相同,应用了控制变量法;小车受到的阻力大小通过小车在平面上运动的距离来比较,应用了转换法。
(5)[6]仅降低丙图中小车释放时的高度,那么图丙中小车运动到平面上时的初始速度与图甲、图乙就不再相同,不能得出阻力对物体运动影响的准确结论,是错误的。
19.(2023·湖南长沙·八年级月考)两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确。
(1)使小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验,实验现象如图所示;
①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下,目的是使小车每次到达水平面时______相同;
②根据实验现象可以得出:小车受到的阻力越小,运动的距离越远;
(2)十六世纪末,伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去。如图是伽利略的实验和推理示意图,属于推理的是______(选填“甲”或“乙”);
(3)后来,笛卡尔进一步完善了伽利略的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初,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?______。
【答案】 初速度 甲 见解析
【详解】(1)①[1]为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下。
(2)[2]如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去,说明物体运动不需要力来维持。图乙是伽利略的实验示意图,图甲是伽利略的推理示意图。
(3)[3]笛卡尔的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动,笛卡尔的观点中没有提到静止物体的运动规律。苏科版八年级下册
第九章《力与运动》
9.2牛顿第一定律
【知识梳理】
一、牛顿第一定律
1.探究阻力对物体运动的影响的实验
如图,给水平桌面铺上粗糙不同的物体,让小车自斜面同一位置从静止开始滑下。观察小车从同一高度滑下后,在不同表面运动的距离。
(1)三次实验小车都从同一位置滑下的目的是:保证小车开始沿着平面运动的速度相同。
(2)实验现象:在小车具有相同初速度的情况下,桌面越光滑,阻力越小,小车在桌面上滑行的距离越长。
(3)实验得出结论:在同样条件下,支持面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,小车运动的路程越长。
(4)理想化推理:在理想情况下,如果小车在绝对光滑的平面上运动,即不受任何阻力作用,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
(5)本实验所使用的方法:
①理想实验法:即在实验的基础上,进行理想化推理。
②控制变量法:控制小车开始沿着平面运动的速度相同。
③转换法:通过小车在平面上运动的距离反映小车受到的阻力大小。
2.牛顿第一定律
(1)牛顿总结了伽利略、笛卡儿等人的研究成果,得出了牛顿第一定律,其内容是: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。
(2)说明:
①牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的,且经受住了实践的检验,所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是,世界上并没有不受力的物体,因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。
②牛顿第一定律的内涵:物体受到的一切力都消失后,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体接下来都将保持力消失瞬间的运动状态做匀速直线运动。
③牛顿第一定律表明:物体的运动不需要力来维持。
二、惯性
1.定义:一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质,物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
2.说明:惯性是物体的一种固有属性。一切物体在任何情况下都有惯性,惯性大小只与物体的质量有关,与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。
3.对惯性的理解:表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度,当物体不受力或受到平衡力时,惯性表现为物体保持其运动状态不变,即保持静止或匀速直线运动;当物体受到非平衡力时,惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度,惯性越大,物体的运动状态越难改变。
4.惯性的利用和防范
事例
惯性的利用 跳远前助跑;洗衣机脱水;拍打衣服上的灰尘;撞击锤柄,使锤头紧套在锤柄上;打夯等。
惯性带来的危害的防范 系安全带;汽车座椅的头枕;汽车的安全气囊;开车时保持车距;乘公交时拉好手环;易碎品周围垫塑料泡沫;自行车拐弯要减速,防止摔倒等。
【易错点】
1.惯性不是力的作用,只能用“具有”、“由于”、“因为”搭配表达,不能用“受到惯性”、“惯性作用”、“惯性力”等表达。
2.惯性体现改变物体运动状态的难易程度,不仅体现在改变运动快慢的难易程度上,也体现在改变运动方向的难易程度上。例如,战斗机在近距离格斗时,都要抛掉副油箱以增加灵活性,避免中弹。
3.惯性大不仅体现在惯性越大,减速越困难,也体现在惯性越大,加速越困难。例如,车越重,不仅刹车越困难,加速也越慢。
4.物体若在某一方向不受力,那么物体在这一方向上将保持静止或匀速直线运动状态。例如,人在行驶的车上跳起,在竖直方向受到重力,在水平方向不受力,那么人将保持与车相同的水平速度,下落在起跳点。
【规律总结】
利用惯性知识分析生活中惯性现象的思路
1.观察情景中都有哪些物体。
2.分清哪个物体受到了外力,运动状态发生了改变,哪个物体运动状态保持不变。
3.若运动状态改变的物体是减速,则运动状态保持不变的物体将相对向前运动,若运动状态改变的物体是加速,则运动状态保持不变的物体将相对向后运动。
例如,站在行驶的公交车上的人,当车突然刹车时,车减速,人的脚受到车地板的摩擦力随着车一起减速,人的上半身保持原来的运动速度将相对于车向前运动。
4.若情景中有多个运动状态保持不变的物体,则哪个惯性大,哪个更能保持原有运动状态不变,惯性小的物体将相对于惯性大的物体向相反方向运动。
例如,一辆正在行驶的装满水的罐车,水中有一个气泡,当车突然刹车时,水和气泡将保持原有运动状态相对于车向前运动,但水的质量大于气泡的质量,那么水更能保持原有的运动状态,气泡将被水挤到车的后方。
【典例分析】
1.(2023·湖南长沙·八年级月考)关于牛顿第一定律和惯性,下列说法错误的是( )
A.牛顿第一定律不可能用实验直接验证
B.牛顿第一定律是公认的物理学基本定律之一
C.撞击锤柄下端使锤头套紧在锤柄上,是利用锤头的惯性
D.短跑运动员冲过终点后,不能立刻停下,说明物体的速度越大则惯性越大
2.有一架飞机沿水平向右做匀速直线运动,每隔1秒钟从飞机上轻轻释放一只小球,当三只小球落下但均未落至地面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空中的排列情况应是图中的( )
A. B. C. D.
3.(2022·湖南益阳·自主招生)如图所示,绳子吊着小球从A点释放,小球会摆动到B点再摆动到C点,再从C点摆回A点,来回摆动数次。假如小球摆到BC间某点时一切外力突然消失,则小球的状态是( )
A.静止 B.匀速直线运动 C.圆周运动 D.减速运动
【夺冠训练】
一、单选题
1.(2021·四川巴中·八年级期中)下列关于牛顿第一定律的说法,正确的是( )
A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止或匀速直线运动状态
B.牛顿第一定律是实验得出的,因此可以实验证明
C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此物体只在不受外力时才有惯性
D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了力的本质是改变运动状态的
2.(2021·江苏盐城·八年级期中)竖直上抛一个小球,到达最高点时如果受到的力都消失,则( )
A.保持静止 B.做匀速直线运动 C.向下运动 D.无法确定
3.(2022·山东淄博·八年级期末)关于惯性,以下说法正确的是( )
A.高速公路严禁超速,是因为速度越大惯性越大
B.行驶中的公交车紧急刹车瞬间,若其受的力全部消失,则车会静止
C.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是由于受到惯性的作用
D.百米赛跑运动员到达终点不能马上停下来,是由于运动员具有惯性
4.(2020·河北石家庄·八年级期末)如图所示,在一辆放在水平地面上的表面光滑的小车上(小车足够长),有两个质量不同的小球和(m1>m2),随车一起沿水平方向向右匀速运动,如果不考虑空气阻力,且车身足够长,当车子突然停止,这两个小球将( )
A.一起向右运动,且的速度大于的速度
B.一起向左运动,且的速度大于的速度
C.一起向右运动,且的速度等于的速度
D.一起向右运动,并速度越来越小最终停止运动
5.(2022·河南郑州·八年级期末)日常生活中,处处有物理。下列分析正确的是( )
A.小朋友荡秋千到最高点时受到的外力突然全部消失,他将保持静止状态
B.竖直向上抛出的篮球达到最高点时,受到平衡力的作用
C.鸡蛋碰石头,鸡蛋碎了,说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力
D.短跑运动员冲过终点后,不能立刻停下,说明物体的速度越大惯性越大
6.(2022·贵州安顺·八年级期末)关于惯性,以下说法正确的是( )
A.高速公路严禁超速,是因为速度越大惯性越大
B.百米赛跑运动员到达终点不能立即停下来,是由于运动员具有惯性
C.行驶中的公交车紧急刹车瞬间,若其所受的力全部消失,则车会静止
D.行驶中的公交车紧急刹车时,乘客会向前倾,是由于受到惯性的作用
7.(2022·山东济南·八年级期末)加速竖直上升的气球下端用绳子拴着一个小石块,当绳子突然断了以后,如果石块受到的一切外力同时消失,那么它将( )
A.竖直向上做匀速直线运动 B.先减速上升,后加速下降
C.立刻停在空中静止不动 D.立刻向下加速运动
8.(2021·四川宜宾·八年级期末)惯性在日常生活中有很多的应用,下列关于惯性的说法中正确的是( )
A.撞击锤柄的下端可以紧固锤头是利用了物体的惯性
B.运动员助跑以提高跳远成绩是因为运动员受到惯性的作用
C.司机系上安全带可以减小惯性
D.高速行驶的列车很难停下来,说明物体速度越大惯性越大
9.(2020·甘肃平凉·八年级期末)人们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害。下列属于防止惯性带来危害的是( )
A.拍打衣服,把灰尘拍去 B.将足球射入球门
C.公路上汽车限速行驶 D.跳远时快速助跑
10.(2022·安徽六安·八年级期中)秋千荡到最高点时,如果受到的力全部消失,下列现象可能会发生的是( )
A.继续来回摆动B.做匀速直线运动
C.保持静止状态D.做匀速圆周运动
11.(2020·辽宁葫芦岛·八年级期末)沿东西方向向前直线行驶的车内,小明给小芳连拍两张照片如图所示,发现照片中的广州塔发生了移动,杯子里的水溢了出来,拍照过程中车可能( )
A.向东加速 B.向西加速 C.向东减速 D.向西减速
二、填空题
12.(2022·广东中山·八年级期中)如图所示,用细线拴一块橡皮甩起来,使橡皮绕手做匀速圆周运动,此时橡皮的运动状态______(填“发生”或“不发生”)改变,橡皮受到______(填“平衡”或“非平衡”)力的作用。如果这时橡皮所受所有的力都突然消失,橡皮将做______运动。
13.(2021·贵州六盘水·八年级期中)如图所示,一钢球从四分之一圆槽的顶端滑下,若滑到最低点(O点)时钢球受到的一切外力同时消失,则钢球将沿 _____(选填“1”“2”“3”或“4”)的路线运动。
14.(2022·江苏南京·八年级期中)如图所示,小凯用尽全力也没拉动一头大水牛,下列说法正确的是_______【只填序号】。
A.小凯对牛的拉力小于牛对小凯的拉力 B.小凯对牛的拉力等于水牛受到的静摩擦力
C.大水牛没有受到拉力的作用 D.地面对小凯的摩擦力方向水平向左
若在绳子被拉断的瞬间,所有的力都消失,则小凯将_______(选填“向前摔倒”“向后摔倒”“保持原有姿势不动”或“无法判定”)。
15.(2022·广东揭阳·八年级期中)运输液体货物的槽车,液体上有气泡,如图所示,当车开动时,气泡将向______运动;刹车时,气泡将向_____运动(前两空选填“前”或“后”),其原因是_______(选填“气体”或“液体”)具有惯性。
16.(2022·江西吉安·八年级期末)沿水平方向匀速飞行的轰炸机,要击中地面目标,应在飞到目标________(选填“正上方”、“正上方之前”或“正上方之后”)投弹;假如炸弹投出后,重力突然消失,且忽略空气阻力,则炸弹将________运动(选填“停止”、“匀速直线”或“加速”)。
17.(2020·湖北荆州·八年级期末)如图所示是一起交通事故,两部同向行驶的汽车发生“追尾”,观察汽车A的尾部向上翘起,说明力能使物体发生______:此时,对汽车A中的司机起保护作用的是______(选填“安全气囊”或“汽车头枕”或“安全带”)
三、实验题
18.(2023·湖南长沙·八年级月考)小华设计了如图所示的实验装置探究“阻力对物体运动的影响”,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。
(1)实验时每次都要将小车从斜面的同一位置由静止释放,以保证小车到达斜面底端(水平面)时的______相同;
(2)可以看到小车沿木板表面滑行的距离较长,是因为阻力较小,速度减小得较______(填“快”或“慢”);
(3)从实验现象进一步推理,若小车运动时不受阻力,则小车将在水平面上做______;
(4)该实验还用到了______和______的实验方法;
(5)若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端,小明认为仅降低丙图中小车释放时的高度即可,小明的观点______(选填“正确”或“错误”)。
19.(2023·湖南长沙·八年级月考)两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确。
(1)使小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验,实验现象如图所示;
①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下,目的是使小车每次到达水平面时______相同;
②根据实验现象可以得出:小车受到的阻力越小,运动的距离越远;
(2)十六世纪末,伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去。如图是伽利略的实验和推理示意图,属于推理的是______(选填“甲”或“乙”);
(3)后来,笛卡尔进一步完善了伽利略的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初,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?______。