1.运用实验加推理的方法,得出牛顿第一定律
2.了解力和运动之间的关系
3.掌握惯性定律及其应用
1. 牛顿第一定律:一切物体在___________的时候,总保持___________或___________。
(1)原来处于静止状态的物体,当一切外力都消失时,物体仍保持静止状态。
(2)处于运动状态的物体,当一切外力都消失时,物体保持不受力瞬间的运动方向和速度大小做匀速直线运动。
2. 牛顿第一定律是在___________上,通过___________概括出来的。
3. 力不是维持物体运动的原因,而是___________的原因。
(1)惯性:物体保持___________或___________的性质。一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质。
(2)惯性是一切物体的___________,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。惯性与物体的运动状态无关、与运动速度无关,与物体的___________有关。
(3)牛顿第一定律与惯性的关系
区别 牛顿第一定律是描述物体不受外力时所遵循的运动规律,是有条件的,即只有物体在不受外力时才适用;而惯性是物体的一种属性,与物体是否受力、运动状态等一切外在因素无关,任何时候都存在。
联系 因为物体有惯性,所以在不受外力时才能保持匀速直线运动状态或静止状态,因此牛顿第一定律又称为惯性定律。
例1-1.在足球比赛中,一前锋队员面对对方的守门员,用脚轻轻地将球一挑,足球在空中划过一道弧线进入球门。若不计空气阻力,使足球在空中飞行时运动状态发生变化的施力物体是( )
A.前锋队员 B.地球 C.守门员 D.足球
例1-2.在学习“物体运动状态改变的原因”时,老师做了如图所示的实验:具有一定速度的钢珠在水平面上能沿直线AB运动;如果在它的运动路径旁放一磁体,钢珠的运动路径将变成曲线AC。对该实验的理解,正确的是( )
A.用玻璃球代替钢珠也能达到实验目的
B.钢珠沿直线AB运动时不受任何外力作用
C.钢珠沿曲线AC运动时运动状态保持不变
D.实验说明力是改变物体运动状态的原因
例1-3.如图所示,物体A从光滑的斜面上滑到光滑的水平面上,在水平面上运动时,物体在a、b、c三点的速度大小关系是( )
A.va>vb>vc B.va例1-4.如图所示为掷出的实心球的运动轨迹,若当实心球在最高点时所受的外力全部消失,实心球将( )
A.保持静止状态 B.向上做匀速直线运动
C.水平向右做匀速直线运动 D.竖直向下做加速直线运动
例1-5.练习移动射击时,竖直安装并固定一圆形靶,靶的水平和竖直直径将靶面分成四个区域,如图所示。当水平向右平行于靶面运动的汽车经过靶时,车上的运动员将枪口对准靶心并立即射击,子弹可能落在( )
A.I区 B.II区 C.III区 D.IV区
例1-6.物体在重力、支持力的作用下沿水平面向右做加速直线运动,假设在运动过程中所受的所有力突然消失,物体将( )
A.向右沿水平方向做匀速直线运动
B.向右沿水平方向减速运动直至停止
C.向下做匀速直线运动
D.向右沿水平方向做加速直线运动
例1-7.如图所示,将小球从A点由静止释放,运动到C点时,若一切外力全部消失,则小球会沿 (填字母)路线继续运动,你判断的依据是 ; 若当小球滚至右侧最高点时,撤去所有外力,它将 。
例1-8.“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料,小车自斜面顶端由静止开始滑下,比较小车在水平面运动的距离”,如图所示。伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验,并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律。请回答下列问题:
(1)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一高度处由静止自由下滑,这样做的目的是 。
(2)三次实验中,小车在 表面上停止得最慢,是因为小车在该表面受到的阻力最小。
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑(小车不受阻力),则小车会在水平面上做 运动。
1.不同阻力对物体运动的影响相同吗 利用如图所示的装置做实验,然后经过合理的推理,我们就可以回答这个问题。要确保实验成功,下列关于三次实验的一些描述错误的是( )
毛巾表面 棉布表面 木板表面
A、所用的斜面是相同的 B、所用的小车是相同的
C、水平表面的粗糙程度是不同的
D、小车从斜面上下滑的高度不同
2.一个苹果挂在枝头a处,处于静止状态。假定某一时刻苹果所受外力都消失了,用频闪照相(每隔0.2s拍摄一次)的方法记录下苹果的运动轨迹(黑色圆点代表苹果),图中能正确描述所有力消失后,苹果运动轨迹的是( )
A B C D
3.将小球竖直向上抛出后,每隔上0.1秒的位置如图所示。假设小球运动至甲处时,所受所有外力都消失,则推测小球从甲处开始,其运动情况及每隔0.1秒的位置正确的是( )
A.A B.B C.C D.D
4.质量为M的滑块甲和质量为m的滑块乙(M>m),先后从同一光滑斜面的相同高度处由静止滑下,然后沿同一光滑水平面继续运动。假设水平面足够长,那么两个滑块在光滑水平面上运动的过程中,它们之间的距离将( )
A.逐渐变长 B.逐渐变短 C.保持不变 D.以上情况都有可能
5.若小球在运动过程中只受到力F的作用,且运动过程中力F始终保持不变,则小球的运动轨迹(用虚线表示)不可能是图中的( )
A B C D
【提示】(1)当力的方向和物体的运动方向相同时,力使物体的速度 。
(2)当力的方向和物体的运动方向相反时,力使物体的速度 。
(3)当力的方向和物体运动的方向成某一夹角时,力将改变物体的运动 (有时也同时会改变物体速度的大小),物体做 运动。
【变式】小球在运动过程中只受到力F的作用,且运动过程中力F始终保持不变,则小球的运动轨迹(用虚线表示)不可能是图 中的( )
A B C D
6.“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)伽利略通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点的方向,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? 。
7.语馨同学和小娟同学在观摩一次自行车比赛中,看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图所示。
(1)骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?语馨提出了疑问。一旁的小娟说:“要想转弯,必须受力。身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。”语馨觉得小娟“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为 。
(2)我们平时骑自行车转弯时,身体的倾斜没有这么明显。可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?且靠内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显。使骑行的自行车转弯的力的大小,可能与哪些因素有关呢?语馨和小娟提出了两种猜想。
猜想一:可能与骑行的速度有关;
猜想二:可能与圆弧形跑道的半径有关。
接着,语馨和小娟一起设计实验,并在实验室里通过实验验证猜想一。
把半径为0.5m的半圆轨道(左端连着横杆)通过杠杆在O点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动),轨道置于压力传感器上时,传感器示数为1N。让质量为30g的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下。如图所示,观察、记录每次压力传感器达到的最大示数(注:小钢球到达最低点时的示数最大),记录如下表。
小钢球初始位置 A B C
距压力传感器高度/m 0.5 0.4 0.3
压力传感器达到的最大示数/N 1.90 1.78 1.66
该实验可以得出的结论是 。
若要验证猜想二,从控制变量角度考虑,需对上述实验进行哪两项改变?(不考虑小钢球与轨道之间的摩擦)① ;
② 。
实验后,她俩在与同学们的交流中,有了新的猜想:使骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。于是,她俩又展开了后续实验探究……
1、物体保持 状态或 状态的性质称为惯性。因此,牛顿第一定律又被称为惯性定律。
2、惯性是一切物体的属性。无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。
3、惯性大小只与物体的 有关
例2-1.惯性是物体的一种性质,下列说法正确的是( )
A、物体运动状态改变时才有惯性
B、物体速度越大,惯性也越大
C、静止或匀速运动的物体没有惯性
D、物体受力或不受力时都具有惯性
例2-2.牛顿第一定律指出,惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。图中惯性最大的物体是( )
A.奔跑的小朋友 B.静止的磁悬浮列车
C.飞奔的猎豹 D.漂浮的氢气球
例2-3.如图所示,将木块放在小车上,同小车一起向右做匀速直线运动(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A.以小车为参照物,木块是运动的
B.小车速度越大,惯性越大
C.向右运动过程中突然刹车,木块会继续向右运动
D.木块的重力与小车对木块的支持力是一对相互作用力
例2-4.如图所示为俄罗斯世界杯葡萄牙队对阵西班牙队比赛中C罗的那脚精彩绝伦的任意球。关于这个“任意球”下列说法错误的是( )
A.球能在空中飞行是受到惯性的作用
B.以球门为参照物,射向球门的球是运动的
C.运动员对足球施加力的同时也受到了足球对他的反作用力
D.足球在运动员力的作用下由静止变为运动,说明力能改变物体的运动状态
例2-5.驾驶员进行驾驶技能比赛时,可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上(如图所示),驾驶员突然刹车时,杯中水可能发生的情况是( )
A.仍保持水平 B.将向前溢出
C.将向后溢出 D.会溢出,但不能确定溢出方向
例2-6.关于惯性,下列四个现象对应的说法正确的是( )
A.拍打衣服,灰尘脱落,说明衣服有惯性
B.子弹离开枪膛,仍能向前飞行,说明子弹有惯性
C.汽车突然快速启动,车上的人会向后倾,说明汽车有惯性
D.运动员将足球顶出去,足球继续运动,说明运动员有惯性
例2-7.小刚同学放学回家的路上,脚被石块绊了一下,身子向前跌倒(图甲)。继续行走一会儿,不小心脚踩到一块西瓜皮,身子向后摔倒(图乙)。对这两种情景,下列解释合理的是( )
A.图甲、乙两种情景中,小刚脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
B.图甲、乙两种情景中,小刚上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
C.图甲情景中,小刚上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态;图乙情景中,小刚脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
D.图甲情景中,小刚脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态;图乙情景中,小刚上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
1.下列现象中,不能用惯性解释的是( )
A、百米赛跑的运动员跑到终点后不能立即停下
B、用力拍衣服,衣服上的灰尘掉下来
C、敲打花盆,鉴别花盆质量的好坏
D、人走路被石头绊一下,身体向前倾斜
2.下列事例中属于利用惯性的一组是( )
①汽车行驶时,司机系着安全带
②火车进站前,撤去动力,仍能进站
③上岸后的鸭子抖动翅膀,把身上的水抖掉
④冰壶比赛中,运动员将冰壶推出,冰壶在冰面上继续向前运动
A、②③④ B、①③④ C、①②④ D、①②③
3.如图所示,一氢气球吊着一重物以1 m/s的速度匀速竖直上升,在上升过程中,吊物体的绳子突然断了,则在绳子断开后,物体将( )
A、立即下落,且速度越来越大
B、先上升一段距离,再下落
C、立即下落,且速度越来越小
D、由于惯性,物体以1m/s的速度匀速上升
4.下面给出了几种事例,涉及了惯性知识且利用惯性的是 。(填序号)
①从树上掉下的苹果
②司机为节省燃油,在汽车进站时,提前关闭油门
③锤头松了,把锤柄的一端在物体上撞击几下
④绕地球做圆周运动的人造卫星
⑤跳远运动员都要助跑一段距离才起跳
⑥拍衣服上灰尘时,抖几下衣服
⑦公共汽车的司机,时常提醒乘客扶住车的扶手,待车停稳后再下车
5.一辆静止在公路上的吊车如图所示,可以启动车辆,在向左匀速行驶过程中吊钩的状态应该是( )
A. B. C. D.
6.大游轮向东匀速直线行驶,小金面朝游轮前进方向,在游轮上的 A 位置竖直向上起跳, 落下时的位置在(不计空气阻力)( )
A. A 位置的东侧 B. A 位置的西侧 C. A 位置 D. 以上三种情况都有可能
7.在小车上竖直放置一个小木块,如果要发生如图甲、乙所示的现象,小车应该如何运动?请你设计实验方案
(1)要使木块按甲图的情况倾倒,小车的运动是 ;
(2)要使木块按乙图的情况倾倒,小车的运动是 。
21.运用实验加推理的方法,得出牛顿第一定律
2.了解力和运动之间的关系
3.掌握惯性定律及其应用
1.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 。
(1)原来处于静止状态的物体,当一切外力都消失时,物体仍保持静止状态。
(2)处于运动状态的物体,当一切外力都消失时,物体保持不受力瞬间的运动方向和速度大小做匀速直线运动。
2.牛顿第一定律是在 大量实验事实的基础 上,通过 推理 概括出来的。
3.力不是维持物体运动的原因,而是 改变物体运动状态 的原因。
1.惯性:物体保持 匀速直线运动状态 或 静止状态 的性质。一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质。
2.惯性是一切物体的 属性 ,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。惯性与物体的运动状态无关、与运动速度无关,与物体的 质量 有关。
3.牛顿第一定律与惯性的关系
区别 牛顿第一定律是描述物体不受外力时所遵循的运动规律,是有条件的,即只有物体在不受外力时才适用;而惯性是物体的一种属性,与物体是否受力、运动状态等一切外在因素无关,任何时候都存在。
联系 因为物体有惯性,所以在不受外力时才能保持匀速直线运动状态或静止状态,因此牛顿第一定律又称为惯性定律。
例1-1.(2022八上·鄞州期中)在足球比赛中,一前锋队员面对对方的守门员,用脚轻轻地将球一挑,足球在空中划过一道弧线进入球门。若不计空气阻力,使足球在空中飞行时运动状态发生变化的施力物体是( )
A.前锋队员 B.地球 C.守门员 D.足球
【答案】B
【知识点】力与运动的关系
【解析】【分析】根据力与运动的关系分析判断。
【解答】如果不计空气阻力,那么在空中飞行时的足球只受重力作用,从而使足球在向前运动的同时向下运动,即运动轨迹为曲线,则导致足球运动状态发生改变的施力物体为地球。
故选B。
例1-2.在学习“物体运动状态改变的原因”时,老师做了如图所示的实验:具有一定速度的钢珠在水平面上能沿直线AB运动;如果在它的运动路径旁放一磁体,钢珠的运动路径将变成曲线AC。对该实验的理解,正确的是( )
A.用玻璃球代替钢珠也能达到实验目的
B.钢珠沿直线AB运动时不受任何外力作用
C.钢珠沿曲线AC运动时运动状态保持不变
D.实验说明力是改变物体运动状态的原因
【答案】D
【知识点】力的作用效果;力与运动的关系
【解析】【分析】(1)物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性;
(2)铁磁性物质在磁场中会受力磁力的作用;
(3)物体运动状态的改变包括:由静止变运动,由运动变静止,速度大小改变或运动方向改变;
(4)根据力与运动的关系分析判断。
【解答】A.磁体对钢珠会产生引力的作用,而对玻璃球没有吸引力,故A错误;
B.钢珠沿直线AB运动时会受到磁体产生的引力,故B错误;
C.钢珠沿曲线AC运动时运动方向和速度不断改变,即运动状态不断改变,故C错误;
D.实验说明力是改变物体运动状态的原因,故D正确。
故选D。
例1-3.如图所示,物体A从光滑的斜面上滑到光滑的水平面上,在水平面上运动时,物体在a、b、c三点的速度大小关系是( )
A.va>vb>vc B.va【答案】D
【知识点】牛顿第一定律
【解析】【分析】根据牛顿第一运动定律分析判断。
【解答】物体A从光滑的斜面上滑到光滑的水平面上,由于它受到的阻力为零,即在水平方向上物体不受外力,那么它将在水平面上做匀速直线运动,因此a、b、c三点的速度相同。
故选D。
例1-4.(2022八上·宁海期中)如图所示为掷出的实心球的运动轨迹,若当实心球在最高点时所受的外力全部消失,实心球将( )
A.保持静止状态 B.向上做匀速直线运动
C.水平向右做匀速直线运动 D.竖直向下做加速直线运动
【答案】C
【知识点】惯性
【解析】【分析】根据惯性的知识分析判断。
【解答】根据图片可知,当实心球到达最高点时,它在竖直方向上的速度为零,而水平方向上速度不为零。如果此时受到的外力全部消失,那么由于惯性,它会保持原来的运动状态,即保持原来的运动速度和方向做匀速直线运动,也就是水平向右做匀速直线运动。
故选C。
例1-5.(2022八上·慈溪期中)练习移动射击时,竖直安装并固定一圆形靶,靶的水平和竖直直径将靶面分成四个区域,如图所示。当水平向右平行于靶面运动的汽车经过靶时,车上的运动员将枪口对准靶心并立即射击,子弹可能落在( )
A.I区 B.II区 C.III区 D.IV区
【答案】B
【知识点】惯性
【解析】【分析】物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性;重力的方向是竖直向下的,结合力是改变物体运动状态的原因分析判断。【解答】汽车向右平行于靶面运动,车上的运动员枪口对准靶心并立即射击,子弹射出后由于惯性继续向右运动,又由于受到重力作用,向下运动,所以子弹会射向靶面的右下方,即II区。
故选B。
例1-6.(2022八上·慈溪期中)物体在重力、支持力的作用下沿水平面向右做加速直线运动,假设在运动过程中所受的所有力突然消失,物体将( )
A.向右沿水平方向做匀速直线运动
B.向右沿水平方向减速运动直至停止
C.向下做匀速直线运动
D.向右沿水平方向做加速直线运动
【答案】A
【知识点】牛顿第一定律
【解析】【分析】根据牛顿第一运动定律分析判断。
【解答】物体在重力、支持力的作用下沿水平面向右做加速直线运动,假设在运动过程中所受的所有力突然消失,此时它将保持消失时刻的运动状态不变,即保持那个时刻物体的运动方向和速度做匀速直线运动,也就是向右沿水平方向做匀速直线运动。
故选A。
例1-7.如图所示,将小球从A点由静止释放,运动到C点时,若一切外力全部消失,则小球会沿 (填字母)路线继续运动,你判断的依据是 ; 若当小球滚至右侧最高点时,撤去所有外力,它将 。
【答案】b;物体不受外力时将保持原来的运动状态不变;静止
【知识点】牛顿第一定律
【解析】【分析】根据牛顿第一运动定律可知,当物体不受外力作用时,将保持静止状态或匀速直线运动状态,据此分析解答。
【解答】(1)根据图片可知,当小球运动到C点时,它的运动方向沿b方向。如果此时一切外力全部消失,那么小球会保持C点时的运动方向和速度做匀速直线运动,故选b。
(2)若小球到达右侧最高点时,此时它的速度为零。如果此时撤去所有外力,那么它将保持这个点时的状态不变,即保持静止状态。
例1-8.(2022八上·鄞州期中)“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料,小车自斜面顶端由静止开始滑下,比较小车在水平面运动的距离”,如图所示。伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验,并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律。请回答下列问题:
(1)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一高度处由静止自由下滑,这样做的目的是 。
(2)三次实验中,小车在 表面上停止得最慢,是因为小车在该表面受到的阻力最小。
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑(小车不受阻力),则小车会在水平面上做 运动。
【答案】(1)使小车运动到水平面时的初速度相同
(2)木板
(3)匀速直线
【知识点】力与运动的关系
【解析】【分析】(1)小车到达水平面时的速度与它在斜面上的高度有关 ,即高度越大,它到达水平面时的速度越大;
(2)小车的速度减小的越慢,在水平面上运动的时间越长,即最终运动的路程最长;
(3)如果小车不受阻力,那么它的速度就不会减小,即在水平面上永远不停的运动下去,据此分析解答。
【解答】(1)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一高度处由静止自由下滑,这样做的目的是使小车运动到水平面时的初速度相同。
(2)三次实验中,小车在模板表面上运动的距离最长,停止得最慢,是因为小车在该表面受到的阻力最小。
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑(小车不受阻力),则小车会在水平面上做匀速直线运动。
1.不同阻力对物体运动的影响相同吗 利用如图所示的装置做实验,然后经过合理的推理,我们就可以回答这个问题。要确保实验成功,下列关于三次实验的一些描述错误的是( )
毛巾表面 棉布表面 木板表面
A、所用的斜面是相同的
B、所用的小车是相同的
C、水平表面的粗糙程度是不同的
D、小车从斜面上下滑的高度不同
【答案】D 【解析】在探究力和运动的关系,需使小车到达水平面时的速度相同,水平面对小车的摩擦阻力不同,应该保持同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下。
【分析】此题主要考查了阻力对物体运动影响即牛顿第一定律的得出实验,在此实验中一定要注意为使小车得到相同的初速度,需使小车从同一高度沿斜面滑下。要知道为什么要使用不同的平面。要知道牛顿第一定律不能由实验直接验证。
【详解】在实验中,为能探究出阻力对小车的运动影响,应保证小车到达水平面时的速度相同,应该保持同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,AB说法正确,不符合题意;D说法错误,符合题意;需让小车在粗糙程度不同的表面上运动,才能探究力和运动的关系,C说法正确,不符合题意。
2.一个苹果挂在枝头a处,处于静止状态。假定某一时刻苹果所受外力都消失了,用频闪照相(每隔0.2s拍摄一次)的方法记录下苹果的运动轨迹(黑色圆点代表苹果),图中能正确描述所有力消失后,苹果运动轨迹的是( )
A B C D
【解析】根据牛顿第一定律可知,当物体不受任何外力作用时,仍保持原来的运动状态。
【分析】本题考查牛顿第一定律的应用,属于基础题。
【详解】因为苹果处于静止状态,因此当一切外力都消失后,仍保持原来的静止状态,因此拍到苹果的运动轨迹为一个点,故A正确,BCD错误。故选:A。
3.(2022·温州)将小球竖直向上抛出后,每隔上0.1秒的位置如图所示。假设小球运动至甲处时,所受所有外力都消失,则推测小球从甲处开始,其运动情况及每隔0.1秒的位置正确的是( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【知识点】牛顿第一定律
【解析】【分析】根据牛顿第一运动定律分析即可。【解答】由图可知,小球运动至甲处以前,速度大于其上方位置的速度,方向竖直向上。当所受所有外力都消失后,由牛顿第一运动定律可知,小球将以甲处的速度竖直向上做匀速直线运动,故B正确,A、C、D错误。故选B。
4.质量为M的滑块甲和质量为m的滑块乙(M>m),先后从同一光滑斜面的相同高度处由静止滑下,然后沿同一光滑水平面继续运动。假设水平面足够长,那么两个滑块在光滑水平面上运动的过程中,它们之间的距离将( )
A.逐渐变长 B.逐渐变短 C.保持不变 D.以上情况都有可能
【解答】解:滑块M、m先后从同一光滑斜面的同一高度下滑,则滑块M、m到达水平面上时的速度相等;然后沿同一光滑水平面继续运动,光滑平面不受摩擦力,则两滑块均做匀速直线运动,由于速度相等,相同时间内通过的路程相等,所以它们之间的距离将保持不变。【 故选:C。
5.若小球在运动过程中只受到力F的作用,且运动过程中力F始终保持不变,则小球的运动轨迹(用虚线表示)不可能是图中的( )
A B C D
【提示】(1)当力的方向和物体的运动方向相同时,力使物体的速度 。
(2)当力的方向和物体的运动方向相反时,力使物体的速度 。
(3)当力的方向和物体运动的方向成某一夹角时,力将改变物体的运动 (有时也同时会改变物体速度的大小),物体做 运动。
【变式】小球在运动过程中只受到力F的作用,且运动过程中力F始终保持不变,则小球的运动轨迹(用虚线表示)不可能是图 中的( )
A B C D
【答案】【例题】D 【提示】(1)增大 (2)减小 (3)方向 曲线 【变式】A
【解析】(1)力的作用效果包括:力可以改变物体的形状,力是改变物体运动状态.物体运动状态的改变指的运动方向或运动速度的变化。(2)力没有改变物体的形状,只受一个力的作用改变原来的运动方向进行曲线运动。(3)力没有改变物体的形状,只受一个力的作用改变了运动速度,越来越快。(4)物体只受一个力的作用没有改变物体的形状,也没有改变物体的运动速度或运动方向是不存在的。
【分析】(1)掌握力的两种作用效果:力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态。(2)能根据物体的运动轨迹判断物体的运动状态变化情况。
【详解】【例题】A、如图,小球如果依靠惯性水平向右运动时,再受到一个竖直向下的力的作用,小球进行如图的曲线运动,不符合题意;B、如图,小球如果依靠惯性向右下方直线运动时,再受到一个竖直向上的力的作用,小球进行如图的曲线运动,不符合题意;C、如图,小球如果依靠惯性竖直向下运动时,再受到一个竖直向下的力的作用,小球进行竖直向下的加速运动,不符合题意;D、如图,小球的运动方向、运动速度都没有改变,则应不受力或受力平衡;但小球只受到竖直向上的力的作用,这种现象是不存在的;符合题意。故选D。【提示】(1)当力的方向和物体的运动方向相同时,力使物体的速度增大。(2)当力的方向和物体的运动方向相反时,力使物体的速度减小。(3)当力的方向和物体运动的方向成某一夹角时,力将改变物体的运动方向(有时也同时会改变物体速度的大小),物体做曲线运动。【变式】小球在运动过程中只受到力F的作用,且运动过程中力F始终保持不变,则小球的运动轨迹(用虚线表示)不可能是图3-4-9中的A。
故答案为:【例题】D 【提示】(1)增大 (2)减小 (3)方向 曲线 【变式】A
6.(2020七下·温州月考)“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)伽利略通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点的方向,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? 。
【答案】(1)CAB
(2)没有涉及静止的物体(不受力时)的运动规律
【知识点】牛顿第一定律
【解析】【分析】(1)物体在运动过程中受到的阻力分为空气阻力和摩擦阻力,可以按照有空气阻力→无空气阻力→无空气阻力和摩擦阻力的顺序进行实验和推理即可。
(2)笛卡尔的结论只涉及了运动的物体,而牛顿的定律涉及了运动和静止物体,因此定律更具有普遍意义。
【解答】(1) 伽利略通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: CAB;
(2)相对于“牛顿第一定律”,笛卡尔的观点不足之处为:没有涉及静止的物体(不受力时)的运动规律。
7.(2020八上·余姚期中)语馨同学和小娟同学在观摩一次自行车比赛中,看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图所示。
(1)骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?语馨提出了疑问。一旁的小娟说:“要想转弯,必须受力。身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。”语馨觉得小娟“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为 。
(2)我们平时骑自行车转弯时,身体的倾斜没有这么明显。可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?且靠内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显。使骑行的自行车转弯的力的大小,可能与哪些因素有关呢?语馨和小娟提出了两种猜想。
猜想一:可能与骑行的速度有关;
猜想二:可能与圆弧形跑道的半径有关。
接着,语馨和小娟一起设计实验,并在实验室里通过实验验证猜想一。
把半径为0.5m的半圆轨道(左端连着横杆)通过杠杆在O点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动),轨道置于压力传感器上时,传感器示数为1N。让质量为30g的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下。如图所示,观察、记录每次压力传感器达到的最大示数(注:小钢球到达最低点时的示数最大),记录如下表。
小钢球初始位置 A B C
距压力传感器高度/m 0.5 0.4 0.3
压力传感器达到的最大示数/N 1.90 1.78 1.66
该实验可以得出的结论是 。
若要验证猜想二,从控制变量角度考虑,需对上述实验进行哪两项改变?(不考虑小钢球与轨道之间的摩擦)① ;
② 。
实验后,她俩在与同学们的交流中,有了新的猜想:使骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。于是,她俩又展开了后续实验探究……
【答案】(1)力是改变物体运动状态的原因(其他合理说法也给分)
(2)其他条件相同时,使自行车转弯所需要的力随运动速度的增大而增大(未控制变量不给分);改变圆弧形轨道的半径;让同一小钢球在不同轨道上距压力传感器的同一高度处自由滚下
【知识点】力与运动的关系
【解析】【分析】(1)物体由静止变为运动、由运动变为静止、运动速度变化和运动方向变化,都是运动状态的改变;而力是改变物体运动状态的原因,据此解答;
(2)根据表格数据可知,小球的下落高度越大,经过压力传感器时的速度越大;而压力传感器的示数越大,说明转弯时需要的力越大,据此分析数据得到结论即可;
根据控制变量法的要求可知,要探究转弯力的大小与弧形跑道的半径大小有关,必须控制小球到达传感器时的速度相同而改变轨道的半径,据此分析解答。
【解答】(1)语馨觉得小娟“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为力是改变物体运动状态的原因。
(2)根据表格数据可知,当轨道半径相同时,小球的高度越大,压力传感器的示数越大,因此得到结论:其他条件相同时,使自行车转弯所需要的力随运动速度的增大而增大;
想要验证猜想二,从控制变量的角度考虑,需要做的改变为:
①改变圆弧形轨道的半径;
②让同一小钢球在不同轨道上距压力传感器的同一高度处自由滚下。
1、物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性。因此,牛顿第一定律又被称为惯性定律。
2、惯性是一切物体的属性。无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。
3、惯性大小只与物体的质量有关
例2-1. (2020杭州)惯性是物体的一种性质,下列说法正确的是( )
A、物体运动状态改变时才有惯性
B、物体速度越大,惯性也越大
C、静止或匀速运动的物体没有惯性
D、物体受力或不受力时都具有惯性
【答案】D
【解析】一切物体,不论是运动还是静止、匀速运动还是变速运动,都具有惯性;惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢是没有任何关系的。
【分析】此题考查了惯性的相关知识,解题的关键是熟记“一切物体在任何情况下都具有惯性”并加深理解。
【详解】惯性是物体保持运动状态不变的性质,一切物体在任何情况下都具有惯性,不论是运动还是静止、受力还是不受力、匀速运动还是变速运动。物体都具有惯性,惯性大小只与质量有关。与物体是否受力、物体速度大小无关,故ABC错误,D正确故选:D。
例2-2.牛顿第一定律指出,惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。图中惯性最大的物体是( )
A.奔跑的小朋友 B.静止的磁悬浮列车
C.飞奔的猎豹 D.漂浮的氢气球
【答案】B
【知识点】惯性
【解析】【分析】根据惯性的影响因素分析判断。
【解答】惯性的大小只与物体的质量有关,与其它因素无关。根据图片可知,四个物体中磁悬浮列车的质量最大,则它的惯性最大。
故选B。
例2-3.如图所示,将木块放在小车上,同小车一起向右做匀速直线运动(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A.以小车为参照物,木块是运动的
B.小车速度越大,惯性越大
C.向右运动过程中突然刹车,木块会继续向右运动
D.木块的重力与小车对木块的支持力是一对相互作用力
【答案】C
【知识点】参照物及其选择;力的作用是相互的;惯性
【解析】【分析】(1)如果物体相对参照物的位置发生改变,那么它是运动的;否则,它是静止的。
(2)根据惯性的影响因素判断;
(3)根据惯性的知识判断;
(4)相互作用力的特点:大小相等、方向相反,作用在同一物体和同一直线上。
【解答】A.以小车为参照物,木块的位置保持不变,即木块是静止的,故A错误;
B.小车的惯性只与它的质量大小有关,与速度无关,故B错误;
C.向右运动过程中突然刹车,由于惯性,木块会继续向右运动,故C正确;
D.木块的重力作用在木块上,小车对木块的支持力也作用在木块上,即二者作用在同一物体上,肯定不是相互作用力,故D错误。
故选C。
例2-4.如图所示为俄罗斯世界杯葡萄牙队对阵西班牙队比赛中C罗的那脚精彩绝伦的任意球。关于这个“任意球”下列说法错误的是( )
A.球能在空中飞行是受到惯性的作用
B.以球门为参照物,射向球门的球是运动的
C.运动员对足球施加力的同时也受到了足球对他的反作用力
D.足球在运动员力的作用下由静止变为运动,说明力能改变物体的运动状态
【答案】A
【知识点】参照物及其选择;力的作用效果;惯性
【解析】【分析】(1)惯性是一种性质,而不是力的作用;
(2)如果物体的位置相对参照物的位置发生改变,那么物体是运动的;否则,物体是静止的;
(3)根据物体间力的作用的相互性判断;
(4)运动状态的改变包括:静止变运动,运动变静止,速度大小改变或运动方向改变。
【解答】A.球能在空中飞行是球有惯性,故A错误符合题意;
B.以球门为参照物,射向球门的球相对与球门的位置不断改变,则它是运动的,故B正确不合题意;
C.运动员对足球施加力的同时也受到了足球对他的反作用力,故C正确不合题意;
D.足球在运动员力的作用下由静止变为运动,说明力能改变物体的运动状态,故D正确不合题意。
故选A。
例2-5.驾驶员进行驾驶技能比赛时,可通过“一杯水”来考验驾驶员的行车技术。将一杯水静置在公交车的置物台上(如图所示),驾驶员突然刹车时,杯中水可能发生的情况是( )
A.仍保持水平 B.将向前溢出
C.将向后溢出 D.会溢出,但不能确定溢出方向
【答案】B
【知识点】惯性
【解析】【分析】根据惯性的知识分析判断。
【解答】原来水和杯子一起跟随汽车向前运动,当驾驶员突然刹车时,水杯受到桌面的阻力而减速,而其中的水由于惯性继续保持原来的运动状态继续前进,因此杯中的水会向前溢出。
故选B。
例2-6.关于惯性,下列四个现象对应的说法正确的是( )
A.拍打衣服,灰尘脱落,说明衣服有惯性
B.子弹离开枪膛,仍能向前飞行,说明子弹有惯性
C.汽车突然快速启动,车上的人会向后倾,说明汽车有惯性
D.运动员将足球顶出去,足球继续运动,说明运动员有惯性
【答案】B
【知识点】惯性
【解析】【分析】物体保持运动状态不变的性质叫惯性,根据惯性的知识分析判断。
【解答】A.拍打衣服时,衣服受力运动起来,而灰尘由于惯性保持原来的静止状态,则灰尘脱落,故A错误;
B.子弹离开枪膛,仍能向前飞行,说明子弹有惯性,故B正确;
C.当汽车突然启动时,人的下半身受力向前运动,而上半身由于惯性保持原来的静止状态,因此会向后倾,故C错误;
D.运动员将足球顶出去,足球继续运动,说明足球有惯性,故D错误。
故选B。
例2-7.小刚同学放学回家的路上,脚被石块绊了一下,身子向前跌倒(图甲)。继续行走一会儿,不小心脚踩到一块西瓜皮,身子向后摔倒(图乙)。对这两种情景,下列解释合理的是( )
A.图甲、乙两种情景中,小刚脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
B.图甲、乙两种情景中,小刚上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
C.图甲情景中,小刚上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态;图乙情景中,小刚脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
D.图甲情景中,小刚脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态;图乙情景中,小刚上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
【答案】A
【知识点】惯性
【解析】【分析】根据惯性的知识对两种情景进行分析判断。
【解答】甲:原来小刚的上半身和下半身一起处于运动状态,脚受到石块的阻力,则下半身由运动状态变成静止状态。而由于惯性,它的上半身会继续向前运动,所以会向前跌倒;
乙:原来小刚的上半身和下半身一起处于运动状态,脚踩到西瓜皮后迅速向前移动。由于惯性,它的上半身会继续保持原来的速度,所以他会向后跌倒。
综上所述,在两种情形中,小刚的脚的运动状态改变,而上半身由于惯性保持原来的运动状态,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
1.下列现象中,不能用惯性解释的是( )
A、百米赛跑的运动员跑到终点后不能立即停下
B、用力拍衣服,衣服上的灰尘掉下来
C、敲打花盆,鉴别花盆质量的好坏
D、人走路被石头绊一下,身体向前倾斜
【答案】C
【解析】物体保持运动状态不变的性质叫惯性,据此对各个选项进行分析即可。
【分析】【详解】A、百米赛跑的运动员跑到终点后不能立即停下,是因为人有惯性,故A不合题意;B、用力拍衣服,衣服上的灰尘掉下来,是因为衣服受力改变了位置,而灰尘由于惯性保持原来的静止状态而落下来,故B不合题意;C、敲打花盆,鉴别花盆质量的好坏,利用声音的音调不同,故C符合题意;D、人走路被石头绊一下,身体向前倾斜,是因为人有惯性,故D不合题意。故选C。
2.下列事例中属于利用惯性的一组是( )
①汽车行驶时,司机系着安全带
②火车进站前,撤去动力,仍能进站
③上岸后的鸭子抖动翅膀,把身上的水抖掉
④冰壶比赛中,运动员将冰壶推出,冰壶在冰面上继续向前运动
A、②③④ B、①③④ C、①②④ D、①②③
【答案】A
【解析】【分析】【详解】汽车行驶时,司机系着安全带是为了防止由于惯性造成的伤害;火车进站前,撤去动力,仍能进站,利用了惯性;上岸后的鸭子,振动翅膀,把身上的水抖掉,利用了惯性;比赛中,运动员将冰壶推出,冰壶在冰面上继续向前运动,利用了惯性。故选:A。
3.如图所示,一氢气球吊着一重物以1 m/s的速度匀速竖直上升,在上升过程中,吊物体的绳子突然断了,则在绳子断开后,物体将( )
A、立即下落,且速度越来越大
B、先上升一段距离,再下落
C、立即下落,且速度越来越小
D、由于惯性,物体以1m/s的速度匀速上升
【答案】B
【解析】一切物体都有保持原来运动状态不变的性质叫惯性;地面附近的一切物体都受重力作用,重力的方向竖直向下;结合以上知识判断绳子断开后物体的运动情况。
【分析】本题考查了惯性、运动和力的关系,解答此题时容易忽略物体具有惯性。
【详解】绳子断开前,重物随气球上升,具有1m/s向上的速度;绳子断开后,物体由于惯性会继续向上运动,又因为物体受到重力的作用,则物体上升的速度逐渐减小,速度减小为0后会向下做加速运动,即先上升一段距离再下落。故选:B。
4.下面给出了几种事例,涉及了惯性知识且利用惯性的是 。(填序号)
①从树上掉下的苹果
②司机为节省燃油,在汽车进站时,提前关闭油门
③锤头松了,把锤柄的一端在物体上撞击几下
④绕地球做圆周运动的人造卫星
⑤跳远运动员都要助跑一段距离才起跳
⑥拍衣服上灰尘时,抖几下衣服
⑦公共汽车的司机,时常提醒乘客扶住车的扶手,待车停稳后再下车
【答案】②③⑤⑥
【解析】判断某一现象是否利用了惯性,主要看物体是否在这一现象中由于保持原来运动状态不变的性质而被利用。
【分析】一切物体都具有惯性,有时我们要利用物体的惯性,有时我们要防止惯性带来的危害。平时的学习和生活中多注意哪些现象是利用惯性,哪些是防止惯性带来的危害。
【详解】从树上掉下的苹果受竖直向下的重力作用加速下落,因为力可以改变物体的运动状态,不是利用惯性,①不符合题意;司机为节省燃油,在汽车进站时,提前关闭油门,利用惯性使汽车进站,②符合题意;锤头松了,把锤柄的一端在物体上撞击几下,利用惯性将锤头套紧,③符合题意;绕地球做圆周运动的人造卫星,是力改变了人造卫星的运动状态,不是利用惯性,④不符合题意;跳远运动员都要助跑一段距离才起跳,利用了惯性,⑤符合题意;拍衣服上灰尘时,抖几下衣服,利用惯性抖掉衣服上的灰尘,⑥符合题意;公共汽车的乘务员,时常提醒乘客扶住车的扶手,待车停稳后再下车,可以防止由于惯性给乘客带来的伤害,故⑦不符合题意。因此利用惯性的是②③⑤⑥。
故答案为:②③⑤⑥
5.一辆静止在公路上的吊车如图所示,可以启动车辆,在向左匀速行驶过程中吊钩的状态应该是( )
A. B. C. D.
解:车辆在向左匀速行驶过程中,吊钩由于惯性也保持匀速运动,受力平衡,重力与钢丝绳的拉力方向相反,由于重力的方向竖直向下,所以吊钩的状态应该是在竖直方向上,故B正确。故选:B。
6.(2018·杭州)大游轮向东匀速直线行驶,小金面朝游轮前进方向,在游轮上的 A 位置竖直向上起跳, 落下时的位置在(不计空气阻力)( )
A. A 位置的东侧 B. A 位置的西侧 C. A 位置 D. 以上三种情况都有可能
【答案】 C
【解析】游轮匀速直线运动时,人游轮上竖直向上跳起时,由于惯性仍然保持与游轮相同的运动速度和运动方向,所以会落回原处。故答案为:C。
7.在小车上竖直放置一个小木块,如果要发生如图甲、乙所示的现象,小车应该如何运动?请你设计实验方案
(1)要使木块按甲图的情况倾倒,小车的运动是 ;
(2)要使木块按乙图的情况倾倒,小车的运动是 。
【解答】解:解:甲图:木块与小车一起运动,当向右加速运动或向左减速运动,下端受摩擦力随车加速或减速,木块上端仍保持原来的运动状态,使得木块向左倾倒;
乙图:木块与小车一起运动,当小车突然向左加速或向右减速时,下端受摩擦力随车加速或减速,木块上端仍保持原来的运动状态,使得木块向右倾倒。故答案为:(1)向右加速运动或向左减速运动;(2)向左加速运动或向右减速运动。
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