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第1节 牛顿
第一运动定律
第5章 牛顿运动定律
学习目标 课标解读
1.知道伽利略和亚里士多德对运动的不同观点。 2.知道伽利略理想实验的推导方法。 3.理解牛顿第一定律的内容和意义。 4.理解惯性的概念以及影响惯性大小的因素,会解释与惯性相关的现象。 1.通过惯性、牛顿第一定律的学习体会物理观念的生成过程。
2.通过理想斜面实验的学习,体会建构物理模型的科学思维方式。
3.利用对生活中惯性现象的认识,体会科学探究在认识惯性过程中所起的作用。
4.知道运动和力关系的认识历程,培养认真、实事求是探索自然规律的科学态度。
探究·必备知识
「探究新知」
一、力与运动的关系
1.亚里士多德的观点
有 的作用时物体才能运动,要维持物体的运动就需要 。
2.伽利略的观点
(1)理想实验(如图所示),小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下,无论右侧坡度如何,都会上升到几乎等高的地方。
外力
外力
(3)结论:维持物体的运动不需要 。
3.笛卡儿的观点
若没有其他原因,运动的物体将继续以 沿直线运动。
4.力和运动的关系
力不是 的原因,而是改变物体 的原因。
外力
原来的速度
维持物体运动
运动状态
(2)斜面倾角越小,小球运动到同一高度所经历的路程 ;当斜面倾角逐渐减小到0,右侧变为水平面时,小球将为了达到那个永远无法达到的高度而
。
越远
一直运动下去
二、牛顿第一运动定律及其意义
1.牛顿第一定律
(1)内容:一切物体总保持 或 状态,除非有 迫使它改变这种状态。
(2)意义:揭示了 是改变物体运动状态的原因。
2.惯性
(1)内容:任何物体都有保持 或匀速直线运动状态不变的属性,物理学中将这种属性称为惯性。
匀速直线运动
静止
外力
力
静止
(2)理解。
① 大小表示了物体运动状态改变的难易程度。
② 是描述物体惯性大小的物理量。
③惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动情况无关。
惯性
质量
(1)亚里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用才会运动。( )
(2)伽利略认为,没有力作用在物体上,它就不能运动。( )
(3)笛卡儿认为若没有力作用,物体的运动状态就不会改变。( )
(4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性。( )
(5)质量越大的物体,惯性越大。( )
「新知检测」
1.思考判断
×
√
√
×
√
2.思维探究
(1)伽利略和亚里士多德对“力和运动关系”的观点的最本质区别是什么
【答案】 (1)两人所持观点的最本质区别是力是不是维持物体运动的原因。亚里士多德认为力是维持物体运动的原因;伽利略认为物体的运动不需要力来维持。
(2)随着科技的不断发展,“理想实验”能否变成真实的科学实验
【答案】 (2)不能,理想实验是一种思维活动,是抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。
(3)做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力突然消失,物体将如何运动
【答案】 (3)重力消失后,物体将不受力,由牛顿第一定律知,物体将以重力消失时的速度做匀速直线运动。
突破·关键能力
要点一 对牛顿第一定律的理解
「情境探究」
冰壶在冰面上运动时,如果摩擦阻力比较大,冰壶很快停下来;如果摩擦阻力很小,冰壶将运动很长时间。
探究:(1)运动和力有什么关系
【答案】 (1)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。
(2)运动的物体如果不受外力作用将处于什么状态
【答案】 (2)原来运动的物体不受外力时,将以原来的速度做匀速直线运动。
1.运动状态改变的三种情况
(1)速度的方向不变,大小改变。
(2)速度的大小不变,方向改变。
(3)速度的大小和方向都改变。
「要点归纳」
2.对牛顿第一定律的理解
[例1] (双选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B.不受外力作用时,物体的运动状态可能改变
C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是没有外力维持木块运动的结果
D.奔跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
AD
【解析】 牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动状态或静止状态,故A正确;不受外力作用时,由于惯性的作用,物体的运动状态一定不变,故B错误;水平地面上的木块最终要停下来,是因为物体受到了摩擦力的作用,故C错误;力是改变物体运动状态的原因,故物体运动状态发生改变时,一定受到了外力的作用,奔跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态,故D正确。
·学习笔记·
牛顿第一定律巧应用
(1)由“因”索“果”:在判断运动和力之间的关系时,一定要把握准牛顿第一定律的含义,即力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
(2)由“果”索“因”:如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力的作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应分析物体的受力情况。
[针对训练1] 如图所示,在一辆表面光滑且足够长的小车上,有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2),两个小球随车一起运动,当车突然停止运动时,若不考虑其他阻力,则两个小球( )
A.一定相碰 B.不一定相碰
C.一定不相碰 D.无法确定
C
【解析】 因小车表面光滑,小球在水平方向上没有受到外力作用,原来两球与小车有相同的速度,当车突然停止时,由于惯性,两小球的速度不变保持匀速运动,所以不会相碰。故选C。
要点二 对惯性的理解和应用
「情境探究」
探究:(1)根据生活经验分辨甲、乙两幅图片中哪个是刹车,哪个是启动。
【答案】 (1)甲图是车启动的时候,人由于惯性向后,乙图是刹车的时候,人由于惯性向前。
(2)你能否用物理知识解释一下为什么会出现这种现象
【答案】(2)加速时,人的上半身还保持原来的静止状态,而下半身与车一起加速前进,由于惯性人向后倾。减速时,人的上半身还保持原来的运动状态,而下半身与车一起减速前进,由于惯性人向前倾。
「要点归纳」
1.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。其大小仅由质量决定,与物体的运动状态无关,与是否受力无关。
2.惯性的表现。
(1)在不受力的条件下,惯性表现为“保持”原来的运动状态。
(2)在受力的条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变。
[例2] 如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时,刹车摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动。当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是( )
A.向右行驶、匀速直线运动
B.向左行驶、匀速直线运动
C.向右行驶、突然刹车
D.向左行驶、突然刹车
C
【解析】 若汽车做匀速直线运动,则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置,故A、B错误;由题图可知摆锤由于惯性向右摆动,可知摆锤具有水平向左的加速度,故汽车加速度向左,汽车可能向左加速或向右减速,故C正确,D错误。
[思路点拨]
·规律方法·
利用惯性解释现象的方法
(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。
(2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时,分析这一部分(或其他物体)的运动状态的变化情况。
(3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态,判断最后会出现什么现象。
[针对训练2] 汽车上配有安全带和头枕,司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时,对乘车人员起主要保护作用的分别是( )
A.头枕、头枕
B.安全带、安全带
C.安全带、头枕
D.头枕、安全带
D
【解析】 当向前行驶的汽车突然加速时,汽车速度变大,人的头部会向后仰,对乘车人员起主要保护作用的是头枕;紧急刹车时,人由于惯性要保持原来较快速度的运动状态,容易撞到前面的物体。对乘车人员起主要保护作用的是安全带。
提升·核心素养
「模型·方法·结论·拓展」
理想实验模型
“理想实验”虽然称为“实验”,但它同真实的科学实验是有区别的。真实的科学实验是一种实践活动,而“理想实验”则是一种思维的活动,它以大量可靠的事实为基础,以真实的实验为原型,通过合理的推理得出物理规律,“理想实验”能深刻地揭示物理规律的本质,前者是可以将猜想通过物理过程实现的实验,后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。牛顿第一定律就是在伽利略“理想实验”以及笛卡儿等人的研究的基础上概括总结出的。
[示例] 如图所示是伽利略的“理想实验”示意图,根据该实验,下列说法正确的是( )
A.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据
B.该实验是理想实验,是在思维中进行的,无真实的实验基础,故其结果并不可信
C.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论
D.该实验说明物体的运动需要力来维持
A
【解析】 该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据,故A正确;虽然是借助想象的实验,但是它建立在可靠的实验基础上,并进行了合理的推理,其结果是可信的,故B错误;伽利略由此推翻了亚里士多德的观点,认为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,故C、D错误。
「科学·技术·社会·环境」
怎样辨别生蛋和熟蛋
假如不敲碎蛋壳来辨别一个蛋的生熟,该怎么办呢 问题的关键在于生蛋和熟蛋的旋转情形不一样,这一点就可以用来解决我们的问题。把要辨别的蛋放到一个平底盘上,用两根手指使它旋转。这个蛋如果是熟蛋,那么它旋转起来就会比生蛋快得多,而且转的时间久。生蛋呢,却甚至转动不起来。这个现象的原因是,熟蛋已经变成一个实心的整体,而生蛋中的蛋清和蛋黄都为液体,当蛋壳旋转时,由于惯性,蛋清和蛋黄对蛋壳的旋转造成阻碍,蛋清和蛋黄在这里起着“刹车”的作用。生蛋和熟蛋在旋转停止时候的情形也不一样。一个旋转着的熟蛋,只要用手一捏,就会立刻停止下来,但是生蛋虽然在手碰到的时候停止了,如果立刻把手放开,它还要继续稍微转动一会儿。这仍旧是方才那个惯性作用在作怪,蛋壳虽然停止了,内部的蛋清和蛋黄却仍旧在继续旋转;至于熟蛋,它里面的蛋清和蛋黄是跟外面的蛋壳同时停止的。
[示例] 下列事例中,利用了物体的惯性的是( )
①跳远运动员在起跳前尽可能高速助跑
②跳伞运动员在落地前打开降落伞
③自行车轮胎印有不平整的花纹
④铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
C
【解析】 跳远运动员在起跳前尽可能高速助跑,是为了在跳起时继续保持向前的运动状态;铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转,是为了让铁饼在离开手后保持投掷时的速度大小和方向向前方飞出,故选C。
检测·学习效果
1.(双选)近四百年前,伽利略用实验和推理,推翻了在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元。下列说法与伽利略观点相悖的是( )
A.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力
B.质量不同的两个物体从同一高度自由下落,下落快慢相同
C.四匹马拉的车比两匹马拉的车加速快,这说明物体受的力越大,速度就越大
D.一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
CD
【解析】 伽利略通过实验和推理,得到的观点为一个物体维持匀速直线运动,不需要受力,该说法与伽利略的观点相同,故A不符合题意;通过实验和推理,伽利略认为在忽略空气阻力时,两物体从同一高度自由下落,较重的物体与较轻的物体下落快慢相同,选项中的观点与伽利略观点相同,故B不符合题意;伽利略认为物体的运动不需要力来维持,即力与速度大小没有本质关系,四匹马拉的车比两匹马拉的车加速快,只能够说明物体受的力越大,物体速度变化越快,选项中的观点与伽利略观点相悖,故C符合题意;伽利略认为力不是维持物体运动的原因,一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这是由于物体受到阻力,并不说明静止状态是物体长时间不受力时的“自然状态”,选项中的观点与伽利略观点相悖,故D符合题意。
2.下列对惯性、惯性定律(牛顿第一定律)的理解正确的是( )
A.牛顿第一定律是通过了实验验证的定律
B.汽车转弯后运动方向发生了改变,其惯性也将随之改变
C.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
D.一个质量小的皮球,你可以轻易踢走它,而一个质量大的铅球,你很难轻易踢开它,表明质量大的物体惯性大
D
【解析】 牛顿第一定律是在实验的基础上,加以科学的推理得到的,是理想实验,不能用实验验证,故A错误;一切物体都有惯性,惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,与运动状态无关,故B、C错误,D正确。
3.如图所示的情景中,下列说法正确的是( )
A.雨雪天汽车装防滑铁链是为了帮助汽车克服惯性
B.喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时惯性不变
C.滑雪运动员下滑的速度不会改变运动员的惯性大小
D.磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力,所以它的惯性比较小
C
【解析】 雨雪天汽车装防滑铁链不是为了帮助汽车克服惯性,而是为了增大摩擦力,防止车辆打滑,故A错误;喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时,随着质量的减小,惯性减小,故B错误;惯性只由质量决定,所以滑雪运动员下滑的速度不会改变运动员的惯性大小,故C正确;磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力,但它的惯性由质量决定,与阻力是否减小无关,故D错误。
4.向右做匀速直线运动的小车上水平放置一密封的装有水的瓶子,瓶内有一气泡,当小车突然停止运动时,气泡相对于瓶子向 (选填“左”或“右”)运动;当小车突然加速运动时,气泡相对于瓶子向 (选填“左”或“右”)运动;若使该瓶子处于竖直状态后再使其向下做自由落体运动,则气泡相对于瓶子 (选填“向上”“向下”或“不”)运动 。
左
右
不
【解析】 从惯性的角度去考虑瓶内的气泡和水,显 然水的质量远大于气泡的质量,故水的惯性比气泡的惯性大。当小车突然停止时,水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势,于是水由于惯性继续向前运动,水将挤压气泡,使气泡相对于瓶子向左运动。反之,小车加速时,气泡相对于瓶子向右运动,瓶子做自由落体运动时,气泡与水之间无作用力,则气泡相对于瓶子不运动。
5.如图所示,物体B在气球A的带动下匀速上升,运动到某一时刻,连接A、B的绳子突然断开,关于A、B后来的运动情况(不考虑空气阻力)
(1)B是否立即下落 请描述B的运动情况。
【答案及解析】 (1)否。物体B与A整体匀速上升,气球的浮力与总重力等大反向;绳子断后,B由于惯性仍有向上的速度,在重力作用下,B将先减速上升再加速下落。
(2)绳子断后A是否仍是匀速上升 请描述A的运动情况。
【答案及解析】 (2)否。绳子断后,A受的浮力大于其重力,合力方向向上,所以A的运动状态发生变化,做变速运动。
感谢观看第1节 牛顿第一运动定律
课时作业
基础巩固
1.(双选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验。装置为两个对接的很光滑的斜面,让小球沿左边的斜面滑下,并滚上右边的斜面,然后改变右边斜面的倾角,重复操作,利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片。则( )
A.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据,因此牛顿第一定律是实验定律
B.由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小,因此证实了“物体的运动需要力来维持”
C.当右侧的斜面水平时,小球近似做匀速直线运动,说明“如果没有外力的作用,小球将在水平面上永远运动下去”
D.如果没有摩擦,小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度
【答案】 CD
【解析】 该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据,但没有摩擦力只是一种假设,所以该实验是一种理想化实验,牛顿第一定律不是实验定律,故A错误;小球在右侧斜面上的速度逐渐减小是因为受力的作用,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;根据实验,右侧的斜面水平时,由于其很光滑,小球近似做匀速直线运动,如果没有外力作用,小球将在水平面上永远运动下去,故C正确;如果没有摩擦,小球一定会上升到相同的高度,故D正确。
2.月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的,同一个飞行器在月球表面与在地球表面相比较( )
A.惯性减小,重力不变
B.惯性和重力都减小为在地球表面时的
C.惯性不变,重力减小为在地球表面时的
D.惯性和重力都不变
【答案】 C
【解析】 物体的惯性大小仅与物体的质量有关,同一物体的质量与它所在位置及运动状态无关,所以这个飞行器从地球到月球,其惯性大小不变。这个飞行器在月球表面的重力为G月=
mg月=m·g地=G地。故选项C正确。
3.“天宫课堂”第四课于2023年9月21日下午开课,神舟十六号航天员在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙“乒乓球”实验中,航天员用水袋做了一颗水球,用白毛巾包好的球拍击球,水球被弹开。对于该实验说法正确的是( )
A.击球过程中,水球所受弹力是由于水球发生形变产生的
B.击球过程中,水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力
C.梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证
D.梦天实验舱内,水球质量越大其惯性越大
【答案】 D
【解析】 击球的过程中,水球所受弹力是由于球拍发生形变产生的,故A错误;击球的过程中,水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故B错误;牛顿第一定律是理想的情况,并不能通过实验直接验证,故C错误;物体的惯性大小只与质量有关,所以梦天实验舱内,水球的质量越大,其惯性就越大,故D正确。
4.小天站在水平方向运动的滑板车上不再蹬地,滑板车最终会停下来。下列说法正确的是( )
A.滑板车停下来是因为没有动力维持运动
B.滑板车停下来是因为受到阻力的作用
C.滑板车的惯性随着速度的减小而减小
D.如果一切外力突然消失,滑行的滑板车会马上静止
【答案】 B
【解析】 滑板车停了下来是因为受到阻力的影响,物体的运动不需要力来维持,因为当运动物体不受任何外力时会保持匀速直线运动状态,故A、D错误,B正确;惯性的大小由质量决定,与速度无关,故C错误。
5.(双选)牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性。从惯性角度对以下现象的解释正确的是( )
A.2022年10月12日“天宫课堂”第三课的毛细效应实验中,细管中的液面不断上升,速度比地面上同样的演示快得多,这是因为空间站处于失重状态,液体的惯性很小
B.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,弩箭的速度减小后惯性减小了,所以“不能穿鲁缟”
C.货车超载后惯性增大,不容易刹车,很危险
D.羽毛球和网球相比,羽毛球惯性小,更容易改变运动状态
【答案】 CD
【解析】 惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,液体的惯性不变;弩箭的速度减小后惯性不变;货车超载后,总质量变大,惯性增大,不容易刹车,很危险;羽毛球和网球相比,羽毛球质量较小,羽毛球惯性小,更容易改变运动状态,A、B错误,C、D正确。
6.我国《道路交通安全法》第五十一条规定:机动车行驶时,驾驶人、乘坐人应当按规定使用安全带。下列说法正确的是( )
A.系好安全带可以减小机动车的惯性
B.系好安全带可以减小司乘人的惯性
C.系好安全带可以减小因惯性对汽车造成的伤害
D.系好安全带可以减小因惯性对司乘人员造成的伤害
【答案】 D
【解析】 惯性的大小只与物体的质量有关,所以是否系好安全带对司乘人员和机动车的惯性没有影响,系好安全带可以防止或减小因惯性对司乘人员造成的伤害。故选D。
7.我国高铁技术全球领先,高铁使人们出行更加便捷,速度快,安全性高。某同学在高铁上发现列车启动过程中杯中水面的形状是下图中的( )
A B
C D
【答案】 C
【解析】 列车启动过程中,速度增大,即杯子的速度增大,而杯子中的水由于惯性仍要保持原来的静止状态,所以水相对杯子向后运动,故选C。
8.如图所示,要将卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多种方案,方案一:一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球与球筒一起下落敲击水平面,假设球筒与水平面碰后速度立即变为0,下列说法正确的是( )
A.方案一利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来
B.方案一利用球筒的惯性,使羽毛球从下端出来
C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其从下端出来
D.方案二中球筒敲击水平面后速度变为0,其惯性随之消失
【答案】 A
【解析】 方案一中用力击打羽毛球筒的上端,球筒向下运动,利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来,故A正确,B错误;方案二中球与球筒一起下落敲击水平面,球筒与水平面碰后速度立即变为0,利用羽毛球的惯性,使其从下端出来,故C错误;惯性是物体本身的属性,与速度无关,故D错误。
能力提升
9.图甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景,图乙是小张因被石头绊到而摔倒的情景,则下列说法正确的是( )
A.小李摔倒是因为下半身的速度大于上半身的速度
B.小张摔倒是因为下半身仍保持原来的运动状态
C.人行走越快越容易摔倒,因此速度越大,人的惯性越大
D.小李摔倒是因为小李的惯性变小了
【答案】 A
【解析】 小李摔倒是因为小李的脚受到的摩擦力突然变小,脚不能立刻停下来,脚向前滑,由于惯性,上半身还要保持原来的运动状态,人下半身的速度大于上半身的速度,所以人会向后倾倒,故A正确;小张摔倒是因为小张的脚被石头绊到后立即静止,小张的上半身由于惯性仍保持原来的运动状态,小张向前摔倒,故B错误;惯性只与物体的质量有关,与速度无关,故C、D错误。
10.(双选)关于乒乓球运动中蕴含的力学知识,下列说法正确的是( )
A.乒乓球在空中飞行时受到了向前的推力
B.乒乓球的质量小,所以容易被快速抽杀
C.空中飞行的乒乓球,如果所受的力突然全部消失,它将做匀速直线运动
D.球拍击球时,只能改变乒乓球的运动方向
【答案】 BC
【解析】 由于惯性,乒乓球在空中飞行,并没有受到向前的推力,故A错误;由牛顿第一定律可知,乒乓球的质量小,惯性小,所以容易被快速抽杀,故B正确;根据牛顿第一定律可知,空中飞行的乒乓球,如果所受的力突然全部消失,它将由于惯性而保持此时的运动状态,做匀速直线运动,故C正确;球拍击球时,不但可以改变乒乓球的运动方向,而且可以改变乒乓球的速度大小,故D错误。
11.一仪器中的电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与劲度系数较小的相同弹簧相连接。将仪器固定在汽车上。当汽车启动时, 灯亮;当汽车急刹车时, 灯亮。在所有过程中,前弹簧弹力 (选填“大于”“小于”或“等于”)后弹簧弹力。
【答案】 绿 红 等于
【解析】 启动时,金属块M由于具有惯性保持原来的静止状态,相对汽车向后运动,与绿灯接线柱接触,绿灯亮;急刹车时,金属块M由于具有惯性保持原来的运动状态,相对汽车向前运动,与红灯接线柱接触,红灯亮。所有过程中,两弹簧形变量相等,所以两弹簧弹力始终相等。
12.如图所示,较重的书系在细线CD的下端,书下再系一根同样的线BA。
(1)若在线的A端慢慢增加拉力,则哪根线先断 请简述理由。
(2)若在线的A端突然用力一拉,则哪根线先断 请简述理由。
【答案】 见解析
【解析】 (1)缓慢增加拉力,上边绳拉力等于书重力与下边绳拉力之和,故CD先断。
(2)A端突然用力时,由于惯性,书有保持原来静止状态的性质,故BA先断。第1节 牛顿第一运动定律
学习目标 课标解读
1.知道伽利略和亚里士多德对运动的不同观点。 2.知道伽利略理想实验的推导方法。 3.理解牛顿第一定律的内容和意义。 4.理解惯性的概念以及影响惯性大小的因素,会解释与惯性相关的现象。 1.通过惯性、牛顿第一定律的学习体会物理观念的生成过程。 2.通过理想斜面实验的学习,体会建构物理模型的科学思维方式。 3.利用对生活中惯性现象的认识,体会科学探究在认识惯性过程中所起的作用。 4.知道运动和力关系的认识历程,培养认真、实事求是探索自然规律的科学态度。
探究新知
一、力与运动的关系
1.亚里士多德的观点
有外力的作用时物体才能运动,要维持物体的运动就需要外力。
2.伽利略的观点
(1)理想实验(如图所示),小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下,无论右侧坡度如何,都会上升到几乎等高的地方。
(2)斜面倾角越小,小球运动到同一高度所经历的路程越远;当斜面倾角逐渐减小到0,右侧变为水平面时,小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。
(3)结论:维持物体的运动不需要外力。
3.笛卡儿的观点
若没有其他原因,运动的物体将继续以原来的速度沿直线运动。
4.力和运动的关系
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。
二、牛顿第一运动定律及其意义
1.牛顿第一定律
(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,除非有外力迫使它改变这种状态。
(2)意义:揭示了力是改变物体运动状态的原因。
2.惯性
(1)内容:任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性,物理学中将这种属性称为惯性。
(2)理解。
①惯性大小表示了物体运动状态改变的难易程度。
②质量是描述物体惯性大小的物理量。
③惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动情况无关。
新知检测
1.思考判断
(1)亚里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用才会运动。( √ )
(2)伽利略认为,没有力作用在物体上,它就不能运动。( × )
(3)笛卡儿认为若没有力作用,物体的运动状态就不会改变。( √ )
(4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性。( × )
(5)质量越大的物体,惯性越大。( √ )
2.思维探究
(1)伽利略和亚里士多德对“力和运动关系”的观点的最本质区别是什么
(2)随着科技的不断发展,“理想实验”能否变成真实的科学实验
(3)做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力突然消失,物体将如何运动
【答案】 (1)两人所持观点的最本质区别是力是不是维持物体运动的原因。亚里士多德认为力是维持物体运动的原因;伽利略认为物体的运动不需要力来维持。
(2)不能,理想实验是一种思维活动,是抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。
(3)重力消失后,物体将不受力,由牛顿第一定律知,物体将以重力消失时的速度做匀速直线运动。
要点一 对牛顿第一定律的理解
情境探究
冰壶在冰面上运动时,如果摩擦阻力比较大,冰壶很快停下来;如果摩擦阻力很小,冰壶将运动很长时间。
探究:(1)运动和力有什么关系
(2)运动的物体如果不受外力作用将处于什么状态
【答案】 (1)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。
(2)原来运动的物体不受外力时,将以原来的速度做匀速直线运动。
要点归纳
1.运动状态改变的三种情况
(1)速度的方向不变,大小改变。
(2)速度的大小不变,方向改变。
(3)速度的大小和方向都改变。
2.对牛顿第一定律的理解
[例1] (双选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B.不受外力作用时,物体的运动状态可能改变
C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是没有外力维持木块运动的结果
D.奔跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
【答案】 AD
【解析】 牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动状态或静止状态,故A正确;不受外力作用时,由于惯性的作用,物体的运动状态一定不变,故B错误;水平地面上的木块最终要停下来,是因为物体受到了摩擦力的作用,故C错误;力是改变物体运动状态的原因,故物体运动状态发生改变时,一定受到了外力的作用,奔跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态,故D正确。
牛顿第一定律巧应用
(1)由“因”索“果”:在判断运动和力之间的关系时,一定要把握准牛顿第一定律的含义,即力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
(2)由“果”索“因”:如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力的作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应分析物体的受力情况。
[针对训练1] 如图所示,在一辆表面光滑且足够长的小车上,有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2),两个小球随车一起运动,当车突然停止运动时,若不考虑其他阻力,则两个小球( )
A.一定相碰 B.不一定相碰
C.一定不相碰 D.无法确定
【答案】 C
【解析】 因小车表面光滑,小球在水平方向上没有受到外力作用,原来两球与小车有相同的速度,当车突然停止时,由于惯性,两小球的速度不变保持匀速运动,所以不会相碰。故选C。
要点二 对惯性的理解和应用
情境探究
探究:(1)根据生活经验分辨甲、乙两幅图片中哪个是刹车,哪个是启动。
(2)你能否用物理知识解释一下为什么会出现这种现象
【答案】 (1)甲图是车启动的时候,人由于惯性向后,乙图是刹车的时候,人由于惯性向前。
(2)加速时,人的上半身还保持原来的静止状态,而下半身与车一起加速前进,由于惯性人向后倾。减速时,人的上半身还保持原来的运动状态,而下半身与车一起减速前进,由于惯性人向前倾。
要点归纳
1.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。其大小仅由质量决定,与物体的运动状态无关,与是否受力无关。
2.惯性的表现。
(1)在不受力的条件下,惯性表现为“保持”原来的运动状态。
(2)在受力的条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变。
[例2] 如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时,刹车摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动。当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是( )
A.向右行驶、匀速直线运动
B.向左行驶、匀速直线运动
C.向右行驶、突然刹车
D.向左行驶、突然刹车
[思路点拨]
【答案】 C
【解析】 若汽车做匀速直线运动,则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置,故A、B错误;由题图可知摆锤由于惯性向右摆动,可知摆锤具有水平向左的加速度,故汽车加速度向左,汽车可能向左加速或向右减速,故C正确,D错误。
利用惯性解释现象的方法
(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。
(2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时,分析这一部分(或其他物体)的运动状态的变化情况。
(3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态,判断最后会出现什么现象。
[针对训练2] 汽车上配有安全带和头枕,司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时,对乘车人员起主要保护作用的分别是( )
A.头枕、头枕 B.安全带、安全带
C.安全带、头枕 D.头枕、安全带
【答案】 D
【解析】 当向前行驶的汽车突然加速时,汽车速度变大,人的头部会向后仰,对乘车人员起主要保护作用的是头枕;紧急刹车时,人由于惯性要保持原来较快速度的运动状态,容易撞到前面的物体。对乘车人员起主要保护作用的是安全带。
模型·方法·结论·拓展
理想实验模型
“理想实验”虽然称为“实验”,但它同真实的科学实验是有区别的。真实的科学实验是一种实践活动,而“理想实验”则是一种思维的活动,它以大量可靠的事实为基础,以真实的实验为原型,通过合理的推理得出物理规律,“理想实验”能深刻地揭示物理规律的本质,前者是可以将猜想通过物理过程实现的实验,后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。牛顿第一定律就是在伽利略“理想实验”以及笛卡儿等人的研究的基础上概括总结出的。
[示例] 如图所示是伽利略的“理想实验”示意图,根据该实验,下列说法正确的是( )
A.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据
B.该实验是理想实验,是在思维中进行的,无真实的实验基础,故其结果并不可信
C.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论
D.该实验说明物体的运动需要力来维持
【答案】 A
【解析】 该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据,故A正确;虽然是借助想象的实验,但是它建立在可靠的实验基础上,并进行了合理的推理,其结果是可信的,故B错误;伽利略由此推翻了亚里士多德的观点,认为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,故C、D错误。
科学·技术·社会·环境
怎样辨别生蛋和熟蛋
假如不敲碎蛋壳来辨别一个蛋的生熟,该怎么办呢 问题的关键在于生蛋和熟蛋的旋转情形不一样,这一点就可以用来解决我们的问题。把要辨别的蛋放到一个平底盘上,用两根手指使它旋转。这个蛋如果是熟蛋,那么它旋转起来就会比生蛋快得多,而且转的时间久。生蛋呢,却甚至转动不起来。这个现象的原因是,熟蛋已经变成一个实心的整体,而生蛋中的蛋清和蛋黄都为液体,当蛋壳旋转时,由于惯性,蛋清和蛋黄对蛋壳的旋转造成阻碍,蛋清和蛋黄在这里起着“刹车”的作用。生蛋和熟蛋在旋转停止时候的情形也不一样。一个旋转着的熟蛋,只要用手一捏,就会立刻停止下来,但是生蛋虽然在手碰到的时候停止了,如果立刻把手放开,它还要继续稍微转动一会儿。这仍旧是方才那个惯性作用在作怪,蛋壳虽然停止了,内部的蛋清和蛋黄却仍旧在继续旋转;至于熟蛋,它里面的蛋清和蛋黄是跟外面的蛋壳同时停止的。
[示例] 下列事例中,利用了物体的惯性的是( )
①跳远运动员在起跳前尽可能高速助跑
②跳伞运动员在落地前打开降落伞
③自行车轮胎印有不平整的花纹
④铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
【答案】 C
【解析】 跳远运动员在起跳前尽可能高速助跑,是为了在跳起时继续保持向前的运动状态;铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转,是为了让铁饼在离开手后保持投掷时的速度大小和方向向前方飞出,故选C。
1.(双选)近四百年前,伽利略用实验和推理,推翻了在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元。下列说法与伽利略观点相悖的是( )
A.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力
B.质量不同的两个物体从同一高度自由下落,下落快慢相同
C.四匹马拉的车比两匹马拉的车加速快,这说明物体受的力越大,速度就越大
D.一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
【答案】 CD
【解析】 伽利略通过实验和推理,得到的观点为一个物体维持匀速直线运动,不需要受力,该说法与伽利略的观点相同,故A不符合题意;通过实验和推理,伽利略认为在忽略空气阻力时,两物体从同一高度自由下落,较重的物体与较轻的物体下落快慢相同,选项中的观点与伽利略观点相同,故B不符合题意;伽利略认为物体的运动不需要力来维持,即力与速度大小没有本质关系,四匹马拉的车比两匹马拉的车加速快,只能够说明物体受的力越大,物体速度变化越快,选项中的观点与伽利略观点相悖,故C符合题意;伽利略认为力不是维持物体运动的原因,一个运动的物体,如果不再受拉力了,它总会逐渐停下来,这是由于物体受到阻力,并不说明静止状态是物体长时间不受力时的“自然状态”,选项中的观点与伽利略观点相悖,故D符合题意。
2.下列对惯性、惯性定律(牛顿第一定律)的理解正确的是( )
A.牛顿第一定律是通过了实验验证的定律
B.汽车转弯后运动方向发生了改变,其惯性也将随之改变
C.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
D.一个质量小的皮球,你可以轻易踢走它,而一个质量大的铅球,你很难轻易踢开它,表明质量大的物体惯性大
【答案】 D
【解析】 牛顿第一定律是在实验的基础上,加以科学的推理得到的,是理想实验,不能用实验验证,故A错误;一切物体都有惯性,惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,与运动状态无关,故B、C错误,D正确。
3.如图所示的情景中,下列说法正确的是( )
A.雨雪天汽车装防滑铁链是为了帮助汽车克服惯性
B.喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时惯性不变
C.滑雪运动员下滑的速度不会改变运动员的惯性大小
D.磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力,所以它的惯性比较小
【答案】 C
【解析】 雨雪天汽车装防滑铁链不是为了帮助汽车克服惯性,而是为了增大摩擦力,防止车辆打滑,故A错误;喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时,随着质量的减小,惯性减小,故B错误;惯性只由质量决定,所以滑雪运动员下滑的速度不会改变运动员的惯性大小,故C正确;磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力,但它的惯性由质量决定,与阻力是否减小无关,故D错误。
4.向右做匀速直线运动的小车上水平放置一密封的装有水的瓶子,瓶内有一气泡,当小车突然停止运动时,气泡相对于瓶子向 (选填“左”或“右”)运动;当小车突然加速运动时,气泡相对于瓶子向 (选填“左”或“右”)运动;若使该瓶子处于竖直状态后再使其向下做自由落体运动,则气泡相对于瓶子 (选填“向上”“向下”或“不”)运动 。
【答案】 左 右 不
【解析】 从惯性的角度去考虑瓶内的气泡和水,显 然水的质量远大于气泡的质量,故水的惯性比气泡的惯性大。当小车突然停止时,水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势,于是水由于惯性继续向前运动,水将挤压气泡,使气泡相对于瓶子向左运动。反之,小车加速时,气泡相对于瓶子向右运动,瓶子做自由落体运动时,气泡与水之间无作用力,则气泡相对于瓶子不运动。
5.如图所示,物体B在气球A的带动下匀速上升,运动到某一时刻,连接A、B的绳子突然断开,关于A、B后来的运动情况(不考虑空气阻力)
(1)B是否立即下落 请描述B的运动情况。
(2)绳子断后A是否仍是匀速上升 请描述A的运动情况。
【答案】 见解析
【解析】 (1)否。物体B与A整体匀速上升,气球的浮力与总重力等大反向;绳子断后,B由于惯性仍有向上的速度,在重力作用下,B将先减速上升再加速下落。
(2)否。绳子断后,A受的浮力大于其重力,合力方向向上,所以A的运动状态发生变化,做变速运动。
课时作业
基础巩固
1.(双选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验。装置为两个对接的很光滑的斜面,让小球沿左边的斜面滑下,并滚上右边的斜面,然后改变右边斜面的倾角,重复操作,利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片。则( )
A.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据,因此牛顿第一定律是实验定律
B.由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小,因此证实了“物体的运动需要力来维持”
C.当右侧的斜面水平时,小球近似做匀速直线运动,说明“如果没有外力的作用,小球将在水平面上永远运动下去”
D.如果没有摩擦,小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度
【答案】 CD
【解析】 该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据,但没有摩擦力只是一种假设,所以该实验是一种理想化实验,牛顿第一定律不是实验定律,故A错误;小球在右侧斜面上的速度逐渐减小是因为受力的作用,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;根据实验,右侧的斜面水平时,由于其很光滑,小球近似做匀速直线运动,如果没有外力作用,小球将在水平面上永远运动下去,故C正确;如果没有摩擦,小球一定会上升到相同的高度,故D正确。
2.月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的,同一个飞行器在月球表面与在地球表面相比较( )
A.惯性减小,重力不变
B.惯性和重力都减小为在地球表面时的
C.惯性不变,重力减小为在地球表面时的
D.惯性和重力都不变
【答案】 C
【解析】 物体的惯性大小仅与物体的质量有关,同一物体的质量与它所在位置及运动状态无关,所以这个飞行器从地球到月球,其惯性大小不变。这个飞行器在月球表面的重力为G月=mg月=m·g地=G地。故选项C正确。
3.“天宫课堂”第四课于2023年9月21日下午开课,神舟十六号航天员在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙“乒乓球”实验中,航天员用水袋做了一颗水球,用白毛巾包好的球拍击球,水球被弹开。对于该实验说法正确的是( )
A.击球过程中,水球所受弹力是由于水球发生形变产生的
B.击球过程中,水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力
C.梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证
D.梦天实验舱内,水球质量越大其惯性越大
【答案】 D
【解析】 击球的过程中,水球所受弹力是由于球拍发生形变产生的,故A错误;击球的过程中,水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故B错误;牛顿第一定律是理想的情况,并不能通过实验直接验证,故C错误;物体的惯性大小只与质量有关,所以梦天实验舱内,水球的质量越大,其惯性就越大,故D正确。
4.小天站在水平方向运动的滑板车上不再蹬地,滑板车最终会停下来。下列说法正确的是( )
A.滑板车停下来是因为没有动力维持运动
B.滑板车停下来是因为受到阻力的作用
C.滑板车的惯性随着速度的减小而减小
D.如果一切外力突然消失,滑行的滑板车会马上静止
【答案】 B
【解析】 滑板车停了下来是因为受到阻力的影响,物体的运动不需要力来维持,因为当运动物体不受任何外力时会保持匀速直线运动状态,故A、D错误,B正确;惯性的大小由质量决定,与速度无关,故C错误。
5.(双选)牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性。从惯性角度对以下现象的解释正确的是( )
A.2022年10月12日“天宫课堂”第三课的毛细效应实验中,细管中的液面不断上升,速度比地面上同样的演示快得多,这是因为空间站处于失重状态,液体的惯性很小
B.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,弩箭的速度减小后惯性减小了,所以“不能穿鲁缟”
C.货车超载后惯性增大,不容易刹车,很危险
D.羽毛球和网球相比,羽毛球惯性小,更容易改变运动状态
【答案】 CD
【解析】 惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,液体的惯性不变;弩箭的速度减小后惯性不变;货车超载后,总质量变大,惯性增大,不容易刹车,很危险;羽毛球和网球相比,羽毛球质量较小,羽毛球惯性小,更容易改变运动状态,A、B错误,C、D正确。
6.我国《道路交通安全法》第五十一条规定:机动车行驶时,驾驶人、乘坐人应当按规定使用安全带。下列说法正确的是( )
A.系好安全带可以减小机动车的惯性
B.系好安全带可以减小司乘人的惯性
C.系好安全带可以减小因惯性对汽车造成的伤害
D.系好安全带可以减小因惯性对司乘人员造成的伤害
【答案】 D
【解析】 惯性的大小只与物体的质量有关,所以是否系好安全带对司乘人员和机动车的惯性没有影响,系好安全带可以防止或减小因惯性对司乘人员造成的伤害。故选D。
7.我国高铁技术全球领先,高铁使人们出行更加便捷,速度快,安全性高。某同学在高铁上发现列车启动过程中杯中水面的形状是下图中的( )
A B
C D
【答案】 C
【解析】 列车启动过程中,速度增大,即杯子的速度增大,而杯子中的水由于惯性仍要保持原来的静止状态,所以水相对杯子向后运动,故选C。
8.如图所示,要将卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多种方案,方案一:一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球与球筒一起下落敲击水平面,假设球筒与水平面碰后速度立即变为0,下列说法正确的是( )
A.方案一利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来
B.方案一利用球筒的惯性,使羽毛球从下端出来
C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其从下端出来
D.方案二中球筒敲击水平面后速度变为0,其惯性随之消失
【答案】 A
【解析】 方案一中用力击打羽毛球筒的上端,球筒向下运动,利用羽毛球的惯性,使其从球筒上端出来,故A正确,B错误;方案二中球与球筒一起下落敲击水平面,球筒与水平面碰后速度立即变为0,利用羽毛球的惯性,使其从下端出来,故C错误;惯性是物体本身的属性,与速度无关,故D错误。
能力提升
9.图甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景,图乙是小张因被石头绊到而摔倒的情景,则下列说法正确的是( )
A.小李摔倒是因为下半身的速度大于上半身的速度
B.小张摔倒是因为下半身仍保持原来的运动状态
C.人行走越快越容易摔倒,因此速度越大,人的惯性越大
D.小李摔倒是因为小李的惯性变小了
【答案】 A
【解析】 小李摔倒是因为小李的脚受到的摩擦力突然变小,脚不能立刻停下来,脚向前滑,由于惯性,上半身还要保持原来的运动状态,人下半身的速度大于上半身的速度,所以人会向后倾倒,故A正确;小张摔倒是因为小张的脚被石头绊到后立即静止,小张的上半身由于惯性仍保持原来的运动状态,小张向前摔倒,故B错误;惯性只与物体的质量有关,与速度无关,故C、D错误。
10.(双选)关于乒乓球运动中蕴含的力学知识,下列说法正确的是( )
A.乒乓球在空中飞行时受到了向前的推力
B.乒乓球的质量小,所以容易被快速抽杀
C.空中飞行的乒乓球,如果所受的力突然全部消失,它将做匀速直线运动
D.球拍击球时,只能改变乒乓球的运动方向
【答案】 BC
【解析】 由于惯性,乒乓球在空中飞行,并没有受到向前的推力,故A错误;由牛顿第一定律可知,乒乓球的质量小,惯性小,所以容易被快速抽杀,故B正确;根据牛顿第一定律可知,空中飞行的乒乓球,如果所受的力突然全部消失,它将由于惯性而保持此时的运动状态,做匀速直线运动,故C正确;球拍击球时,不但可以改变乒乓球的运动方向,而且可以改变乒乓球的速度大小,故D错误。
11.一仪器中的电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与劲度系数较小的相同弹簧相连接。将仪器固定在汽车上。当汽车启动时, 灯亮;当汽车急刹车时, 灯亮。在所有过程中,前弹簧弹力 (选填“大于”“小于”或“等于”)后弹簧弹力。
【答案】 绿 红 等于
【解析】 启动时,金属块M由于具有惯性保持原来的静止状态,相对汽车向后运动,与绿灯接线柱接触,绿灯亮;急刹车时,金属块M由于具有惯性保持原来的运动状态,相对汽车向前运动,与红灯接线柱接触,红灯亮。所有过程中,两弹簧形变量相等,所以两弹簧弹力始终相等。
12.如图所示,较重的书系在细线CD的下端,书下再系一根同样的线BA。
(1)若在线的A端慢慢增加拉力,则哪根线先断 请简述理由。
(2)若在线的A端突然用力一拉,则哪根线先断 请简述理由。
【答案】 见解析
【解析】 (1)缓慢增加拉力,上边绳拉力等于书重力与下边绳拉力之和,故CD先断。
(2)A端突然用力时,由于惯性,书有保持原来静止状态的性质,故BA先断。
