学业分层测评(十五)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是 ( )
A．完全是理想的，没有事实为基础
B．利用气垫导轨，就能使实验成功
C．是以可靠事实为基础，经科学抽象，深刻反映自然规律的
D．该实验说明力是改变物体运动状态的原因
【解析】 伽利略的推论是不能用实验证明的，这是因为物体完全不受外力的作用实际上是不可能的，物体不受阻力的条件也是无法实现的．但是随着现代科学技术的进步，可以将摩擦阻力减小到很小，例如可以用气垫导轨实验近似地验证．伽利略理想实验仅仅说明了物体的运动不需要力来维持．故C正确．
【答案】 C
2．以下几种情况中，不需要对物体施加力的是 ( )
A．物体从静止变为运动
B．物体从运动变为静止
C．物体的运动方向不断改变
D．物体的速度大小和运动方向都不改变
【解析】 物体从静止变为运动，从运动变为静止，表明物体的速度大小变化；物体的运动方向不断改变，表明物体的速度方向变化．力是使物体速度发生变化的原因．所以，物体的速度发生变化，一定受到力的作用．A、B、C错误，D正确．
【答案】 D
3．如图6-1-5所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时，下列判断正确的是 ( )
图6-1-5
A．在地面运动时的惯性较大
B．在月面运动时的惯性较大
C．在地面和月面惯性一样大
D．在地面运动时的质量较大
【解析】 惯性的大小仅与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，所以当该月球车分别在地面和月面时的惯性是一样大的，A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，是不变的，D错误．
【答案】 C
4．关于力和运动的关系，下列说法中正确的是 ( )
A．物体的速度不断增大，表示物体必受外力作用
B．物体向着某个方向运动，则在这个方向上必受力的作用
C．物体的速度大小不变，则其所受的合外力必为零
D．物体处于平衡状态，则该物体必不受外力作用
【解析】 当物体速度增大时，运动状态发生了变化，而力是改变运动状态的原因，故物体必受外力作用，A正确；物体向某个方向运动，可以不在此方向上受力的作用，故B错误；当物体的速度大小不变时，其速度方向可能发生变化，即运动状态可能变化，合外力不一定为零，故C错误；物体处于平衡状态时，所受合外力为零，并不是物体不受外力的作用，故D错误．
【答案】 A
5．关于惯性和惯性定律的说法，正确的是 ( )
A．物体在任何情况下都有惯性
B．物体只有在运动时才有惯性
C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态
D．物体不受外力作用时，—定做匀速直线运动
【解析】 惯性是物体本身的一种固有属性，其大小只与质量有关，质量越大，惯性越大；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，A正确，B错误；由惯性定律可知，当物体不受外力时将保持静止或做匀速直线运动，C、D错误．
【答案】 A
6．如图6-1-6是我国自主研发的新型军用飞机歼-20，具有隐身功能，其性能直逼美国的最新型战机F-22，引起举世震惊．据有关专家分析，歼-20比我国原来的战机歼-10性能会更强，除具有隐身功能以外，全机空重及最大起飞重量、作战半径、飞行速度、续航能力、最大载弹量、电子设备等都有大幅度提高．有同学根据网络信息作出如下判断，其中正确的是( )
图6-1-6
A．空载时歼-20战机比歼-10飞机的惯性小
B．飞机在战斗时会抛掉副油箱这样会提高战斗的灵活性
C．歼-20战机比歼-10战机有更大的飞行速度，说明歼-20战机惯性更小
D．歼-20战机的作战半径比歼-10的作战半径大，说明歼-20的惯性更小
【解析】 物体的惯性的大小只取决于物体的质量，由此可知C、D项错误；空载时歼-20的质量要比歼-10的质量大，故空载时歼-20战机比歼-10战机会有更大的惯性，由此可知A错误；飞机在战斗时会抛掉副油箱，这样会减小飞机质量，提高战斗的灵活性，B正确．
【答案】 B
7．(多选)如图6-1-7所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢静止释放一小球，则小球( )
图6-1-7
A．可能落在A处 B．可能落在B处
C．可能落在C处 D．以上都不可能
【解析】 正在行驶的火车怎样运动未知，可能加速、匀速、减速，所以小球落在A、B、C处都有可能．故选项A、B、C正确．
【答案】 ABC
8．在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都以相对船相同的速度起跳，则在船上跳的距离( )
A．向北跳得最远
B．向南跳得最远
C．向东、向西跳得一样远，但没有向南跳得远
D．无论向哪个方向跳都一样远
【解析】 运动员跳起前，由于惯性运动员具有与船等值的速度，所以以船为参考系，运动员跳起后，向各个方向的速度大小相等，所以无论向何方跳都一样远．故选项D正确．
【答案】 D
[能力提升]
9．如图6-1-8所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一个光滑的小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
图6-1-8
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则曲线
D．抛物线
【解析】 力是改变物体运动状态的原因，物体不受力将保持原来的静止或匀速直线运动状态．由于劈形物体A各面均光滑，所以小球B在水平方向上不受力作用，故小球B在水平方向上将保持“静止”状态，由于小球B在竖直方向上受到重力和物体A的支持力作用，运动状态改变，做竖直方向的运动．
【答案】 B
10．(多选)如图6-1-9所示，一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，它们只能在图示平面内摆动，某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是 ( )
图6-1-9
A．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止
B．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也摆动
C．车厢做匀速直线运动，M静止，N在摆动
D．车厢做匀加速直线运动，M静止，N也静止
【解析】 由牛顿第一定律知，当车厢做匀速直线运动时，相对于车厢静止的小球，其悬线应在竖直方向上，故M球一定不能在图示情况下相对于车厢静止，说明M正在摆动；而N既有可能相对于车厢静止，也有可能相对于车厢摆动恰好到达图示位置，A、B正确，C错误．当车厢做匀加速直线运动时，物体的运动状态改变，合外力一定不等于零，故不会出现N球悬线竖直且相对车厢静止的情况，D错误．
【答案】 AB
11．做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图6-1-10所示．当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？
图6-1-10
【解析】 由于水的密度比气泡的密度大很多，所以相同体积下，水的质量比气泡的质量大很多，由于惯性
的大小与质量有关，因此水的惯性远大于气泡的惯性．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，故气泡相对于瓶子向后运动．
【答案】 见解析
12．如图6-1-11所示，一木块放在小车上随小车一起在水平面上向右做匀速直线运动，当小车遇到一障碍物时，小车停下，则：
图6-1-11
(1)如果小车上表面粗糙，则木块将如何运动？
(2)如果小车上表面光滑，则木块将如何运动？
【解析】 (1)当小车遇到障碍物时，小车停下，木块由于惯性将继续向右运动，若小车上表面粗糙，木块下部受到一个向左的摩擦力，使其下部的运动状态发生改变，很快静止，而上部仍要向右运动，所以木块将向右倾倒．
(2)如果小车上表面光滑，当小车停止时，而木块下部不受摩擦力，这样整个木块由于惯性将保持向右的匀速直线运动而不会倾倒．
在此处要注意：若木块宽而矮，便不一定会发生(1)中的倾倒现象．
【答案】 见解析
第1节 牛顿第一定律
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.体会伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同观点和依据．
2．知道伽利略理想实验及推理方法．
3．理解牛顿第一定律的内容和含义．
4．知道惯性，并会正确解释有关现象．(难点)
力 与 运 动 状 态
[先填空]
1．亚里士多德的观点：有外力的作用才有速度，要维持物体的运动速度就需要外力．
2．伽利略的理想实验结论：没有力也可以有运动，维持物体的运动可以不需要外力．
3．力和运动状态的关系：力可以改变物体的运动状态．
[再判断]
1．物体的运动状态改变指的是速度的改变．(√)
2．物体的运动状态发生了变化，该物体速度大小一定发生了变化．(×)
3．牛顿设计了理想斜面实验．(×)
[后思考]
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？
【提示】 两人所持观点的最本质区别是力在“维持”还是“改变”着运动．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，而力是改变物体运动状态的原因．
[合作探讨]
探讨1：力与运动的关系是什么？
【提示】 力是改变物体运动状态的原因．
探讨2：是哪位科学家通过什么实验得到了力与运动的正确关系？
【提示】 伽利略．理想实验
[核心点击]
1．17世纪前对运动和力的关系的认识
(1)亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因．
(2)根据：有力作用在物体上，物体才运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．
(3)方法：观察＋直觉(由生活经验得出直观印象)．
2．伽利略的理想实验及其推论
(1)基本观点：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力．力是改变物体运动状态的原因，运动并不需要力来维持．
(2)根据：理想实验．
(3)方法：实验＋科学推理(把可靠事实和理论思维结合起来)．
3．伽利略的理想实验
(1)理想实验
①(实验事实)如图6-1-1所示，两个斜面平滑地对接在一起，小球从一个斜面的某一高度自由滚下，球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等，伽利略分析高度的微小差别是由摩擦引起的．
图6-1-1
②(科学推想)若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度．
③(科学推想)若减小另一个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在另一个斜面上将滚得更远．
④(科学推想)若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远运动下去．
(2)意义
①伽利略用“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．
②第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位．
③揭示了力不是维持物体运动的原因．
④“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用．但是，“理想实验”只不过是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准．相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验．
4．运动状态及其变化
运动状态是指物体的速度，其变化情况有：
(1)速度的大小发生变化，方向不变．
(2)速度的方向发生变化，大小不变．
(3)速度的大小和方向同时发生变化．
1．(多选)在力学理论的建立过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是( )
A．伽利略认为力不是维持物体运动的原因
B．亚里士多德认为物体的运动不需要力来维持
C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
D．伽利略认为力是改变物体运动状态的原因
【解析】 伽利略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，A、D正确，C错误；在历史上，亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，他的观点是错误的，B错误．
【答案】 AD
2．意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀加速直线运动，且铜球的加速度随斜面倾角的增大而增大，在当时的年代，由于加速度增大而导致时间无法精确测定，于是他对增大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是( )
A．自由落体运动是一种匀加速直线运动
B．力是使物体产生加速度的原因
C．力不是维持物体运动的原因
D．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性
【解析】 由铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球的加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大到90°时，这时物体做自由落体运动，由此得出的结论为自由落体运动是一种匀变速直线运动．
【答案】 A
3.理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图6-1-2所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论．
图6-1-2
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个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运动．
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________(只要填写序号即可)．
在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是 ( )
A．①是事实，②③④是推论
B．②是事实，①③④是推论
C．③是事实，①②④是推论
D．④是事实，①②③是推论
【解析】 体会伽利略的理想实验，可知顺序排列为②③①④，分类正确的是B.
【答案】 ②③①④ B
理想实验与真实的科学实验
1．两者有原则性的区别．
2．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活动．
3．真实的科学实验是可以实现的实验，而理想实验是由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 运 动 定 律
[先填空]
1．内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
2．物理意义
(1)指出了物体不受外力(或合外力为零)时的运动状态是静止状态或匀速直线运动状态．
(2)揭示了运动状态与合外力的关系：物体的运动状态不变，它所受合外力必然为零；运动状态改变，必受到不为零的合外力作用．
(3)指出了一切物体都具有保持运动状态不变的性质．
[再判断]
1．任何物体只要运动状态不变，它一定不受外力作用．(×)
2．如果物体的运动状态发生了改变，物体必受到了不为零的合外力．(√)
3．牛顿第一定律是理论推导出来的．(×)
[后思考]
1．牛顿第一定律是通过实验得出来的定律吗？
【提示】 不是，牛顿第一定律是一种理想化情况，是在实践的基础上加以科学推理总结出的一个规律．
2．运动状态的变化体现在哪方面？运动状态不变的意义是什么？
【提示】 运动状态的变化体现在速度上，运动状态不变是指物体的速度不发生变化．
[合作探讨]
当你在平直路面上骑自行车时，一旦不用力蹬，车子就会减速，甚至停下来．
探讨1：这与牛顿第一定律矛盾吗？
【提示】 不矛盾．
探讨2：试解释这种现象．
【提示】 对比用力蹬和不用力蹬两种情况，发现不用力蹬车时，车减速，运动状态改变，这是因为有阻力作用；而用力蹬车时，由于车还受阻力作用，但合外力为零，因此可以匀速前进，仍然符合牛顿第一定律．
[核心点击]
牛顿第一定律揭示了如下三个问题
1．指出了物体的一种固有性质：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体总是保持原有运动状态不变的一种性质．
2．揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了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，物体的运动不需要力来维持．
3．揭示了物体不受力作用时的运动状态：牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果与不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态．
4．关于牛顿第一定律的下列说法中正确的是( )
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．牛顿第一定律只是反映惯性大小，也叫惯性定律
C．牛顿第一定律是物体不受外力作用时的运动规律，因此，物体在不受力时才有惯性
D．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因
【解析】 一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，它说明了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；同时也指出了一切物体都具有惯性，即保持原来运动状态不变的特性．
【答案】 D
5．牛顿第一定律揭示了( )
A．若物体运动，它一定受力
B．物体不受力，它一定静止
C．力的作用就是维持物体运动
D．物体在任何情况都有惯性
【解析】 牛顿第一定律揭示了力与运动的关系，即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，A、C错；物体若不受力，将会保持静止或匀速直线运动状态不变，B错；牛顿第一定律还揭示了任何物体都具有惯性，因此又叫惯性定律，D对．
【答案】 D
6．(多选)以下说法中正确的是( )
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，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性
C．在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力维持木块的运动
D．物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
【解析】 牛顿第一定律描述的是一种理想的情况——物体不受任何外力作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态不变．实际的情况是物体都要受到外力的作用，只要物体所受的外力的合力为零，物体就保持静止或匀速直线运动状态不变，所以选项A正确；物体的运动并不需要力来维持，而是由物体本身所固有的一种属性——惯性来维持的，力是改变物体运动状态的原因，所以选项B、D均正确；选项C中木块最终要停下来的原因是木块在运动过程中，受到摩擦阻力的作用，即木块受到的外力的合力不为零所导致的，所以选项C错误．
【答案】 ABD
应用牛顿第一定律应注意的问题
1．牛顿第一定律揭示了力和运动的关系．
2．力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，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作用．
3．判断物体的运动状态是否改变，应分析物体的受力情况或运动情况．
物 体 的 惯 性
[先填空]
1．惯性
任何物体都有保持原来静止或匀速直线运动状态的性质，这种性质称为惯性．牛顿第一定律又被称为惯性定律．
2．属性
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．
3．惯性大小
质量是物体惯性大小的唯一量度．质量越大，物体的惯性越大，物体的运动状态越难改变．
[再判断]
1．惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．(√)
2．物体运动的速度越大，惯性越大．(×)
3．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小．(√)
[后思考]
当汽车突然行驶时，乘客会往后倒；汽车遇到紧急情况刹车时，乘客会向前倾；汽车在弯道上转弯时，乘客会向外斜，你知道这是为什么吗？
【提示】 由于惯性的缘故，车上的人总是要保持原有状态．
[合作探讨]
如图6-1-3所示，有一辆超载的汽车，试分析下列问题．
图6-1-3
探讨1：相比空载的相同汽车，启动或刹车时哪辆车更容易？这说明什么？
【提示】 空车 质量小的惯性小．
探讨2：汽车不动时，是否也具有惯性？
【提示】 具有惯性．
[核心点击]
1．惯性是物体的固有属性，惯性不是一种力．
2．任何物体在任何情况下(不管是否受力，不管是否运动或怎样运动)都具有惯性．
3．惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关，切勿认为物体的速度越大，惯性越大．
4．惯性与惯性定律不同．惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性，惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律．
7．下面关于惯性的说法正确的是 ( )
A．惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质
B．物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质，所以惯性就是惯性定律
C．物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态，有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而无惯性
D．惯性是物体的固有属性，与运动状态和受力情况无关
【解析】 惯性是物体的固有属性，其大小仅由物体的质量决定，与其受力情况及运动状态无关．不管物体是否受外力作用，也不管物体的运动状态是否改变，其惯性是不能被改变的．惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的规律，而惯性是物体的固有属性，两者是不同的，故A、B、C错，D正确．
【答案】 D
8. (多选)在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法正确的是 ( )
图6-1-4
A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进
B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进
C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动
D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动
【解析】 列车加(减)速时，小球由于惯性保持原来的运动状态不变，相对于车向后(前)滚动，故B、C正确．
【答案】 BC
9．下列现象中不能用惯性知识解释的是 ( )
A．跳远运动员的助跑速度越大，跳远成绩往往越好
B．用力将物体抛出去，物体最终要落回到地面上
C．子弹离开枪口后，仍能继续高速向前飞行
D．古代打仗时，使用绊马索能把敌方飞奔的马绊倒
【解析】 跳远运动员助跑后跳起，由于惯性仍保持向前的运动状态，故速度越大，向前冲出的距离越远，成绩越好；抛出去的物体最终落回到地面上，是由于重力作用，与惯性无关；子弹离开枪口后，由于惯性，仍继续向前高速飞行；敌方飞奔的马，遇到绊马索后，马腿被绊住，但马的上身由于惯性仍保持向前的运动，结果被绊倒在地．
【答案】 B
惯性的两种表现形式
1．在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态．
2．在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度．
