牛顿第一定律
力与运动关系(基础)
【学习目标】
1、知道牛顿第一定律的内容;
2、理解惯性是物质的一种属性,会解释常见的惯性现象;
3、理解力与运动的关系。
【要点梳理】
要点一、牛顿第一定律
一切物体,在没有受到力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态,这就是牛顿第一定律。
要点诠释:
对定律的理解:
1、“一切”说明该定律对于所有物体都适用,不是特殊现象。
2、“没有受到力的作用”是定律成立的条件。“没有受到力的作用”有两层含义:一是该物体确定没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况(实际上,不受任何力的作用的物体是不存在的);二是该物体所受合力为零,它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
3、“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说物体在不受力的作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
4、牛顿第一定律的内涵:物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态,说明力不是维持物体运动的原因,而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说:物体的运动不需要力来维持,要改变物体的运动状态,必须对物体施加力的作用。
5、牛顿第一定律不能用实验直接验证,而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
6、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律,它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律,在不受任何力时,物体要保持原有的运动状态不变。
要点二、惯性
物体具有保持静止或匀速直线运动状态不变的性质,叫做惯性。
要点诠释:
对惯性的理解。
1、一切物体都有惯性,一切物体是指无论是气体、液体、还是固体;无论是静止还是运动;无论受力还是不受力都具有惯性。惯性是物体本身的一种属性。
2、惯性指物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。即静止的物体总要保持静止状态,运动的物体总要保持匀速直线运动状态。
3、惯性是物体的属性,不是力。因此在提到惯性时,只能说“物体具有惯性”,或“由于惯性”,而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。惯性只有大小,惯性的大小仅取决于物体的质量,质量大,惯性也大。
要点三、力与运动的关系
1、力的作用效果
力的作用效果包括两方面:改变物体的运动状态、改变物体的形状。
2、力与运动
力是使物体运动状态改变的原因。
要点诠释:
(1)力可以改变物体的运动状态,物体运动状态的改变包括三种情况:
①物体的运动方向不变,速度大小发生改变。
例如:刚驶出站台的火车,做变速直线运动。
②物体的速度大小不变,运动方向发生改变。
例如:匀速行驶的汽车拐弯了。
③物体的速度大小和运动方向同时发生改变。
例如:向斜上方抛出的铅球,速度的大小和方向都在发生变化。
(2)力可以改变物体的形状。
例如:用力捏橡皮泥,使橡皮泥变成各种形状;用力拉弓,使弓张开;将尺变弯等。都是在力的作用下,使物体的形状发生改变。
(3)物体受力平衡时,将保持静止或匀速直线运动状态;物体受力不平衡时,其运动状态会发生改变。
【典型例题】
类型一、牛顿第一定律
1、人类对“运动和力的关系”的认识就经历了一个曲折漫长的探索过程。
(1)古希腊哲学家亚里士多德认为:
。这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了近2000年。
(2)十七世纪,伽利略通过理想斜面实验,正确地揭示了“运动和力的关系”。如图所示,伽利略的斜面实验有如下步骤:
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,让小球沿一个斜面从静止滚下,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,小球将沿水平面以恒定速度持续运动下去。
上述步骤中,有的属于可靠事实,有的则是科学推论。将这些事实和推论进行分类排序,以下正确的是
A.事实②→事实①→推论③→推论④
B.事实②→推论①→推论③→推论④
C.事实②→推论①→推论④→推论③
D.事实②→推论③→推论①→推论④
(3)伽利略得出:运动物体如果不受其它物体的作用,将会
。伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法。
【思路点拨】结合实验,理解力和运动的关系,对历史上的不同观点对比记忆。
【答案】(1)力是维持物体运动的原因;
(2)D;
(3)永远匀速运动下去。
【解析】:(1)关于力和运动的关系,亚里士多德的观点是错误的,他说力是维持物体运动的原因,根据物理学历史事实回答第一空。
(2)这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。
(3)这是实验基础上,再推理得出的结论,实验无法直接验证,运动物体不受力将永远匀速运动下去。
【总结升华】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。
2、在太空中飞行的宇宙飞船,如果它受到的一切外力消失,那么宇宙飞船将( )
A.立即静止
B.减速飞行
C.加速飞行
D.匀速飞行
【答案】D
【解析】在一切外力消失前,宇宙飞船是运动的,当一切外力消失后,就再也没有能够改变飞船运动状态的力,所以飞船不会停下来,不会减速飞行也不会加速飞行,飞船只能按原来的运动速度永远的匀速飞行下去。
【总结升华】解答本题可根据牛顿第一定律来分析,牛顿第一定律告诉我们:一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力改变它为止。
举一反三:
【变式】小冬用绳子拴着一石块,使石块绕手做圆周运动,如果石块受到的力突然全部消失,石块将( )
A.立即停止运动
B.做匀速直线运动
C.继续做圆周运动
D.速度越来越慢直到停止运动
【答案】B
类型二、惯性
3、关于物体的惯性,下列说法正确的是(
)
A.赛车能很快停下来,说明车没有惯性
B.跳远运动员起跳前助跑,是为了获得惯性
C.足球射入球门时才具有惯性
D.百米运动员到达终点时不能立即停下来,是因为运动员具有惯性
【思路点拨】惯性是物体的属性只与物体质量有关,而与其它任何因素都没关系。
【答案】D
【解析】该题考察对惯性的理解。惯性是物质的一种属性,一切物体在任何情况下都有惯性。无论物体运动还是静止。故AC错。惯性不是力,它只有大小没有方向,因此物体“获得惯性”、“受到惯力作用”等说法都是错误的,故B错。
【总结升华】①惯性是一切物体都具有的,无论是气体、液体、固体都有惯性。
②物体在任何情况下都有惯性,无论运动、静止、受力或不受力都有惯性。
③惯性的大小只与质量有关,与速度无关。
举一反三:
【变式】
下列说法正确的是(
)
A.惯性是物体的一种属性
B.物体只有静止时才有惯性
C.物体只有受到力的作用时才具有惯性
D.物体只有运动时才有惯性
【答案】A
4、下列用于防止因惯性造成事故的交通规则是(
)
A.桥梁设有限重标志
B.车辆靠右行驶
C.严禁超速超载
D.红灯停、绿灯行
E.请保持车距
F.小汽车驾驶员驾车时,系好安全带
【答案】C、E、F
【解析】本题考察惯性知识在交通规则中的应用。桥梁设有限重标志牌,是为了防止车辆过重压坏路面故A不选。严禁车辆超速超载,是因为物体的惯性大小与物体的质量有关,质量越大的物体,惯性越大,车辆不易停止,易发生交通事故。保持车距是因为车有惯性,刹车后不能立即停止。行车系好安全带是因为紧急刹车时,驾驶员由于惯性会继续向前运动,易碰撞车身而发生事故。
【总结升华】惯性知识的应用一是利用惯性做事情,二是防止因惯性带来的危害。注意加以区分。
举一反三:
【变式1】以下现象利用惯性知识的是(
)
A.洗衣机将衣服甩干
B.奔跑时被脚下的石头绊倒
C.打篮球时投球入篮筐
D.上车后,请扶好把手
【答案】A、C
【变式2】
坐在公共汽车里的人,身体突然向前倾,这可能是由于汽车
(
)
A.突然减速前进
B.突然加速前进
C.向前行驶时突然刹车
D.突然启动前进
【答案】A、C
5、今年5月1日起,我国开始实行“醉驾人刑”。如图是一名正在接受检查的驾驶员,他不仅没有系安全带,而且交警还闻到一股酒味,经仪器检测,属醉酒驾车,交警当即将其扣留。请用物理知识解释:为什么急刹车时,不系安全带会发生危险?
【答案与解析】:一切物体都具有惯性,急刹车时汽车停止(减速)运动,而驾驶员由于惯性还要保持原来的运动状态,所以不系安全带会发生危险。
【总结升华】本题结合法律知识考查物理知识,体现了物理和生活等方面的联系,平时要多观察,多思考。
【巩固练习】
一、选择题
1、关于牛顿第一定律,正确的观点是
(
)
A.验证牛顿第一定律的实验可以做出来,所以牛顿第一定律正确
B.验证牛顿第一定律的实验做不出来,所以牛顿第一定律不一定正确
C.虽然验证牛顿第一定律的实验做不出来,但可以在大量经验事实的基础上进一步推理得出牛顿第一定律
D.牛顿第一定律告诉我们:做匀速直线运动的物体一定不受力
2、一个正在运动的物体,如果它受到的力同时都消失,这个物体将
(
)
A.立即停下来
B.速度越来越慢,最后停下来
C.做匀速直线运动
D.速度越来越快
3、以下事例中不是惯性现象的是
(
)
A.人从行驶的车上跳下易摔倒
B.轰炸机前进中投弹时应提前投
C.骑自行车突然向左转弯,后座桶中的水向右洒出
D.人向后划桨,使船向前进
4、子弹从枪膛里射出后,能继续在空中运动,是由于(
)
A.火药的推力
B.子弹的冲力
C.子弹有惯性
D.子弹的惯性大于它受到的阻力
5、关于物体的惯性,下列说法正确的是
(
)
A.足球射入球门时才具有惯性
B.玩具小赛车能很快停下来,说明赛车没有惯性
C.跳远运动员起跳前要助跑,是为了获得惯性
D.一切物体在任何情况下都具有惯性
6、关于运动和力的关系,下列说法不正确的是(
)
A.物体不受外力时,运动状态不变
B.物体不受外力时,就会静止
C.物体的运动状态发生改变时,一定受到了外力作用
D.力是使物体运动状态发生变化的原因
7、正在下落的雨滴,如果地球引力和空气阻力等一切外力突然消失,则雨滴将
(
)
A.突然停止不动
B.继续下落,且越来越快
C.继续下落,且做匀速直线运动
D.向上运动
二、填空题
8、牛顿第一定律是:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持
状态或
状态。表明:原来
的物体在不受
作用时将保持原来的静止状态,原来
的物体在不受
作用时将保持
。
9、同学们骑自行车上学,当停止用力蹬脚踏板时,自行车仍能向前运动,这是由于自行车具有________的缘故;但自行车运动会越来越慢,最后停下来,这是由于自行车受到了________的作用。
10、当汽车急刹车时,人的下身突然减速,而上身由于________则会向前冲去;若汽车向左拐弯,则人会向________倒去。
11、汽车刹车后不会立即停下,这是因为汽车具有
,车速会逐渐变小,是由于受到地面摩擦力的作用,这说明力可以改变物体的
。如在雨天,车会滑行更远,这是因为
。
12、当衣服上粘了灰尘后,用手拍打一下,灰尘就会飞离衣服,这是因为
具有惯性的缘故。
三、简答题
13、交通事故中,有很多是因为行驶的车辆不能及时停下来造成的。为减少因惯性而出现的交通事故,相应制定的交通规则有哪些?(答出二条即可)。
14、如图所示是一个演示物体具有惯性的实验装置,其中有小砝码、小木片、固定在底座上的支柱和弹性钢片,请你说出演示物体具有惯性的整个实验过程中,你观察到的两个物理现象及其对应的物理知识,填在横线上。
例如:物理现象:木片飞出后,小砖码在支柱上保持静止。
物理知识:小砝码具有惯性。
(1)物理现象:
。
物理知识:
。
(2)物理现象:
。
物理知识:
。
15、如图所示,用力击打鸡蛋下面的硬纸片,可以发现硬纸片被击飞而鸡蛋却落在杯中,鸡蛋没有飞出是因为鸡蛋具有
;硬纸片被击飞说明力可以改变物体的
。
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】C
2、【答案】C
3、【答案】D
4、【答案】C
5、【答案】D
【解析】惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都具有惯性。
6、【答案】B
【解析】运动的物体不受外力时,会保持匀速直线运动状态;静止的物体不受外力时,会保持静止状态。
7、【答案】C
【解析】运动的物体不受外力时,会保持匀速直线运动状态。
二、填空题
8、【答案】静止;匀速直线运动;静止;外力;运动;外力;匀速直线运动。
【解析】一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
表明:原来静止的物体在不受外力作用时将保持原来的静止状态,原来运动的物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动状态。
9、【答案】惯性
阻力
【解析】自行车由于惯性而保持原有的运动状态;由于受到阻力而改变原有的运动状态。
10、【答案】惯性
右
【解析】汽车刹车前,人和汽车同步运动,当人的下身突然减速,人的上身由于惯性,仍保持原有运动状态,故向前冲;当汽车向左拐弯时,人要保持原有的运动状态,故会向右倒去。
11、【答案】惯性;运动状态;摩擦力减小(或路面变滑)。
【解析】汽车刹车后不会立即停下,这是因为汽车本来就处于运动状态,当汽车刹车后,由于惯性汽车还要保持原来的运动状态继续向前运动;
力的作用效果有两个:力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态,车速会逐渐变小,这说明力可以改变物体的运动状态;
由于在雨天,接触面的粗糙程度减小,车与地面间的摩擦力减小,因此汽车刹车后车会滑行更远。
12、【答案】灰尘
【解析】拍打衣服前,衣服和灰尘都处于静止状态,当拍打时,衣服处于运动状态,灰尘由于惯性还要保持原来的运动状态,所以灰尘脱离衣服。
三、简答题
13、【答案与解析】请保持好车距、限速行驶、禁止疲劳驾驶、禁止酒后驾驶、禁止超载(任选2个)
14、【答案与解析】
(1)弹性钢片被压弯;力可以改变物体的形状
(2)被钢片打击后的小木片飞出去;力可以改变物体的运动状态。
15、【答案】惯性;运动状态。
【解析】用力击打鸡蛋下面的硬纸片,可以发现硬纸片被击飞而鸡蛋却落在原处,这是因为硬纸片受到力的作用,而改变了运动状态,而鸡蛋由于惯性落入杯中。