9.2 牛顿第一定律(2)
一.填空题
1.标枪运动员为取得好成绩,掷标枪前需要助跑,这是利用 ;在助跑阶段,该运动员相对于地面是 的.
2.暑假,小强和爸爸乘坐火车外出游玩的时候,爸爸给小强提出了一个问题:在匀速直线行驶的火车中,如果竖直向上跳起,落地点会在哪里?小强带着这个问题,亲自试验了几次,发现每次都会落到起跳点的 (选填“前方”“后方”或“原地”).请你帮小强解释原因.
3.公安部要求小型客车的驾驶员和前排乘客必须使用安全带,因为一旦发生碰撞,车身停止运动,而乘客身体由于 继续向前运动,此时安全带会阻碍人体向前运动,这表明力可以改变物体的 .
4.为了安全,现在的轿车上一般都配有安全气囊,安全气囊会在车子发生严重撞击时,自动充气弹出,保护车内的人不会由于 撞到车身而受损.
5.图是航天员王亚平在太空做的一个实验:她将小球拉到一定高度并拉直细线,放手后发现小球悬停在空中.然后轻轻拨动小球,小球便不停地绕O点转动,若转动中突然剪断细线,小球将会做 运动,这是由于小球具有 .
6.“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走.”描绘了山水相依的美丽风景,青山“走”的参照物是 ;“船到江心抛锚迟,悬崖未到早勒马.”是劝人做事早作准备的俗语,“早勒马”的根本原因是由于马具有 .
7.运动员投掷铁饼,铁饼离开手后能继续向前飞行是因为铁饼具有 ,最终会落向地面是因为受重力的作用,落到地面时,会将地面砸出一个坑,这说明力能改变物体的 .
8.跳远运动员快速助跑后,飞身一跃,利用自身的 ,在空中继续前进以提高成绩,运动员最终落回地面,是受到 力的作用.
9.在综合实践活动中,小明制作了如图所示的简易棉花糖机.取少量蔗糖置于侧壁扎有几排小孔的易拉罐内,闭合开关,电动机带动易拉罐转动,并用酒精灯对易拉罐底部进行加热.
(1)加热过程中,蔗糖颗粒变成液态糖浆,糖浆从易拉罐侧壁的小孔被甩出后,由于具有 而继续前进,遇冷变成丝状糖絮,这时用筷子就可以收集到棉花糖.
(2)上述制取棉花糖的整个过程中,同学们闻到了棉花糖的香味,这是 现象,蔗糖发生的物态变化有 (写出一种即可).
(3)小明发现在操作过程中因无法改变电路中的电流大小,导致不能调节易拉罐的转速,从而影响糖浆变成糖絮的效果.请你针对电路装置提出一条可行的改进措施: .
10.如图所示,在水平桌面上一本静止的书上竖直放置一块橡皮,当书突然向右运动时,橡皮将会 ;如果书表面绝对光滑,上述现象中橡皮将会 .(以上两空选填“向右倾倒”、“向左倾倒”或“保持静止”)
二.实验探究题
1.在学习“运动和力的关系”时,我们曾追随着物理学家的足迹,设计过如图所示的“斜面”实验:
(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中应让小车从同一斜面、 由静止开始滑下.
(2)逐渐减小图中水平面的粗糙程度,比较小车在不同水平表面滑行的 ,可以得出初步的结论:在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦阻力就越 ,小车运动得越 .由此联想到在雨雪天驾驶汽车应适当 (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离.
(3)实验结果能证明 .(选填序号)
A.物体运动需要力来维持
B.力可以改变物体的运动状态
C.牛顿第一定律
(4)进一步推理可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车会在水平面上做 运动.
2.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布;让小车从斜面顶端由静止滑下,如图1所示,观察和比较小车在毛巾表面,棉布表面和木板表面滑行的距离.
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是:使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的.
(3)实验中发现:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”).
(4)推理:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 .
(5)在此基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问:牛顿第一定律 (选填“能”或“不能”)直接由实验得出.
(6)本实验中小车在水平面上三次滑行过程中消耗的机械能大小 (选填“相等”或“不相等”.)
(7)通过上面的探究后,小明再想考如下的问题,如图2所示,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将 (选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”.)
3.在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉衣、木板等),让小车自斜面顶端由静止开始滑下,观察同一小车从同一斜面的同一高度滑下后,在不同表面上运动的距离,如图所示
(1)结论:平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越 ,速度减小得越
(2)推理:如果运动物体不受力,它将永远做 .
4.某同学利用如图所示装置研究阻力对物体运动的影响,甲、乙木板上分别铺有毛巾和棉布,丙木板上不铺任何材料,让小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下,观察现象.
试回答下列问题:
(1)科学实验需要控制变量,本实验中,影响小车在水平面上运动距离的因素,除了阻力外,还有 ,该因素可以采用小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制.
(2)实验可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论,支持该结论的证据是 .
三.解答题
1.如图,在汽车遇到紧急情况突然刹车时,坐在车里的乘客会向前倾倒甚至摔倒.请用惯性的知识解释这一现象.
2.如图所示,老王骑车上班途中,前方停在路边的轿车司机突然打开车门,老王刹车不及撞上车门受伤.请你利用所学的物理知识解释发生这一现象的原因,为避免这一现象的发生,请提出一条合理建议.
3.牛顿曾说过,如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩膀上.这体现了牛顿谦逊的品质.但前任的研究确实对牛顿产生了启迪,其中的一位巨人就是伽利略,他400多年前的研究思想一致闪耀着理性的光辉.
伽利略之前观测到,钟摆来回摆动的高度是相同的,如图甲.因此他设想了这样一个实验:在左边一个固定的斜坡上滚下一个球,球又滚上右边不同坡度的斜坡,如果球没有受到摩擦的作用,他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样,好像这个球“记住”了起始高度.经过进一步思考,伽利略推断,如果右边的斜坡变成平坦,球将会一直匀速滚动下去,如图乙.
(1)像科学家那样“进一步思考”:图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置,他认为当斜坡倾角变小时, .于是他大胆推测:当斜坡变成平坦时,球的速度不再变小,球将做匀速滚动.
(2)伽利略认为,球匀速滚动是球的“自然运动”状态.“自然运动”是球所具有的属性.在我们今天看来,球的这种属性称为 .
(3)我们学习了“能量”的知识后知道,事实球“记住”的是能量.因为有摩擦的存在,球将不会到达起始高度,因此过程中球的机械能减少,但减少的机械能转化为 能,而能的总量保持不变.
参考答案
1.(2018?丹东)标枪运动员为取得好成绩,掷标枪前需要助跑,这是利用 惯性 ;在助跑阶段,该运动员相对于地面是 运动 的.
【分析】(1)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,一切物体都有惯性,惯性是物体的一种属性;
(2)在研究物体运动时,要选择参照的标准,即参照物,物体的位置相对于参照物发生变化,则运动,不发生变化,则静止.
【解答】解:标枪运动员为取得好成绩,掷标枪前需要助跑,利用惯性标枪会飞得更远;
在助跑阶段,该运动员相对于地面之间的位置发生了变化,因此运动员是运动的.
故答案为:惯性;运动.
【点评】此题考查惯性、运动和静止的相对性,难度不大,属于基础题.
2.(2018?齐齐哈尔)暑假,小强和爸爸乘坐火车外出游玩的时候,爸爸给小强提出了一个问题:在匀速直线行驶的火车中,如果竖直向上跳起,落地点会在哪里?小强带着这个问题,亲自试验了几次,发现每次都会落到起跳点的 原地 (选填“前方”“后方”或“原地”).请你帮小强解释原因.
【分析】惯性是物体固有的属性,一切物体在任何情况下都有惯性,匀速直线行驶的火车中的匀速直线四个字是此题的关键点.
【解答】解:人原来随着火车一起做匀速直线运动,当人竖直向上跳起时,由于惯性,人在空中仍然保持原来的速度向前运动,所以,落地时,仍然落在起跳点的原处.
故答案为:原地.
【点评】此题主要考查学生对惯性的理解和掌握.惯性现象在日常生活中十分常见,在学习中要注意细心观察,认真领会,用所学惯性知识解决相关的物理问题.
3.(2018?桂林)公安部要求小型客车的驾驶员和前排乘客必须使用安全带,因为一旦发生碰撞,车身停止运动,而乘客身体由于 惯性 继续向前运动,此时安全带会阻碍人体向前运动,这表明力可以改变物体的 运动状态 .
【分析】(1)一切物体都具有惯性,汽车刹车时,如果没有安全带的保护,乘客会因为自身惯性向前运动而发生事故.所以要让安全带起到保护人体的作用,防止惯性带来的伤害.
(2)力可以改变物体的形状,也可以改变物体的运动状态.
【解答】解:(1)当汽车突然刹车时,由于阻力作用,车身停止运动,而乘客由于惯性还要保持原来的运动状态向前运动,在车内与车身撞击,严重时可能把挡风玻璃撞碎而向前飞出车外,所以驾驶员和前排乘客必须使用安全带.
(2)安全带会阻碍人体向前运动,这表明力可以改变物体的运动状态.
故答案为:惯性;运动状态.
【点评】此题考查惯性、力的作用效果,惯性是物理学中的一个性质,它描述的是物体能够保持原来的运动状态的性质,不能和生活中的习惯等混在一起.
4.(2018?邵阳)为了安全,现在的轿车上一般都配有安全气囊,安全气囊会在车子发生严重撞击时,自动充气弹出,保护车内的人不会由于 惯性 撞到车身而受损.
【分析】物体具有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性,惯性是物体本身的性质,任何物体都有惯性.
【解答】解:人和汽车一起高速行驶,在车子发生严重撞击时,人由于惯性要保持原来的运动状态,继续前行,此时安全气囊自动充气弹出,阻止人继续前进,不会撞到车上.
故答案为:惯性.
【点评】惯性在生活中随处可见,对人们有益的充分利用,对人们有害的加以防止,体现了物理源于生活,应用于生活.
5.(2018?株洲)图是航天员王亚平在太空做的一个实验:她将小球拉到一定高度并拉直细线,放手后发现小球悬停在空中.然后轻轻拨动小球,小球便不停地绕O点转动,若转动中突然剪断细线,小球将会做 匀速直线 运动,这是由于小球具有 惯性 .
【分析】对小球进行受力分析,然后利用惯性知识分析解答,物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性.
【解答】解:她将小球拉到一定高度并拉直细线,放手后发现小球悬停在空中.小球不受重力的影响因此保持静止状态,若转动中突然剪断细线,因为小球在太空中不受重力影响,所以小球会由于惯性继续做匀速直线运动.
故答案为:匀速直线;惯性.
【点评】此题将高中常见的物理场景引入初中物理考查,主要考查学生对惯性现象的理解,利于初高中物理知识的衔接,关键是对小球进行受力分析,有一定拔高难度.
6.(2018?日照)“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走.”描绘了山水相依的美丽风景,青山“走”的参照物是 竹排 ;“船到江心抛锚迟,悬崖未到早勒马.”是劝人做事早作准备的俗语,“早勒马”的根本原因是由于马具有 惯性 .
【分析】(1)根据“如果物体相对于参照物位置变了则物体是运动的,位置不变物体是静止的”判断题中所选参照物是什么.
(2)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,一切物体都有惯性,惯性是物体的一种属性.
【解答】解:(1)两岸的青山相对于竹排的位置不断变化,则“青山两岸走”是以竹排为参照物.
(2)人和马原来都处于运动状态,如果到悬崖边上再勒马,马由于具有惯性仍要保持原来的运动状态向前运动,人和马会跌落悬崖,造成伤亡事故,所以,“早勒马”的根本原因是由于马具有惯性.
故答案为:竹排;惯性.
【点评】(1)知道“物体相对于参照物位置变了则物体是运动的,位置不变则物体是静止的”,这是解题的关键;
(2)本题借助古诗句来对物理知识进行考查,即要求我们熟练掌握物理知识,又能准确理解诗句的含义,有一定的意义.
7.(2018?攀枝花)运动员投掷铁饼,铁饼离开手后能继续向前飞行是因为铁饼具有 惯性 ,最终会落向地面是因为受重力的作用,落到地面时,会将地面砸出一个坑,这说明力能改变物体的 形状 .
【分析】(1)一切物体在任何情况下都有惯性,即任何物体都有保持原来运动状态的性质;
(2)力的作用效果包括:力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态.
【解答】解:(1)运动员投掷铁饼时,铁饼离开手后,由于惯性,铁饼仍然要保持原来的运动状态,所以铁饼离开手后能继续前进;
(2)铅球落到地面上留下一个坑说明了力可以改变物体的形状.
故答案为:惯性;形状.
【点评】本题的关键知道任何物体都有惯性,并会用惯性知识解释相关现象,同时会对物体受力分析,并且知道重力的方向以及力的作用效果等.
8.(2018?益阳)跳远运动员快速助跑后,飞身一跃,利用自身的 惯性 ,在空中继续前进以提高成绩,运动员最终落回地面,是受到 重 力的作用.
【分析】(1)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性;
(2)力是改变物体运动状态的原因.
【解答】解:(1)跳远运动员快速助跑后,飞身一跃,由于身体具有惯性,所以能在空中继续前进,进而提高成绩;
(2)运动员最终落回地面,是由于受到重力的作用,重力改变了他的运动状态.
故答案为:惯性;重力.
【点评】此题考查惯性和重力,难度不大,属于基础题.
9.(2018?天水)在综合实践活动中,小明制作了如图所示的简易棉花糖机.取少量蔗糖置于侧壁扎有几排小孔的易拉罐内,闭合开关,电动机带动易拉罐转动,并用酒精灯对易拉罐底部进行加热.
(1)加热过程中,蔗糖颗粒变成液态糖浆,糖浆从易拉罐侧壁的小孔被甩出后,由于具有 惯性 而继续前进,遇冷变成丝状糖絮,这时用筷子就可以收集到棉花糖.
(2)上述制取棉花糖的整个过程中,同学们闻到了棉花糖的香味,这是 扩散 现象,蔗糖发生的物态变化有 熔化和凝固 (写出一种即可).
(3)小明发现在操作过程中因无法改变电路中的电流大小,导致不能调节易拉罐的转速,从而影响糖浆变成糖絮的效果.请你针对电路装置提出一条可行的改进措施: 在电路中串联一个滑动变阻器 .
【分析】(1)根据惯性知识分析糖浆继续前进的原因;
(2)扩散现象表明:组成物质的分子在不停地做无规则运动.
制取棉花糖的整个过程中,蔗糖颗粒变成液态糖浆是由固态变成液态,再从液态变成固态,从这些状态变化中去分析蔗糖发生的物态变化;
(3)根据滑动变阻器的工作原理:通过改变滑动变阻器的阻值从而改变电路中的电流大小,已达到调节易拉罐的转速的目的.
【解答】解:(1)糖浆从易拉罐侧壁的小孔中被甩出后,不再受力的作用,
但由于惯性,仍要保持原来的运动状态继续向前运动.
(2)小同学们闻到了棉花糖的香味,是因为发生了扩散现象;
加热过程中,蔗糖颗粒(固态)变成液态糖浆,这是熔化过程,糖浆遇冷变成丝状糖絮,由液态变为固态,这是凝固过程;
(3)因为改变电路中的电流大小,可以调节易拉罐的转速,从而可以改变糖浆变成糖絮的效果,
因此可在电路中串联一个滑动变阻器,通过改变滑动变阻器的阻值从而改变电路中的电流大小,
以达到调节易拉罐的转速的目的.
故答案:(1)惯性;
(2)扩散;熔化和凝固;
(3)在电路中串联一个滑动变阻器.
【点评】这是一道热学、力学、电学综合题,综合题是中考的一个热点,解答这类题首先要判断使用的是什么知识.本题的难点为(3),此小题的答案不唯一,也可把电源更换为可变电源.
10.(2018?内江)如图所示,在水平桌面上一本静止的书上竖直放置一块橡皮,当书突然向右运动时,橡皮将会 向左倾倒 ;如果书表面绝对光滑,上述现象中橡皮将会 保持静止 .(以上两空选填“向右倾倒”、“向左倾倒”或“保持静止”)
【分析】惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质,任何物体都有惯性,惯性是物体本身固有的一种属性.
【解答】解:原来橡皮和书是静止的,当书突然向右运动时,由于摩擦力的作用,橡皮的底部会随书一起向右运动,而橡皮的上部由于惯性,还要保持原来的静止状态,所以橡皮向左倾倒;
如果书表面绝对光滑,橡皮与书之间没有摩擦力,橡皮由于惯性仍保持静止状态.
故答案为:向左倾倒;保持静止.
【点评】本题借助这一熟悉的情景考查了学生对惯性现象的理解和掌握,惯性现象在现实生活中随处可见,和我们的生活密切相关,学习中要注意联系实际,用所学惯性知识解决生活中的实际问题.
二.实验探究题
1.(2018?柳州)在学习“运动和力的关系”时,我们曾追随着物理学家的足迹,设计过如图所示的“斜面”实验:
(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中应让小车从同一斜面、 同一高度 由静止开始滑下.
(2)逐渐减小图中水平面的粗糙程度,比较小车在不同水平表面滑行的 距离 ,可以得出初步的结论:在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦阻力就越 小 ,小车运动得越 远 .由此联想到在雨雪天驾驶汽车应适当 增大 (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离.
(3)实验结果能证明 B .(选填序号)
A.物体运动需要力来维持
B.力可以改变物体的运动状态
C.牛顿第一定律
(4)进一步推理可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车会在水平面上做 匀速直线 运动.
【分析】(1)掌握控制变量法的应用,及控制小车到达底面时速度的方法;
(2)根据实验现象,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车运动得越远;
(3)力的作用效果:一改变物体的运动状态,二使物体发生形变;
(4)根据(2)推论的得出,根据受到的摩擦力越小,小车运动得越远可得,若不受摩擦力,小车将永远不停地运动下去即做匀速直线运动.
【解答】解:
(1)每次都让小车从同一斜面的同一位置由静止开始滑下,是为了使小车在滑到水平面时具有相同的速度;
(2)逐渐减小图中水平面的粗糙程度,比较小车在不同水平表面滑行的距离,根据实验中的现象可得,在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车运动的越远;
由此联想到在雨雪天,道路的摩擦力减小,汽车刹车时的滑行距离变大,为了安全,在雨雪天驾驶汽车应适当增大汽车之间的距离.
(3)由实验结果能证明,小车在阻力的作用下,运动速度越来越小,说明力可以改变物体的运动状态,故B正确;
(4)由(2)知,若水平面绝对光滑,小车不受摩擦力,则小车将永远不停地运动下去即做匀速直线运动.
故答案为:(1)同一高度;(2)距离;小;远;增大;(3)B;(4)匀速直线.
【点评】本题考查理想实验,应理解理想实验的控制变量法,同时体会如何从实验中得出结论,以及合理的外推得出物理规律的思想.
2.(2018?百色)在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布;让小车从斜面顶端由静止滑下,如图1所示,观察和比较小车在毛巾表面,棉布表面和木板表面滑行的距离.
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是:使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 相等 (选填“相等”或“不相等”);
(2)实验中是通过改变 水平面的粗糙程度 来改变小车所受阻力大小的.
(3)实验中发现:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 慢 (选填“快”或“慢”).
(4)推理:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 匀速直线运动 .
(5)在此基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问:牛顿第一定律 不能 (选填“能”或“不能”)直接由实验得出.
(6)本实验中小车在水平面上三次滑行过程中消耗的机械能大小 相等 (选填“相等”或“不相等”.)
(7)通过上面的探究后,小明再想考如下的问题,如图2所示,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将 静止 (选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”.)
【分析】(1)该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等,比较小车运动的距离才有意义,所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放;
(2)改变接触面的粗糙程度,可以改变摩擦力阻力的大小;
(3)小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力,实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小,阻力越小小车运动的距离越远;
(4)由第(3)问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况;
(5)牛顿第一定律是在实验基础上通过推理得出的;
(6)机械能是指物体的动能和重力势能总和,动能大小与物体的质量和速度有关,重力势能大小与物体的质量和高度有关;
(7)根据牛顿第一定律,当物体不受任何外力时,将保持静止状态或匀速直线运动状态.
【解答】解:
(1)每次都从斜面上同一位置释放,使小车运动到斜面底端时的速度相等;
(2)在做“斜面小车实验”时,给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体,目的是探究阻力对物体运动的影响,由毛巾表面到棉布再到木板,接触面的粗糙程度减小,小车受到的阻力也减小;
(3)表面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(4)假如小车受到的阻力为零,即小车不受力,小车的运动状态将不会改变,做匀速直线运动;
(5)由上分析可知,牛顿第一定律是在实验的基础上,通过推理得出的,不是用实验直接得出的;
(6)小车从同一光滑斜面的同一高度自由下滑,到达水平面时的速度相等,小车的质量相等,由此可知小车动能相等,机械能是指物体的动能和重力势能总和,所以小车达到水平面时的机械能相等,小车最终静止,小车通过克服摩擦力做功将其机械能完全转化为其它形式的能,即小车消耗的机械能相等;
(7)当摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,此时小球的动能全部转化为重力势能,速度为零,若不受任何外力,将保持静止状态不变.
故答案为:(1)相等;(2)水平面的粗糙程度;(3)慢;(4)匀速直线运动;(5)不能;(6)相等;(7)静止.
【点评】本题是探究阻力对物体运动的影响实验,要掌握实验的现象及结论,知道在此基础上经过推理可得牛顿第一定律的内容,解此类问题一定要注意思考实验的意义,并能根据所学的其他物理知识分析解决本实验中相关的实验现象.
3.(2018?攀枝花)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉衣、木板等),让小车自斜面顶端由静止开始滑下,观察同一小车从同一斜面的同一高度滑下后,在不同表面上运动的距离,如图所示
(1)结论:平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越 小 ,速度减小得越 慢
(2)推理:如果运动物体不受力,它将永远做 匀速直线运动 .
【分析】(1)知道阻力大小与表面光滑程度的关系以及运动的距离与阻力大小的关系,结合实验现象做出解答;
(2)由实验所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况.
【解答】解:(1)由实验现象可知,表面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(2)假如小车受到的阻力为零,那么就没有阻力可以改变小车的运动状态了,小车将以恒定不变的速度永远运动下去,即做匀速直线运动.
故答案为:(1)小;慢;(2)匀速直线运动.
【点评】本题是一道实验题,考查的是阻力对物体运动的影响,该实验是理解牛顿第一定律的基础.掌握控制变量法与科学推理法的应用非常重要.
4.(2018?舟山)某同学利用如图所示装置研究阻力对物体运动的影响,甲、乙木板上分别铺有毛巾和棉布,丙木板上不铺任何材料,让小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下,观察现象.
试回答下列问题:
(1)科学实验需要控制变量,本实验中,影响小车在水平面上运动距离的因素,除了阻力外,还有 小车到达水平面时的初速度 ,该因素可以采用小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制.
(2)实验可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论,支持该结论的证据是 小车在丙木板上运动的距离最远 .
【分析】(1)在实验中,通过让小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制其到达水平面的初速度.
(2)水平面越光滑,阻力越小,小车运动的距离越远,速度减小得越慢,据此判断.
【解答】解:(1)在实验中,影响小车在水平面上运动距离的因素,除了阻力外,还有小车到达水平面时的初速度;
通过让小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制小车到达水平面的速度相同.
(2)由实验现象可知,小车在毛巾表面运动的距离最近,在丙木板表面运动的距离最远,据此可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论.
故答案为:(1)小车到达水平面时的初速度;
(2)小车在丙木板上运动的距离最远.
【点评】本实验中,既要注意控制变量法的运用,同时还用到了科学推理法,从而得到力与物体运动的关系,最终推理得出牛顿第一定律.
三.解答题
1.(2018?济南)如图,在汽车遇到紧急情况突然刹车时,坐在车里的乘客会向前倾倒甚至摔倒.请用惯性的知识解释这一现象.
【分析】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者静止状态的性质就是惯性.
【解答】答:原来乘客与公交车一起向前运动,当紧急刹车时,乘客的下半身随车停止(或减速),而上半身由于惯性仍保持原来的运动状态,继续向前运动,所以乘客会向前倾,甚至摔伤.
【点评】此题通过常见的现象考查了对惯性的理解和应用.在解释时,要将物体按运动状态分成两部分:发生改变的和不变的.
2.(2018?南平)如图所示,老王骑车上班途中,前方停在路边的轿车司机突然打开车门,老王刹车不及撞上车门受伤.请你利用所学的物理知识解释发生这一现象的原因,为避免这一现象的发生,请提出一条合理建议.
【分析】(1)物体都有保持原来运动状态不变的性质,称为惯性;分析清楚该情境中的各个情况即可判断.
(2)为了减少上述现象的发生,可以从减速慢行等角度分析即可.
【解答】解:老王骑车上班途中,即人和车都是处于运动状态的,当前方停在路边的轿车司机突然打开车门,老王虽能刹车,即车轮可能运动停止,而车身和人由于惯性仍然向前运动,所以使得老王撞上车门受伤.
为了减少上述的危害,我们在骑自行车或驾驶汽车时,一定要减速慢行、注意力集中等.
【点评】能利用惯性的知识分析和解释问题是解决该题的关键.
3.(2018?湖州)牛顿曾说过,如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩膀上.这体现了牛顿谦逊的品质.但前任的研究确实对牛顿产生了启迪,其中的一位巨人就是伽利略,他400多年前的研究思想一致闪耀着理性的光辉.
伽利略之前观测到,钟摆来回摆动的高度是相同的,如图甲.因此他设想了这样一个实验:在左边一个固定的斜坡上滚下一个球,球又滚上右边不同坡度的斜坡,如果球没有受到摩擦的作用,他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样,好像这个球“记住”了起始高度.经过进一步思考,伽利略推断,如果右边的斜坡变成平坦,球将会一直匀速滚动下去,如图乙.
(1)像科学家那样“进一步思考”:图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置,他认为当斜坡倾角变小时, 小球的速度减小得更慢 .于是他大胆推测:当斜坡变成平坦时,球的速度不再变小,球将做匀速滚动.
(2)伽利略认为,球匀速滚动是球的“自然运动”状态.“自然运动”是球所具有的属性.在我们今天看来,球的这种属性称为 惯性 .
(3)我们学习了“能量”的知识后知道,事实球“记住”的是能量.因为有摩擦的存在,球将不会到达起始高度,因此过程中球的机械能减少,但减少的机械能转化为 内 能,而能的总量保持不变.
【分析】(1)通过实验现象可知,当斜坡倾角变小时,小球的速度减小得更慢.
(2)一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性;
(3)物体克服摩擦做功,会将一部分机械能转化为内能.
【解答】解:(1)由图中伽利略的实验过程可知,当斜坡倾角变小时,小球的速度减小得更慢.于是他大胆推测:当斜坡变成平坦时,球的速度不再变小,球将做匀速滚动.
(2)一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性.伽利略所说的球的“自然运动”其产是球具有的属性,这就是惯性;
(3)球在运动的过程中,与空气和接触面发生摩擦,一部分机械能转化为内能,所以机械能减少.
故答案为:(1)小球的速度减小得更慢;
(2)惯性;
(3)内.
【点评】本实验中,通过再现伽利略的实验过程与推理,使我们进一步了解了探究的过程,理解了惯性的概念.同时还考查了机械能守恒的条件.