牛顿第一定律 力与运动关系
【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.关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是可以通过实验直接证明的
B.验证牛顿第一定律的实验做不出来,因此不能肯定这个定律是否正确
C.牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上通过分析推理而获得的
D.物体保持静止或匀速直线运动状态,叫做牛顿第一定律
【答案】:C
【解析】:牛顿第一定律成立的条件是不受任何力的作用,这是一种理想情况,无法用实验证明,故A选项错误;该定律虽然不能用实验直接验证,但得出的一切推论都经受住了实践的检验,是人们公认的力学基本定律之一,故B选项错误;牛顿第一定律是物体在不受任何力作用时遵循的规律,而不是任何条件下都能成立的,故D选项错误。正确选项为C。
2、在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上分别铺上粗糙程度不同的毛巾、木板、玻璃,让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图所示。
(1)实验时小车每次都从斜面同一高度滚下,是为了让小车在这些物体表面开始运动的________相同。
(2)由图示可知,小车在玻璃上运动的距离最__________,这说明小车受到的阻力越___________,速度减小得越慢。
(3)根据这个实验进行推理:若水平物体表面绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),那么小车将一直保持________________________。
【答案】:(1)速度 (2)长 小 (3)匀速直线运动
【解析】:(1)本实验是探究阻力对物体运动的影响,实验时小车每次都从斜面顶端滚下,是为了让小车在这些物体表面开始运动的速度相同,便于比较研究。
(2)由图可知,小车在玻璃板上滑行的距离是最长的,我们知道在玻璃板上小车所受阻力最小,速度减小得最慢。
(3)根据这个实验可以推理:若水平物体表面绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),小车将会以原来的速度一直运动下去,即做匀速直线运动。
【总结升华】:解决此类问题时,必须牢牢把握实验目的,特别是得出结论时,必须是对实验目的回答。
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。
4、城市高架桥发生堵车现象,大多是因为两部同向行驶的汽车发生“追尾”造成的。如图所示,汽车B刹车后由于__________撞到汽车A;“追尾”碰撞的一瞬间,B汽车对A汽车的撞击力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)A汽车对B汽车的力,此时对汽车A中的司机起保护作用的是__________(选填“安全气囊”或“汽车头枕”)。
【答案】:惯性 等于 汽车头枕
【解析】:一切物体在任何时候任何情况下都具有惯性,汽车B刹车后由于惯性仍撞到汽车A;由于力的作用是相互的,“追尾”碰撞的一瞬间,B汽车对A汽车的撞击力等于A汽车对B汽车的力;在车辆发生追尾时,人体由于惯性会向后倒,此时车辆加速或减速的压力都集中在人体脆弱的颈部和头部,而头枕则对此起缓冲作用,保护人体头部。
【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】天,下着倾盆大雨。某人乘坐列车时发现,车厢的双层玻璃窗内积水了,列车进站过程中,他发现水面的形状是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【变式2】下列交通提示用语中,与惯性无关的是( )
A.保持车距
B.靠右行驶
C.车辆转弯,请拉好扶手
D.雨天路滑,请减速慢行
【答案】B
5、如图所示,四个棋子叠在一起静止在水平桌面上,一名同学用力迅速击打最下面的那个棋子,该棋子由静止开始沿水平方向飞出,这表明:________________。上面的棋子由于________要保持原来的静止状态,同时,这些棋子因为受到_________的作用,又落到桌子上。
【答案】力能改变物体的运动状态 惯性 重力
【解析】受到打击的棋子飞出去,棋子的运动速度和方向都发生了变化,表明力可以改变物体的运动状态;最下面的棋子被击出后,上面的棋子由于惯性要保持原来的静止状态,由于下方的棋子飞出,上面的棋子在重力的作用下落在桌子上。
【总结升华】本题考查物理知识,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。