8.1 牛顿第一定律（原卷版）

课时81 牛顿第一定律（帮课堂）（原卷版） 【学习目标】 1 理解力对物体运动的影响； 2 理解牛顿第一定律及其现象； 3 理解惯性概念； 4 了解影响物体惯性大小的因素； 5 会分析生活中的惯性现象。 【知识导图】 【基础知识】 知识点一、阻力对物体运动的影响 1 运动是否需要力来维持 生活中，人们常用这样的体验：让静止的物体动起来，要对它施加力，要使它不停下 来，需要对它不断施力。据此，古希腊哲学家亚里士多德认为，运动要靠力来维持。2000 年后，意大利物理学家伽利略认真研究这些现象后，发现了不易察觉的阻力的作用，纠正 了亚里士多德根据直觉经验得出的结论。 2 实验探究：阻力对物体运动的影响 猜想与假设 阻力可能是使物体运动速度减小的原因 制订计划和 设计实验 去一辆小车，让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下（控制变量法：控制滑上水 平面时速度相同）。依次在水平面上铺上毛巾、棉布、木板（控制变量法：使水平 面的粗糙程度不同），观察小车的运动情况，并记下其停止的位置。 实验器材 小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等 实验过程 （1）在水平面上铺上表面最粗糙的毛巾，让小车从斜面上适当位置由静止滑下，观 察小车在毛巾表面上运动的距离； （2）撤去毛巾，铺上表面较粗糙的棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观 察小车在棉布表面上运动的距离； （3）撤去棉布，铺上较为光滑的木板，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察 小车在木板表面上运动的距离。 实验记录 接触面 小车受到阻力大 小 小车运动的距离 小车速度减小的 情况 毛巾表面 较大 较近 很快 棉布表面 较小 较远 较快 木板表面 最小 最远 较慢 分析与论证 小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远 科学推理 假设水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，小车的速度将不会减小，它将以恒定 不变的速度永远运动下去，即如果运动物体不受力的作用，它将做匀速直线运动。 ★特别提醒 1 实验中，可通过调节斜面的倾角来调节小车进入水平面时的速度大小，避免小车冲出木板。 2 实验中应由静止释放小车，让小车自由滑下，不能用手推动小车。 【典例1】小明利用如图所示的装置，探究在水平面上阻力对物体运动的影响，进行 如下操作： 、如图甲，将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平 面上通过的距离； b、如图乙，取下毛巾，将棉布铺在斜面和木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下， 观察小车在水平面上通过的距离； 、如图丙，取下棉布，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距 离。请针对以上操作回答下列问题： (1)以上操作中错误的一次是______（选填“”、“b”或“”）； (2)对比两次正确实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越______； (3)纠正错误后，多次实验进行分析，并进一步推测：在水平面上滑行的小车，如果受 到的阻力为零，它将做______运动； (4)为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑，这 样做的目的是：使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时______； (5)在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力______（选填“是”或“不 是”）一对平衡力； (6)上述所有探究实验中用到的科学研究方法有______（只要求写出一种即可）； (7)在大量类似实验基础上，牛顿概括出了著名的牛顿第一定律。在实际生活中有着广 泛的应用。一架运输机参加某次抗震救灾时，在沿水平向右做匀速直线运动的过程中，间 隔相同时间先后从飞机上静止释放三个相同的物资。若不计空气阻力，且地面水平。那么 在地面上看，能正确表示物资在空中的排列情况和着地位置的图示组合是______。 ．①⑥ B．②⑤ ．③④ D．①④ 知识点二、力的作用效果 1 牛顿第一定律的建立过程 2 牛顿第一定律的内容 物体在时，静止状态匀速直线运动状态。 （1）“一切”表明定律对所有物体都是适用的； （2）“没有受到力的作用”包含两层意思：一是理想情况，物体没有受到任何力的 作用；二是物体受到的各个力相互抵消，相当于不受力。这是定律成立的条件； （3）“总保持”表面物体不受力时只有两种状态，要改变这两种状态物体必须受到 力的作用； （4）“或”即两种状态居其一，不能同时存在。 3 对牛顿第一定律的理解 （1）由牛顿第一定律可知，一切物体都有保持运动状态不变的性质，说明物体的运 动不需要力来维持，不受任何力的作用时，原来运动的物体，将保持匀速直线运动状态， 原来静止的物体将保持静止。 （2）牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推 理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验，因此它已 经成为公认的物理学基本定律之一。 材深挖 一些物理猜想，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要先进行实验，再通过科学推理得出正确 结论，这种方法称为“科学推理法”。牛顿第一定律就是由实验结合科学推理得出来的。 【典例2】如图所示为某兴趣小组在发射水火箭，如果水火箭在上升过程中，受到的 所有力突然全部消失，则水火箭将（ ）。 ．沿原方向做匀速直线运动 B．向下运动 ．立刻静止在空中 D．慢慢上升然后逐渐静止 知识点三、惯性 1 惯性 牛顿第一定律说明，任何物体不受力时，都会保持静止或匀速直线运动状态，即一切 物体都有保持原来运动状态的性质，我们把这种性质称为惯性，所以牛顿第一定律也称为 惯性定律。 ★特别提醒 1 惯性是物体本身的一种属性，物体的惯性大小只与物体的质量的大小有关，质量越大，惯性越 大。 2 一切物体在任何情况下都有惯性，与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等无关。 3 惯性不是谁给予的，不能说物体“受到惯性”，也不能说物体“获得惯性”或“得到惯性”。 4 惯性是物体的一种性质，不存在惯性力。 2 惯性与力的区别 惯性 力 产生机制 物体因为具有质量而具有的 物体间相互作用 物理意义 惯性是物体的一种属性 物体对物体的作用 产生条件 始终具有，与外界条件无关 物体间有相互作用时才有，一个物体不会产生力 构成要素 没有方向、没有作用点，只有大小。大小与 质量有关，但大小没有具体数值，也没有单 位 有大小、方向、作用点；大小由具体的数值和单 位 效果 保持物体运动状态不变 改变物体的运动状态 总结 惯性和力本质不同，惯性不是力，因此，把惯性说成“惯性力”“物体受到惯性作用”或“由于 惯性作用”都是错误的，正确的表述应该为“物体由于惯性”或“物体因为具有惯性”。 【典例3】关于惯性，下列说法中正确的是（ ）。 ．液体、气体也有惯性； B．赛车冲过终点后能很快停下来，说明赛车没有惯性； ．跳远运动员起跳前要助跑，是因为运动员没有惯性； D．百米赛跑运动员到达终点不能立即停下来，是因为运动员具有惯性 3 解释生活中常见的惯性现象 图示 现象分析 启动汽车，乘客后仰：汽车突然启动时，乘客的下半身会随车向前运 动，而身体的上部由于惯性要保持原来的静止状态，所以身体就会向 后仰 垫片飞出，鸡蛋落入杯中：用木棍猛敲击鸡蛋下的垫片，垫片飞出， 但鸡蛋由于具有惯性，要保持原来的静止状态，不会随垫片飞出，在 垫片飞出后，由于重力的作用下落到杯子中 紧急刹车，乘客前倾：汽车紧急刹车时，乘客的下半身在车座的作用 下会随车停止运动，但身体的上部由于惯性要保持原来运动状态，所 以身体就会向前倾 蹬一下地，滑板车能滑行一段距离：向后蹬地，滑板车受力向前运 动，之后滑板车由于惯性会保持原来的运动状态滑行，但因为滑行过 程中始终受到地面阻力的作用，所以最终会停下来 4 惯性的利用与惯性危害的防止 利用 用手柄的下端撞击其他物体，手柄受力停止运动， 锤头由于惯性继续向下运动，这样反复多次后，锤 头就套紧了 跳远运动员助跑获得很大的速度后飞身一跃，靠自 身的惯性在空中继续前进 防止 为了防止汽车紧急刹车时驾驶员和乘客由于惯性向 前运动撞上其他物体，驾驶员和乘客必须使用安全 带 高速行驶中的车辆，刹车时由于惯性会继续运动较 长的距离。为了安全，道路上急转弯路段都要严格 限制车辆行驶的速度 【典例4】下列事例中，需要防止惯性带来危害的是（ ）。 ． 将水从桶中泼出； B． 汽车驾驶员系 上安全带； ． 人蹬冰面后可继续滑行； D． 洗手后用力甩 干 【方法帮】 题型一：实验探究阻力对物体运动的影响 【典例5】小明同学用如图所示的装置探究“力与运动的关系”。让小车从斜面同一 高度处由静止滑下，分别标记出小车在水平面为毛巾、棉布、木板表面时的停止位置。 （1）小车在相同斜面同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的_____相同； （2）标记是小车在_____（选填“毛巾”“棉布”或“木板”）表面停下来的位置， 分析可知，水平表面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越_____（选填“快”或 “慢”）； （3）在此实验基础上通过推理可知观点_____（选填“”或“B”）是正确的； ．物体的运动不需要力来维持 B．力是维持物体运动的原因 （4）因此，在此实验基础上通过推理可得出结论：运动的物体在不受外力的作用时， 它将_____； （5）在此实验的基础上进行改进，让同一小车从斜面不同高度处由静止滑下，观察 小车在相同水平面滑行的距离，可以探究小车的重力势能与_____有关。 题型二：对牛顿第一定律的理解 ★易错警示 理解牛顿第一定律应注意两点： （1）牛顿第一定律是如何得来的：牛顿第一定律是以实验为基础，结合科学推理得 出的，不是实验定律，这是它的特殊性。 （2）牛顿第一定律说明了什么：它揭示处物体在任何情况下都具有惯性，而不是 “只有不受外力”时或“只有处于静止或匀速直线运动状态”时才有惯性。 【典例6】“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静止 状态。”这一定律是哪位物理学家推理、概括出来的（ ）。 ．牛顿 B．安培 ．伏特 D．欧姆 题型三：牛顿第一定律的应用 【角度1】判断物体的运动状态 当物体不受外力作用时： （1）动者恒动。即原来运动的物体在没有受到外力作用时，将保持匀速直线运动状 态； （2）静者恒静。即原来静止的物体在没有受到外力作用时，将保持静止状态。 【典例7】体育测试时，从测试者手中抛出的实心球在空中时所受的外力同时消失， 它将（ ）。 ．立即停下来 B．做匀速直线运动 ．慢慢停下来 D．仍做曲线 运动 【角度2】运动和力的关系 力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。 【典例8】辽宁舰舰载机进行常规训练。当舰载机降落在辽宁舰的甲板上时，由于其 质量大速度快，单靠战机的制动停下来是不可能的，所以就需要舰载机的尾钩勾住甲板上 的阻拦索来完成。当尾钩勾住阻拦索时，下列说法合理的是（ ）。 ．尾钩没有受到拉力 B．阻拦索不发生形变 ．舰载机变慢 D．舰载机不受阻力 题型四：物体的惯性 惯性是物体本身的一种属性，即物体保持原有运动状态不变的性质，其大小只和质量 有关，与物体的运动状态以及是否受力都无关。另外，还需要注意惯性不是力，因而描述 惯性时不能与“受到”、“作用”等词搭配使用，更不能说“惯性力”。 【典例9】关于惯性，下列说法正确的是（ ）。 ．静止的足球没有惯性； B．跳远运动员要助跑后起跳，是为了增大惯性； ．在空中自由下落的苹果，运动的速度越来越快，是由于受到惯性的作用； D．在汽车紧急刹车时，坐在车里的乘客会向前倾倒，是由于乘客具有惯性 题型五：解释生活中的惯性现象 解释生活中惯性的现象的步骤： 一、确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或物体的哪一部分； 二、确定被研究对象原来处于什么状态； 三、说明物体的运动状态要发生怎样的变化； 四、由于惯性，研究对象要保持原来的什么状态，结果会出现什么现象。 【典例10】在汽车刹车时，坐在车里的乘客会向前倾倒。这种现象可以用以下四句 话来解释： ①乘客猝不及防，向前倾倒； ②汽车很快停止运动，乘客下半身也很快随车停止运动； ③乘客上半身由于具有惯性，仍然向前运动．； ④坐在车里的乘客随汽车向前运动，司机发现情况立即刹车。 则解释顺序排列正确的是（ ）。 ．④①②③ B．④②③① ．④③②① D．④②①③ 题型六：惯性的利用及惯性危害的防止 从“结果”出发，判断惯性的利用与惯性危害的防止： 判断是利用惯性还是防止惯性的危害，可以从结果出发。若有了惯性，结果是对我们 有利的，则相应措施属于利用惯性；若有了惯性，而不加以预防时，结果是对我们有害的， 则相应措施属于防止惯性带来的危害。 【典例11】如图的各种生活现象中不属于利用惯性的是（ ）。 ． 紧固锤头 B． 不再蹬地滑板车继续前进 ． 安全气囊 D． 跳远助跑 【中考帮】 考点一：探究阻力对物体运动的影响 【典例12】（2022·四川内江）为探究“力与运动的关系”，设计了如图所示的斜 面实验，让小车从斜面滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平 面上滑行的距离。 （1）实验中，让同一小车从同一斜面的相同位置由静止滑下，是为了使小车到达水 平面时的______相同；小车到达水平面的初始动能是由______势能转化而来的； （2）比较甲、乙、丙三次实验，发现：水平面阻力越小，小车滑行 距离就越_____ _（选填“远”或“近”）；进一步推理得出：如果水平面绝对光滑，物体受到的阻力为零， 则物体将在水平面上做______（选填“匀速”或“变速”）直线运动。 中考考题要求同学们知道牛顿第一定律实验的设计原理、实验步骤，能 理解并掌握常用的物理实验方法，能通过分析实验数据发现特点形成结论，这是物理核心 素养的科学探究的体现。 考点二：惯性 【典例13】（2022·四川自贡）小强和爷爷周末乘车到荣县双溪水库风景区去游玩， 下列有关惯性的说法正确的是（ ）。 小强和爷爷都系上安全带，是为了减小汽车行驶中人的惯性； B 汽车紧急刹车时，小强向前倾，是由于受到惯性力的作用； 驾驶员踩刹车后，汽车仍向前滑行了一段距离，是由于汽车具有惯性； D 高速公路严禁超速，是因为汽车速度越大，惯性越大 中考考题要求同学们能理解惯性这一概念，并能从惯性的角度认识生活 中相关的物理现象，这是物理核心素养的物理概念的体现。 【作业帮】 一、基础练（知识巩固） 1．下列现象中，不属于利用惯性的是（ ）。 ．锤头松了，将锤柄在地上撞击几下 B．骑自行车时为了减速捏刹车闸 的 ．用手拍打衣服上的灰尘 D．运动员采用助跑跳远 2．下列物体运动状态发生改变的是（ ）。 ．在水面上静止的鸭子 B．公里匀速旋转的木马 ．在空中匀速下落的雨滴 D．在平直轨道上匀速行驶的列车 3．图所示，属于防止惯性造成危害的是（ ）。 ． 投铅球 B． 跳远助跑 ． 系安全带 D． 紧固锤头 4．下图的实例中，属于防止惯性不利影响是（ ）。 ．甲：跳远运动员起跳前的助跑，可以提高成绩； B．乙：拍打沾有灰尘的衣物时，灰尘会纷纷掉落； ．丙：汽车行驶时，驾驶员和前排乘客系安全带； D．丁：撞击锤柄的一端，能使锤头紧套在锤柄上 5．在学习牛顿第一定律的时候，我们做了如图所示实验。下列有关叙述不正确的是 （ ）。 ．每次实验时，小车可以从斜面上的任何位置开始下滑； B．实验中运动的小车会停下来，说明力能改变物体的运动状态； ．实验表明，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越远，速度减小得越慢； D．在类似甲、乙、丙的实验现象的基础上，经过推理归纳得出牛顿第一定律 6．我们在生活中怎样利用惯性？例如，斧头的手柄松了，用手柄的下端撞击石头或 树桩，这样，斧头就被套紧了。其具体的解释是：①当斧柄因撞击而突然停止运动；②斧 头就紧紧地套在斧柄上了；③在下落过程中，斧头和斧柄是一起向下运动的；④斧头由于 惯性，仍要保持原来的运动状态而继续向下运动。合理的排列顺序是（ ）。 ．③②①④ B．③①④② ．③④①② D．④③②① 7．如图，质量分别为m 和M 的两个物体和B，其中M>m，将它们放在水平且光滑 的板车上，木板很长，车以速度v 向右运动，当车突然刹车后（ ）。 ．B 两物体都随车停止而停止； B．物体比B 物体运动得快，两者相碰； ．B 物体比物体运动得快，两者距高增大； D．两物体都以原来的速度向右运动，两者距离不变 8．为了探究力与运动的关系，先后三次让同一滑块从同一斜面的顶端由静止滑下， 分别滑到表面粗糙、表面比较平滑和表面很平滑的水平面上，这样做的目的是为了研究在 阻力______时，滑块在水平面上运动距离的情况，观察到的现象是______，由此可推理得 出______。 9．掷出的铅球能在空中继续飞行，这是因为铅球具有_________，铅球在飞行中运动 方向不断改变，最终落回地面，是因为铅球受到________的作用（不考虑空气阻力），它 的方向是_________的。 二、综合练（能力提升） 10（2022·江苏扬州）如图所示，汽车头枕能在下列何种情形中保护司机（ ）。 前行时突然刹车 B 前行时撞上前车 静止时受到前车撞击 D 静止时受到后车撞击 11（2022·湖南衡阳） 2022 年女足亚洲杯决赛中，中国女足在0 比2 落后的情况下 逆转，以3 比2 力克韩国队夺冠，时隔16 年重登亚洲之巅，在足球比赛中，下列说法正 确的是（ ）。 足球在空中飞行过程中不受力的作用； B 足球 空中下落过程中惯性变大； 足球在地面上越滚越慢，说明运动需要力来维持； D 守门员飞身扑住了飞向球门的足球，说明力可以改变物体运动状态 12（2022·湖南长沙） “踢毽子”是深受大家喜爱的传统运动。关于踢毽子的过程， 以下说法正确的是（ ）。 毽子离开脚后继续上升是由于惯性 B 毽子上升过程中质量变小 毽子在最高点不受力的作用 D 毽子下落过程中运动状态不变 13（2022·四川乐山）关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）。 速度大的物体惯性大； B 跳远运动员快速助跑，是为了利用自身的惯性以提高成绩； 力是维持物体运动的原因； D 物体在没有受到力的作用时就一定处于静止状态 14（2022·四川凉山）中国女子足球运动员主罚任意球时，足球在空中划出一道美丽 的弧线向球门飞去，下列对足球运动过程，判断正确的是（ ）。 脚踢足球使足球飞出去，说明力是维持物体运动的原因； B 足球在空中飞行的过程中，运动状态没有发生改变； 足球离开脚后继续飞行，是因为足球具有惯性； D 足球在空中飞行的过程中，只受重力作用 15（2022·江苏连云港）司机发现路前方有障碍物紧急刹车时，坐在车上的人会向__ _________（选填“前”或“后”）倾倒，这是因为人具有___________。