25讲 牛顿第一定律、惯性、力与运动的关系、探究阻力对运动的影响（学生版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共24 页 初中物理自主招生讲义25 牛顿第一定律、惯性、力与运动的关系、探究阻力对运动的影响 一．牛顿第一定律的概念（共3 小题） 【知识点的认识】 （1）牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线 运动状态． （2）由牛顿第一定律可知，物体的运动是不需要力来维持的即力不是维持物体运动的原 因，此外，要改变物体的运动状态，就必须对物体施加力的作用，即力是改变物体运动状 态的原因． （3）牛顿第一定律不是实验定律，而是通过分析实验，再进一步概括、推理得出的并经受 住了实践的检验． 【命题方向】 （1）根据牛顿第一定律出题：例如室里静止的吊灯当它不受任何外力时将保持的状态？ （2）与一对平衡力结合出题：一个物体在不受力或受平衡力原来物体的运动状态将会怎样 变？ 例1：小雨同学通过绳子拉着一石块在水平桌面上做匀速圆周运动，假设它受到的力全都 消失，则该石块将（ ） ．做匀速直线运动 B ．继续做匀速圆周运动 ．落到地面上 D．立即停止运动 例2：一个物体在一对平衡力的作用下，沿光滑水平面做匀速直线运动，当这对平衡力突 然消失，则物体将（ ） ．立即停止运动 B ．运动速度越来越快 ．速度减慢，最后停止 D．仍做匀速直线运动 【解题方法点拨】 应注意从以下四个方面理解牛顿第一定律：（1 “ ” ）一切是说定律对所有物体普遍适用． （2 “ ” ）没有受到力的作用是指定律成立的条件，包含两层意思：一是理想情况，即物体确 实没有受到任何外力作用；二是物体所受各力的合力为零． （3 “ ” ）总指的是总这样，没有例外． （4 “ ” ）或即两种状态居其一，不能同时存在．定律表明：物体不受力时，原来静止的物体 将永远保持静止状态，原来运动的物体将永远做匀速直线运动．考虑问题也应从这两方面 第1 页/ 共24 页 来考虑，首先判断物体原来的运动状态，然后再根据牛顿第一定律来解答． 一．牛顿第一定律的概念（共3 小题） 1．牛顿第一定律告诉我们：一切物体在 时，总保持静止或匀速直线运动状态。利用 如图所示的实验装置，能否直接得到该定律？答： 。 2．在光滑的水平面上有一物体向右匀速运动，当它受到一个沿水平方向向右的力的作用 时，物体的速度将 “ ”“ ” “ ” （填增加 减小或不变）；当撤去此力后，物体将作 “ ”“ ” “ ” 运动（填曲线 减速直线或匀速直线）。 3．牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，于是 “ ” “ ” 牛顿提出了一个大炮的设想，如图是他画的大炮草图﹣﹣在地球的一座高山上架起 一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越 远。他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过科学的推理得出了 “ ” 一个重要的结论。这就是著名的牛顿大炮的故事，故事中牛顿实际也用到了理想实验 的研究方法。（1 ）研究中牛顿基于的可靠事实是 。 （2 “ ” ）根据以上资料和牛顿的大炮草图，推测牛顿当年的重要结论是 。 （3 ）如今，牛顿当年的推测已变成了现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了 。 二．探究阻力对物体运动的影响（共4 小题） 【知识点的认识】 第1 页/ 共24 页 设计实验：取一辆小车，使它三次都在斜面上的同一高度处从静止开始沿斜面运动到水平 面上．每次水平面表面的粗糙程度都不同，第一次在水平面上铺毛巾，第二次换成棉布， 第三次去掉所铺棉布，比较小车每次在水平面上的运动情况有什么不同． 实验现象：按以上设计进行实验，实验现象如图所示，并将实验的结果填在下表中． 接触面 小车受到阻力的大小 小车运动的距离 毛巾 最大 最短 棉布 较大 较短 木板 最小 最长 现象分析：小车分别滑过毛巾、棉布、木板表面时，由于毛巾表面最粗糙，阻力最大，使 小车很快就停下来，运动的距离最短；而木板表面最光滑，阻力最小，小车运动的距离最 长．通过小车在不同表面运动的距离不同，说明小车受到的阻力越小，速度改变越慢，小 车越不容易停下来． 实验结论：平面越光滑，小车运动的距离越大，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得 越慢． 实验推理：如果水平面表面绝对光滑，小车受到的阻力为0，速度不会减小，小车将以恒 定不变的速度运动下去． 【命题方向】 本实验探究的问题，实验探究过程中用到的物理学方法：控制变量法、推理法等是命题方 向． “ ” 典例：在探究力对物体运动的影响的实验中，在水平桌面上分别铺上分别粗糙程度不同 的毛巾、棉布、玻璃，让小车自斜面顶端从静止开始滑下，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顶端滚下，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 ， 第1 页/ 共24 页 速度减小得越慢． （3）根据这个实验推理：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 ． 二．探究阻力对物体运动的影响（共4 小题） 4 ” ．如图为某同探究牛顿第一定律的实验装置。实验中该同学先后三次将同一木块放在同 一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下木块，使其沿斜面向下运动，逐渐 减小水平面的粗糙程度，观察木块运动的距离，从而得出力和运动的关系。 （1）该同学在实验操作中有一处明显的错误是（不要求解释错误的原因）： 。 （2）更正错误后进行实验，从实验中观察到，随着摩擦力的逐渐减小，木块在水平面 上运动的距离逐渐 ，运动的时间越来越 ，但由于实验中摩擦力 ，所 以不可能观察到木块在水平面上做匀速运动的情形。 （3）在上述实验观察分析的基础上，可以推测：如果摩擦力减小为零，水平面足够 长，那木块在水平面上的速度既不减小，也不增加，运动方向也不发生变化，木块将 。 5．在探究阻力对物体运动的影响时： （1）如图所示让同一小车从同一个斜面的同一高度由静止释放，目的是 。由图 可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程越 。如果小车在绝对光滑的水平面 上运动，小车将 。 （2）研究力与运动的关系时，为什么设计探究阻力对物体运动的影响，而不设计探究 第1 页/ 共24 页 推力对物体运动的影响，理由是 。 （3）在体现阻力对物体运动影响大小的方法上，小明提出了另外一个方法：测量小车 在水平面上运动的时间。你支持如下哪个观念。 。 这个方法不可行，与阻力对物体运动影响的大小没有关联 B 这个方法可行，但没有小车运动的路程便于测量 两个方法都是一样的，随便测哪个 6 “ ” ．刘亮同学为了探究阻力对物体运动的影响实验中，设计了如图所示的斜面实验 （1）为了使小车在滑到水平面时寸的初速度相同，在实验中刘亮让小车从同一斜面的 同一高度由静止开始滑下，他采用的研究问题的方法是 （2）从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看， 图中小车所受阻力最小 （3）刘亮同学从实验推理可知，若水平面绝对光滑，则运动的小车会在水平面上做 运动。 7．小宇发现高速公路旁有如图所示的限速标志，小宇猜想：在相同情况下，大车质量大惯 性大，要停下来所行驶的距离比小车要长。为此，他设计了如图所示的装置及以下的探 究方： ①让一个小木盒从光滑斜面上某位置由静止滑下，测出它在水平面滑行的距离s1； ②给小木盒里添加适当的砝码，并让小木盒从斜面同一高度由静止自由滑下，测出它在 水平面滑行的距离s1； ③再继续增加砝码数量，重复步骤②； ④比较各次小木盒水平滑行距离S 的大小，归纳出结论。 对于上述探究方，请你回答： （1）让小木盒从斜面同一高度下滑的目的 。 （2）小木盒在水平面上滑行过程中机械能转化成了 能。 第1 页/ 共24 页 （3）实验结果发现，改变小木盒内砝码个数，重复上述实验过程，测得它在水平面滑 行的距离都相等，这与小宇猜想不符。小宇查资料发现，物体的动能 ，滑动 摩擦力Ff＝μF （F 为物体与接触面的正压力，μ 为一常数，跟接触面粗糙程度有关）。 根据已学知识和查得资料试分析原因： 。 三．惯性与惯性现象（共20 小题） 【知识点的认识】 （1）惯性是一切物体的固有属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止， 都具有惯性．一切物体都具有惯性． （2）惯性定义：我们把物体保持运动状态不变的属性叫做惯性．惯性代表了物体运动状态 改变的难易程度．惯性的大小只与物体的质量有关．质量大的物体运动状态相对难于改 变，也就是惯性大；质量小的物体运动状态相对容易改变，也就是惯性小． （3）当你踢到球时，球就开始运动，这时，因为这个球自身具有惯性，它将不停的滚动， 直到被外力所制止．任何物体在任何时候都是有惯性的，它要保持原有的运动状态． （4）惯性的应用与防止：在日常生活中惯性现象对我们既有有益的一面，又有有害的一 面．有益的要加以利用，例如利用惯性使锤头套紧；有害的要加以防止，例如汽车不能超 速超载． 【命题方向】 命题方向有以下方面：（1）惯性的认识；（2）影响惯性的因素；（3）惯性的应用与防 止． 例1 ：下列说法中正确的是（ ） ．物体运动的速度越大，它受到的动力越大，惯性也越大 B．骑自行车的人上坡前加紧蹬几下，这是为了增大惯性 ．足球越滚越慢，是因为受到了球场对它施加的力的作用 D．若运动的物体不受任何力的作用，它的速度将慢慢变小，最终停下来 例2：由于不遵守交通法规酿成的交通事故频繁发生，国家加大了对违反交通法规的处罚 力度．关于汽车安全行驶的规定和措施，下列说法正确的是（ ） ．限制汽车最大行驶速度，是为了减小汽车的惯性 第1 页/ 共24 页 B．安全带主要是在汽车突然启动时对驾乘人员起到保护作用 ．冬天汽车在冰雪路面上行驶时，轮胎上装防滑链，是为了减小摩擦 D．严禁酒后驾车．主要是因为饮酒后驾驶员反应迟钝，更容易出现交通事故 【解题方法点拨】 （1）惯性不等同于惯性定律．惯性是物体本身的性质，而惯性定律讲的是运动和力的关系 （力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动的原因）． （2 “ ”“ ” “ ）惯性是物体固有的一种属性，不能说由于惯性的作用 获得惯性．正确的是具有 ” 惯性． 【知识点的认识】 惯性现象就是物体保持原来运动状态的一种作用，不论这种运动状态是静止还是平动，或 是转动．最初是由惯性原理揭示出物体的惯性．惯性是物体具有保持原来状态（包括保持 动状态或静止状态）的一种性质．我们把更容易保持原来状态的物体，称其惯性大．惯性 原理可以表述为：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． 【命题方向】 解释生活中的惯性现象：例如1．拍打衣服上的尘土；2．套紧松动了的锤把；3．甩干洗 手后水份；4．用扬场机优选种子． （1）现代汽车除了前、后排座位都有安全带外，还安装有安全气囊系统，这主要是为了减 轻下列哪种情况出现时，可能对人身造成的伤害（ ） ．汽车速度太慢 B ．汽车转弯 ．汽车突然启动 D．汽车前端发生严重撞击 例2：乘坐公共汽车时，如果车没停稳就往下跳，是否安全？若不安全，易往前摔还是易 往后摔？为什么？ 【解题方法点拨】 解释常见的惯性现象的四个环节： （1）确定研究对象，即明确研究对象是哪一个物体或同一个物体的哪两个不同部分． （2）弄清该物体原来处于什么状态，是运动还是静止． （3）什么原因使该物体（或物体的哪个部分）改变了原来的运动状态． （4）该物体（或物体的另一部分）由于惯性要保持原来的状态，出现了怎样的现象． 三．惯性与惯性现象（共20 小题） 8．在水平路上前进的小车，顶棚上用细线悬挂一个小球（如图所示），则该小车现在可能 第1 页/ 共24 页 处于什么运动状态（ ） ．向右运动，正在刹车 B．向左运动，正在加速 ．向左运动，正在匀速 D．向左运动，正在减速 9．小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机，在旅途中拍下了火车内桌面上塑料杯瞬间的不同状 态，如下图的甲乙丙，则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是（ ） ．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向左减速 B．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右加速，丙图中火车突然向左加速 ．甲图中火车在减速运动，乙图中火车突然向左减速，丙图中火车突然向右加速 D．甲图中火车在加速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向右减速 10．一名军人在一次执行任务时需要从正在正常向前行驶的卡车右侧跳下。对于跳车的方 法，以下四种方中最安全的是（ ） ．脸向车后并相对于车向后跳 B．脸向车后并相对于车向前跳 ．脸向车前并相对于车向后跳 D．脸向车前并相对于车向前跳 11 ．关于惯性，下列四个现象中对应的说明错误的是（ ） ．拍打刚晒过的被子，灰尘脱落，说明灰尘有惯性 B．汽车紧急刹车，车上的人会向前倾，说明车有惯性 ．箭离开弓弦后，仍能向前飞行，说明箭有惯性 D．手握锤柄在地面上撞击几下，锤头就能紧套在锤柄上，说明锤头有惯性 12 ．如图所示，小车的下列运动中能使木块向右倾倒的是（ ） 第1 页/ 共24 页 ．向右匀速运动 B．突然向右运动 ．向左匀速运动时突然停下来 D．突然向左运动 13．摩托车作飞跃障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险，下列说法中正确的是 （ ） ．应该前轮先着地 B．应该后轮先着地 ．应该前后轮同时着地 D．哪个车轮先着地与翻车的危险没有关系 14．有一架飞机沿水平向右做匀速直线运动，每隔1 秒钟从飞机上轻轻释放一只小球，当 三只小球落下但均未落至地面时，若不计空气阻力，则这三只小球在空中的排列情况应 是图中的（ ） ． B． ． D． 15．在甲、乙两艘遮蔽门窗的船上，分别观察到小球的运动情况如图所示（小球原静止在 光滑水平桌面中央）．以下说法正确的是（ ） ．甲船向左做匀速运动，乙船静止 B．甲船向右做匀速运动，乙船静止 ．甲船可能静止也可能做匀速直线运动 D．乙船可能静止也可能做匀速直线运动 16．汽车沿平直公路向左匀速行驶，如图所示，经过一棵树附近时，恰有一颗果子从上面 第1 页/ 共24 页 自由下落，在空中作自由落体运动。则车中的人以车为参照物，看到果子的运动轨迹是 下图中的（ ） ． B． ． D． 17．如图所示（俯视看）以速度v 匀速运动的列车车厢里有一水平桌面，桌上有一静止小 球，突然沿图中虚线所示路线运动到B ，这时列车正在（ ） ．减速行驶，向南转弯 B．减速行驶，向北转弯 ．加速行驶，向南转弯 D．加速行驶，向北转弯 18 “ ” ．今年五一假期中，徐晃同学一家坐高铁去旅游，在车厢中他突然发现弟弟的玩具小 球在桌面上沿图中虚线从运动到B ．则由此可判断列车在（ ） ．减速行驶，向南转弯 B．减速行驶，向北转弯 ．加速行驶，向南转弯 D．加速行驶，向北转弯 19．如图所示，在车厢中的是用绳拴在底部上的氢气球，b 是用绳挂在车厢顶的金属球， 开始时它们和车一起向右做匀速直线运动，若忽然刹车使车厢做匀减速运动，则下列几 个图能正确表示刹车期间车内的情况是（ ） ． B． ． D． 20 ．起重机用钢丝绳拉一物体竖直上升时，钢丝绳突然断后的一瞬间，物体将（ ） 第1 页/ 共24 页 ．加速下落 B．停止上升 ．继续上升 D．静止后下落 21．如图，把一长方形木块竖直放在底板光滑的小车上，并随着小车一起沿水平面做匀速 直线运动，当小车突然遇到障碍物而急停时，车上的木块将（ ） ．立即停止运动 B．立即向前翻倒 ．立即向后翻倒 D．继续匀速向前运动 22 ．对于物体惯性的认识，下列各种说法中正确的是（ ） ．汽车在刹车后失去惯性，所以汽车停下来 B．汽车刹车时由于人的惯性比汽车大，所以人还要向前冲 ．汽车在突然启动时，站在车内的人由于惯性，将向后倾倒 D．汽车沿直线匀速行驶时，站在车内的人不会发生前倾，这时人没有惯性 （多选）23．如图所示，盛满水的容器中吊着一铁块P 和木块Q，当容器突然由静止向右 运动时，两者相对于容器的运动情况是（ ） ．P 向右运动 B．P 向左运动 ．Q 向左运动 D．Q 向右运动 （多选）24．如图所示，货车内部悬挂一个小球，在运行过程中发现球的悬线摆角不同， 关于货车运动情况的描述，正确的是（ ） ．甲车在前行中加速 B．乙车在倒车中加速 ．丙车在做匀速直线运动 D．丁车在前进中刹车 （多选）25．2008 年9 “ ” 月神舟七号顺利升空，广袤的太空第一次留下了中国人的脚印。 图中所示为翟志刚身着国产航天服、身系安全绳，缓缓步出轨道舱时的照片。地球就像 一轮巨大的月亮，悬挂在其头顶，此时飞船绕地运行的速度高达七至八千米每秒。根据 第1 页/ 共24 页 我们所学的知识可知，下述说法正确的是（ ） ．在此高空，翟志刚不受重力作用 B．白色的航天服能反射太阳光中的各种色光 ．由于地球对阳光的反射，飞船上的摄像机才能拍摄到地球 D．尽管飞船速度很快，但在舱外翟志刚依靠惯性也能随飞船飞行 26．运输液体货物的槽车，液体上有气泡，如图，当车开动时，气泡将向 运动；刹 车时，气泡将向 运动，其原因是 具有惯性。 27．如甲图所示，用轻绳竖直悬挂的小球随车厢一起水平向右做匀速直线运动，当小球出 现乙图所示的状态时，则小车此时正在 “ ” “ ” “ ” （选填加速、减速或匀速）运动， 作出上述判断的根据是小球由于 扔保持原来运动状态。 四．惯性在实际生活中的应用（共1 小题） 【知识点的认识】 物理来源于生活，服务于社会，与实际生活有关的物理知识，已经成为各种物理考试的热 点，关于惯性在生产、生活中的应用的事例很多，有有利的一面，也有有害的一面． 常见的惯性应用有：（1）电动机固定在质量大的底座上，增加质量增大惯性． （2）铁锤的质量大，惯性大容易将钉子钉进木板． （3）煤块由于惯性被送进了炉里． （4）篮球由于惯性被投进篮筐中． （5）飞机抛掉副油箱，减少质量减少惯性增加作战灵活度． （6）跳远时利用助跑，使自己跳得更远． （7）锤头松