8.1牛顿第一定律（知识解读）（原卷版）

81 牛顿第一定律（知识解读）（原卷版） •知识点1 牛顿第一定律的概念 •知识点2 物体运动状态变化的判定 •知识点3 惯性现象及其应用 •知识点4 力与运动的关系 •知识点5 探究阻力对物体运动的影响实验 •作业 巩固训练 1、牛顿第一定律（也叫惯性定律）：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状 态或匀速直线运动状态。 2、牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的，不可能用实验直接来验证。 【典例1-1】（2023 春•汶上县期末）关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是（ ） ．牛顿第一定律是凭空想象出来的 B．物体只要运动，就一定受到力的作用 ．不受力的物体，只能保持静止状态 D．运动着的物体不受力时将做匀速直线运动 【典例1-2】（2023 春•湛江期末）被誉为“经典力学奠基人”的物理学家 总结出： 一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止或 状态。为纪念他对物理 学的贡献，物理学中用他的名字作为 的单位。 【变式1-1】（2023 春•蓟州区校级月考）牛顿第一定律的发现和总结是（ ） ．由斜面小车实验直接得到的结论 B．通过日常生活和生产实际得出的结论 ．仅仅通过理论分析和数学推导就得出的规律 D．在实验的基础上，经过分析推理概括得到的结论 【变式1-2】（2022 秋•港北区期末）牛顿第一定律 （选填“能”或“不能”）通过 牛顿第一定律的概念 知识点1 实验直接验证；投篮时篮球出手的瞬间，若一切力都消失了，篮球将 （选 填“保持静止”“做曲线运动”或“做匀速直线运动”）。 1、物体运动状态的变化包括速度大小的变化和速度方向的变化，两变其一或者都变化，那 么运动状态发生变化，两者均不变，那么运动状态不发生改变（静止或者匀速直线运动）。 （1）物体由静到动、由动到静、由慢到快、由快到慢都是速度大小的变化。 （2）圆周运动、拐弯运动都是运动方向的变化（物体运动状态如果变化，一定是受力的 结果，而且所受力不是平衡力）。 2、静止或匀速直线运动都是运动状态没有变化（物体运动状态如果不变，或者受平衡力， 或者不受任何力）。 【典例2-1】（2023 春•碑林区校级月考）下列情形中，物体运动状态不变的是（ ） ． 图中减速下落的跳伞运动员 B． 图中利用撑杆越过高处的跳高选手 ． 图中用力推而未动的木箱 D． 图中绕地球匀速转动的中国空间站 物体运动状态变化的判定 知识点2 【典例2-2】（2023 秋•泸县校级期末）2023 年3 月15 日晚我国研制的长征11 号运载火箭 在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将实验19 号卫星送入预定轨道，这是长征11 号运 载火箭，自首飞以来的第16 次发射，实现16 连胜，在发射火箭的时候，火箭向下喷气， 可以获得向上的动力，这说明 ，卫星在绕地球做匀速圆周运动时， 卫星的运动状态是 的（选填“改变”或“不变”）。 【变式2-1】（2023 秋•梁山县校级期中）下列物体运动过程中，运动状态不发生改变的是 （ ） ．篮球从篮筐中落下 B．火车在平直铁轨上匀速行驶 ．卫星绕地球匀速转动 D．火箭发射升空 【变式2-2】（2023•襄阳）2023 年3 月7 日凌晨，中国空间站凌月（空间站从地球和月球 间飞过）。这一过程中，以月球为参照物，空间站是 （选填“运动”或“静 止”）的。如图所示为某物体v t ﹣图象，则该物体的运动状态是 运动。（选填 “匀速”或“变速”） 1、惯性：物体保持原来运动状态不变的性质；即运动的物体要保持它的运动状态，静止物 体要保持它的静止状态； 2、一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性，运动的物体也具有惯性)； 3、惯性是物体本身的属性，惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大，惯性越大；质 量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情 况无关； 4、惯性是一种属性，它不是力。惯性只有大小，没有方向； 5、惯性的防止与应用。 惯性现象及其应用 知识点3 【典例3-1】（2023•四平模拟）小明在进行百米赛跑时经历了加速、减速等阶段，最终冲 过终点线。以下关于惯性的说法正确的是（ ） ．小明加速跑时的惯性比减速跑时大 B．小明冲过终点线才停下来是因为受到惯性 ．小明整个跑步过程惯性大小不变 D．小明在加速、减速等运动状态改变时才有惯性 【典例3-2】（2023•牡丹江）如图所示的“橡皮筋动力车”，旋转扇叶，将橡皮筋拧紧。 松手后，橡皮筋的 能转化为扇叶的 能，扇叶快速转动，小车运动起来。 当扇叶停止转动，小车仍能继续向前运动，小车具有 。 【变式3-1】（2023 春•房县期中）在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选 手谷爱凌从50m 高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620 度旋转，获 得金牌。下列说法中正确的是（ ） ．她在空中受到重力和惯性力的作用 B．她离开轨道末端时惯性最大 ．她运动到最高点时速度为零 D．她运动到最高点时仍具有惯性 【变式3-2】（2023 春•平桂区 期中）锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使 锤头紧套在锤柄上，如图，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于 会继续向下运动， 这样就套紧了，其大小只与锤头的 有关。 1、力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动状态的原因。 2、运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)； 3、静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)。 【典例4-1】（2023 春•天镇县期中）下列关于运动和力的说法，正确的是（ ） ．相互接触的两个物体之间一定有力的作用 B．当一个物体是施力物体时，就不能是受力物体 ．力的作用效果与力的大小、方向、作用点都有关 D．物体只有受力才能运动，不受力总保持静止状态 【典例4-2】（2023•宛城区三模）用水平力推停在平直公路上的汽车，没能推动，这时推 力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）汽车所受的阻力。快速行驶的汽车刹 车后，由于 ，还会继续前进一段距离。汽车最终停下来的原因是 。 【变式4-1】（2023 春•鄂州期末）关于力和运动的关系，下列说法正确的是（ ） ．物体运动状态改变，一定受到力的作用 B．物体受到了力的作用，运动状态一定改变 ．没有力的作用，运动的物体会慢慢停下来 D．物体在平衡力作用下，一定处于匀速直线运动状态 【变式4-2】（2023•合肥模拟）在“天宫课堂”中，航天员王亚平用吸管把乒乓球轻轻压 入水中，取出吸管后，观察到乒乓球悬停在水中，如图所示，这是由于在中国空间站中， 力与运动的关系 知识点4 乒乓球不再受到重力和 力的原因而悬停不动。 1、实验目的、原理、方法 （1）实验目的：探究阻力对物体运动影响； （2）实验原理：力是改变物体运动状态的原因； （3）实验方法：控制变量法。 2、实验器材：斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。 3、器材作用 （1）斜面：使小车运动。 （2）毛巾、棉布、木板：改接触面对小车的阻力。 （3）刻度尺：测量小车行驶距离。 4、实验步骤 步骤①木板放在水平的桌面上,将斜面放固定在木板的一端,将刻度尺零刻度线与木板一端 对齐,紧贴木板并固定好； 步骤②观察木板毛巾与棉布的粗糙程度； 步骤③将毛巾铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小 车在毛巾上滑动的距离S1 ； 步骤④将棉布铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小 车在棉布上滑动的距离S2； 步骤⑤将小车置于斜面顶端,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在木板上滑动的距离S3。 5、实验结论及推理 实验结论：平面越光滑,物体运动的距离越远,速度减小得越慢,所受阻力越小；平面越粗糙, 物体运动的距离越近,速度减小得越快,所受阻力越大。 探究阻力对物体运动的影响实验 知识点5 实验推理：运动的物体如果不受外力作用，它将永远匀速直线运动下去。 【典例5-1】（2023 春•青山区校级月考）如图所示，在探究“阻力对物体运动的影响”的 实验中，记录小车在水平面不同材料上滑行的距离s 如表。关于该实验和记录数据，下 列说法不正确的是（ ） 水平面材料 毛巾 棉布 木板 小车移动的距离s/m 183 268 382 ．三次实验需让小车从同一斜面顶端由静止滑下 B．小车在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力最小 ．小车水平面上滑行时，受到的阻力越小，速度减小得越慢 D．该实验可以直接得出：小车运动时如果不受阻力，小车就会做匀速直线运动 【典例5-2】（2023 春•鼓楼区校级月考）在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，小 刚同学做了如下实验。如图所示，让小车自斜面上某一固定位置由静止开始自由滑下， 分别观察小车从斜面上同一位置滑下后，在粗糙程度不同的水平面上运动的距离，同时 用小旗子标记每次小车在相应平面上停止后所处的位置。 （1）实验中每次均让小车从斜面固定位置由静止下滑的目的是：使小车每次在水平面 上开始滑行时速度大小 。 （2）实验中改变小车所受摩擦阻力大小，是通过改变 来实现的。 （3）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近，在棉布表面滑行的距离较远，在木 板表面滑行的距离最远。 说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 。 （4）推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力为零，它将做 。 （5）在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一 定律，该定律 。 能用实验直接验证 B 不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确 是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的 【变式5-1】（2023 春•冷水滩区校级期中）在“阻力对于运动的影响实验”中，控制小车 在同一斜面同一高度静止释放，目的是控制小车到达水平面时初速度大小 （填 “相等”“不相等”），水平面上阻力越小，小车速度减小越 （填“快” “慢”）。 【变式5-2】（2023 春•锡山区校级月考）在探究“阻力对物体运动的影响”时，使用的器 材有斜面、木板、毛巾、棉布和小车。 （1）实验时要固定斜面，并让小车从斜面上 （选填“同一”或“不同”）位置由 静止滑下，目的是使小车到达水平面时的速度大小 （选填“相同”或“不相 同”）； （2）根据实验现象，可以得出结论，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小 得越 （选填“快”或“慢”），在水平面上运动的距离越远； （3）如果水平面绝对光滑，对小车没有阻力，则小车将做 运动。 1．（2023 春•平潭县期末）看足球比赛的某同学突发奇想，如果在空中飞行的足球所受一 切外力突然消失，关于足球的运动情况，下列判断正确的是（ ） ．做匀速直线运动 B．停在空中静止不动 ．做曲线运动 D．竖直下落 2．（2022 秋•石狮市期末）如图所示，物体运动状态发生改变的是（ ） ． 沿曲线滑行的运动员 B． 吊在天花板下静止的电灯 ． 匀速直线行驶的小车 D． 空中匀速直线下落的降落伞 3．（2023 春•莲池区校级期末）某同学利用如图所示装置探究“阻力对物体运动的影响”， 下列有关说法正确的是（ ） ．实验中，先后在水平面上铺上毛巾、棉布，让小车从斜面的同一高度由静止滑下 B．该实验直接证明了牛顿第一定律，告诉我们物体的运动不需要力来维持 ．小车运动到点时速度为v1，若所受重力突然消失，小车继续向前运动，小车到达B 点 时速度为v2，v1＞v2 D．在水平面上滑行的小车受到的重力和水平面对小车的支持力是一对相互作用力 4．（2023 春•仁寿县校级期中）如图所示，一木块立在光滑的水平平板小车上，并随小车 一起沿粗糙的水平地面向右做匀速直线运动，当小车突然加速，车上的木块将（ ） ．也跟着小车加速运动 B．向左平滑出小车，落地后向右倾倒 ．向左平滑出小车，落地后向左倾倒 D．向左倾倒在小车上 5．（2023 春•兰考县期中）摩托车做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．哪个车轮先着地与翻车的危险没有关系 ．应该后轮先着地 D．应该前后轮同时着地 6．（2023 春•济阳区期末）下列关于惯性的说法正确的是（ ） ．甲图中紧固锤头，这是利用锤柄的惯性 B．乙图中跳远运动员在起跳前助跑可以跳得更远，这是利用惯性 ．丙图中运动员跑到终点不能立刻停下来，因为他受到惯性力的作用 D．丁图中汽车的安全气囊可以减小乘客的惯性 7．（2023 春•如皋市月考）如图中，一段弹簧固定在水平桌面上（如图甲所示），将小球 放在弹簧上使其处于静止状态（如图乙所示）、用竖直向下的力F 压小球至如图丙的位 置，然后撤去力F，小球向上运动到点后下落（如图丁所示）、不计空气阻力的影响， 则从撤去力F 到小球运动到点的过程中，下列说法中正确的是（ ） ．小球一直做减速运动 B．小球离开弹簧前，速度先增大后减小 ．小球离开弹簧时的速度最大 D．小球在点速度为零，合力为零 8．（2023•保山二模）2022 年8 月8 日在玉溪市如期举办了云南省第十六届运动会，比赛 过程中，来自青年组的小张同学在参加足球比赛时踢出的足球在空中运动的轨迹如图所 示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（ ） ．足球运动到最高点时，若外力全部消失，足球将保持静止 B．足球在空中飞行时，机械能保持不变 ．踢出后的足球在空中继续飞行，是因为受到了惯性力的作用 D．落回地面的足球对地面的压力和足球的重力是一对平衡力 9．（2023 春•迪庆州期末）如图，用尺子快速水平击打盖在杯口的硬纸片，鸡蛋由于具有 并未随纸片一起飞出。假设纸片飞出后不再受任何力的作用，纸片将保持 状态。 10．（2023 春•惠阳区校级期中）如图所示，上表面水平且光滑的小车上有、B 两个物体， 两物体与小车以相同的速度一起向右匀速运动。B 在的正前方，B 的质量小于的质量。 假设小车的上表面足够长，不计空气阻力，小车遇到障碍物突然停止后，、B 两物体 （选填“会”或“不会”）相撞。 11．（2023•吉州区模拟）如图是实心球离开手后在空中的运动轨迹（不考虑空气阻力的影 响），实心球离开手后能继续向前运动是由于 。当实心球运动到最高点Q 时，所 受的外力全部消失，实心球将 （选填“静止”、“沿方向运动”、“沿 b 方向运动”或“沿方向运动”）。 12．（2023 春•宝丰县期中）小强行走时被石块绊了一下，身体向前倾倒，对此情景合理 的解释是：小强原来相对于地面是 的，当他的 （选填“脚”或“上身”） 的运动状态突然改变时，他的 （选填“脚”或“上身”）由于惯性仍保持原来的 运动状态。 13．（2023 春•青羊区校级月考）如图所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中， 观察将毛巾、棉布分别铺在水平木板上和只有木板的三种情况下，让小车分别从斜面顶 端由静止下滑，研究小车在水平面上滑行的距离。 （1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止下滑的目的是：使小车每次在水平面上开 始滑行时 相同。 （2）实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变 来实现的。 （3）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近：在棉布表面滑行的距离较远：在木 板表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 慢 （填“快” 或“慢”）。 （4）推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，它将做 。 （5）在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一 定律，所以牛顿第一定律 直接由实验得出（填“能”或“不能”）。 （6）小明同学通过上面的探究学习，思考了一个问题，当自己荡秋千运动到右侧最高 点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？如图所示，她做 出了以下猜想，你认为其中准确的是 。（图中的黑点表示小明同学） 14．（2023 春•中山区月考）为了探究“阻力对物体运动的影响”，小明做了如图所示的 实验。 （1）本实验中的“阻力”主要是指 ； 小车在斜面上时受到的阻力 B 小车在水平面上时受到的阻力 小车在斜面上和水平面上时受到的阻力 （2）实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变接触面的 来实现的； （3）从实验中观察到，随着阻力的减小，小车在水平面上运动的距离逐渐变长，说明 阻力越小，速度减小得越来越 （选填“快”或“慢”）； （4）根据实验现象进一步推理得出：如果小车在水平面上不受任何阻力，则小车将 ； （5）实验中通过比较小车在水平面运动的距离长短来反映速度变化的快慢，使用的探 究方法是 。（只有一个选项正确） 控制变量法 B 等效替代法 转换法 D 推理法 15．（2023 春•东港市期中）如图甲所示，用力击打一摞棋子中的一颗棋子，该棋子飞出 而上面的棋子落下。 （1）请你解释这是为什么？ （2）请在图乙中画出飞出的棋子受力的示意图（忽略空气阻力）。