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第四章 运动和力的关系 第1节 牛顿第一定律 知识点归纳 知识点一、理想实验的魅力 1．伽利略理想实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度时就会离得更远。 2．实验结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，物体将以这个速度匀速运动下去．也就是说，力不是维持物体运动的原因，而恰恰是改变物体运动状态的原因． 3．伽利略理想实验揭示了力是改变物体运动状态的原因． 知识点二、牛顿第一定律 1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 2．含义： （1）保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持 （2）要使物体的运动状态（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的原因 (3)定性地揭示了力和运动的关系．任何物体只要运动状态保持不变，它所受的合外力必然为零；反之，如果物体的运动状态发生了变化，那么物体必受到了不为零的合外力． 3．定律成立的条件：惯性参考系 在研究地面上物体的运动时，一般选取地面或相对地面静止或匀速直线运动的物体为惯性系． 知识点三、惯性的理解 1．概念：惯性是一种性质，保持原有运动状态不变的性质，是物体的固有属性． 2．决定因素：由质量惟一决定，与运动状态无关，与是否受力无关． 3．惯性定律与惯性的不同 (1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力及受力的大小无关；与物体的运动快慢也无关．惯性的大小反映了物体保持原来运动状态本领的大小，其大小只与质量有关． (2)惯性定律(牛顿第一定律)反映物体在一定条件下的运动规律． 典例分析 一、对伽利略理想斜面的理解
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动． 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：____________.(只要填写序号即可) 在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是( )
A．①是事实，②③④是推论 B．②是事实，①③④是推论 C．③是事实，①②④是推论 D．④是事实，①②③是推论 解析 ②是可靠事实，因此应放在第一步；①③是在可靠事实基础上提出的设想(斜面没有摩擦)，④是进行合理外推得出的推论，因此，正确的顺序是②③①④，其中②是事实，其余的是推论． 答案 ②③①④ B 归纳总结：理想实验应建立在可靠事实的基础上，将实验条件理想化，并进行科学抽象和推理，得出正确的结论．分析物理问题时常采用的假设法、极端法都是“理想实验”这种方法的迁移. 二、惯性的理解及应用
A．车速越大，它的惯性越大 B．质量越大，它的惯性越大 C．车速越大，刹车后滑行的路程越长 D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大 解析 质量是惯性大小的量度，质量越大的物体，惯性越大；车速大，刹车时，减速运动的初速度大，而加速度不变，因而刹车滑行的路程长．故正确答案为B、C. 答案 BC 归纳总结：解决关于惯性概念理解的题目时，要紧紧抓住“物体的惯性只和物体的质量有关”这一关键点，理解物体的惯性与地理位置、运动状态、是否受力、速度大小等因素均无关 三、力和运动的关系
A．向北跳最远 B．向南跳最远 C．向东向西跳一样远，但没有向南跳远 D．无论向哪个方向都一样远 解析 运动员起跳后，因惯性其水平方向还具有与船等值的速度，所以无论向何方跳都一样。 答案 D 四 牛顿第一定律的理解
A．牛顿第一定律是实验定律 B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 C．惯性定律与惯性的实质是相同的 D．物体的运动需要力来维持 解析 牛顿第一定律强调了物体在不受力的情况下的运动规律，也说明了在受力时运动状态要改变，但自然界中不受力的物体是不存在的，故A错误；惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，故C错误；由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态，则必须有力的作用，B正确，D错误． 答案 B 自我检测 1．关于伽利略理想实验，以下说法不正确的是( ) A．伽利略的理想实验是假想的，是在科学实验的基础上的科学推理
C．伽利略的理想实验有力地否定了亚里士多德的观点 D．现在，伽利略的斜面实验已不再是理想实验，是可以做出的实验了 解析 伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进行抽象思维过程中所创造出来的一种科学推理，是科学研究中的一种重要方法，它否定了力是维持物体运动原因的观点；因为永远也无法将摩擦力完全消除，所以这个实验是永远无法实现的，只能是理想实验。选项A、B、C正确。 答案 D 2．下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话．宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有推动机，正向月球飞去．”汤姆：“你们关闭了所有推动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧．”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法错误的是( ) A．汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因” B．宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因” C．宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持” D．宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行 解析 宇航员答话所体现的物理思想是：运动物体不需要力来维持．B项错误． 答案 B 3．一人坐在火车的座位上，将手中的杯子放在桌子上，火车突然启动，座位上的人仍然坐着，但桌上的杯子歪倒了，则( ) A．坐着的人没有惯性，立着的杯子有惯性 B．人坐着的时刻惯性大 C．杯子的惯性与车的启动有关 D．杯子的惯性比人的惯性小 解析 惯性是物体本身的固有属性，是由物体本身的质量决定的，与其他因素无关，质量大的物体惯性大。 答案 D 4．歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了( ) A．减小重力，使运动状态保持稳定 B．增大速度，使运动状态易于改变 C．增大加速度，使运动状态不易变化 D．减小惯性，有利于运动状态的改变 解析 质量是物体惯性大小的量度，质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变，故D正确． 答案 D 5．如图所示(俯视图)，以速度v匀速行驶的列车车厢内有一水平桌面，桌面上的A处有一小球．若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动．则由此可判断列车( )
A．减速行驶，向南转弯 B．减速行驶，向北转弯 C．加速行驶，向南转弯 D．加速行驶，向北转弯 答案 A 6．关于伽利略的理想斜面实验下列说法正确的是( ) A．伽利略的理想实验是假想的，没有科学依据 B．伽利略的理想实验是在可靠的事实基础上进行抽象思维而创造出来的一种科学推理方法，是科学研究中的一种重要方法 C．伽利略的理想实验有力地否定了亚里士多德的观点 D．在科学发展的今天，伽利略的理想斜面实验是可以通过实验演示的 解析 伽利略的理想斜面实验是建立在可靠的实验事实基础之上，经过抽象思维、科学推理，把合理的假设、巧妙的构想和严密的推理有机地结合起来，深刻地揭示了自然规律，但现实中永远无法通过实验演示． 答案 BC 7．以下说法不正确的是( ) A．物体所受合外力越大，其运动状态改变越快 B．物体同时受到几个力作用时，其运动状态可能保持不变 C．物体运动状态改变时，物体一定受到外力作用 D．物体的运动状态发生变化时，物体所受外力也会随之发生变化 解析 力是物体运动状态改变的原因，力越大，运动状态改变越快，A对。物体运动状态是否改变，取决于它受的合外力，如果合外力为零，物体的运动状态不会改变，B、C正确。物体的运动状态发生变化，则物体一定受合外力的作用，但物体所受合外力不一定是变化的，D错。 答案 D 8．在向前行驶的客车上驾驶员和乘客的身体姿势如图所示，则对客车运动情况的判断正确的是( )
A．客车一定做匀加速直线运动 B．客车一定做匀速直线运动 C．客车可能是突然减速 D．客车可能是突然加速 解析 从图中可以看出，人的身体倒向车前进的方向，说明此时车突然减速．因为当车突然减速时，脚随车减速了，但身体上部由于惯性仍然保持原来的运动状态，所以人会向前倒． 答案 C 9．有一仪器中电路如图所示，其中M是质量较大的一个钨块，将仪器固定在一辆汽车上，汽车启动时，________灯亮；汽车急刹车时，________灯亮。
解析：汽车启动时，钨块由于惯性保持静止，故相对车向后(左)移动，使绿灯电路接通，绿灯亮；同理，急刹车时，红灯亮。 答案：绿 红 10．找两个相同的瓶子，内盛清水，用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中，使铁球悬挂、塑料球悬浮，如图甲所示．
当瓶子突然向右运动时(有向右的加速度)，观察比较两个球的运动状态．你看到的现象也许会让你惊讶，小铁球的情况正如你所想的一样，相对瓶子向左运动，但塑料球却相对瓶子向右运动，如图乙所示．为什么会这样呢？ 答案：因为相同体积的水的质量与球的质量不相同，质量越大，运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比瓶子(及瓶子中的水)慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而塑料球运动状态的改变比瓶子(及瓶子中的水)快，所以塑料球会相对瓶子向右偏
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