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（教师版）.docx

初中物理自主招生讲练25牛顿第一定律、惯性、力与侬J的关系、探无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：例如教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()A.做匀速直线运动 B.继续做匀速圆周运动 C.落到地面上 D,立即停止运动 分析：本题需要根据牛顿第一定律去分析，解答本题的关键就是要知道并理解牛顿第一定 律.解：牛顿第一定律：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态.石块做匀速圆周运动，它的运动方向不停的在改变，这是因为它一直在受到一个向心力的 作用，如果它受到的力全部消失，则就再也没有力能改变石块的运动方向和运动速度，所 以此时石块将做匀速直线运动.故选A.点评：此题主要考查学生对牛顿第一定律的理解和掌握，牛顿第一定律是力学的基本定律 之一.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()A.立即停止运动B.运动速度越来越快C.速度减慢，最后停止D.仍做匀速直线运动分析：根据牛顿第一定律进行分析，即当物体受到的力突然消失，物体还会保持原来的运 动状态运动下去.解：因为物体原来在一对平衡力的作用下做匀速直线运动，当平衡力突然消失后，物体在 水平方向不再受任何外来作用，根据牛顿第一定律可得，物体将保持原来的速度继续作匀 速直线运动.故选D.点评：知道牛顿第一定律的内容，会根据牛顿第一定律分析问题解决问题.【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：一切物体在没有受到力的作用时,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：否。答案与解析：牛顿第一定律的内容为：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。牛顿第一定律是在大量实验和事实的基础上，通过概括推理得出的，不能通过实验直接 得出。因此，图中的实验不能直接得到该定律。故答案为：没有受到力的作用；否。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 增加 （填“增加”“减小”或“不变”）；当撤去此力后，物体 将作 匀速直线 运动（填“曲线”“减速直线”或“匀速直线”）。答案与解析：原来静止的物体如果合外力不为零，那么它将做加速运动。因此，当它受 到一个沿水平方向向右的力的作用时，物体的速度将增加；当撤去此力后，物体的合外力为零，物体将做匀速直线运动。故答案为：增加；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同地面，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 想实验的研窕方法。（1）研究中牛顿基于的可靠事实是 人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。（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 抛出物体的 速度足够大时，物体将离开地球，绕地球旋转，做圆周运动。（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 人造地球卫星。高山上的大炮答案与解析：（1）研究中牛顿基于的可靠事实是：人掷出去的石头总会偏离掷出方向落 回地面；（2）由实验现象知，这是重力作用的效果，是石头的重力去改变石头运动方向，他从石 头落回地面的距离不同，分析预测用相同的力去改变同一物体运动方向时，运动速度越 大，物体的运动方向越不易改变，即物体的运动方向改变较小，会落回离掷出点更远的 地方。所以牛顿设想：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。于是牛顿通过科学的推理得出了一 个重要的结论：抛出物体的速度足够大时，物体将离开地球，绕地球旋转，做圆周运 动；（3）现在随着现代科技的发展，人们应用他的推论，制成了人造地球卫星。故答案为：（1）人掷出去的石头总会偏离掷出方向落同地面；（2）抛出物体的速度足够大时，物体将离开地球，绕地球旋转，做圆周运动；（3）人造地球卫星。二 .探究阻力对物体运动的影响（共4小题）【知识点的认识】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.第一次（毛巾表面）第二欠（棉布表面）第三次（木板表面）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.手巾木板破璃(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 速度 相同.(2)由图示可知，小车在玻璃上运动的距离最 远，这说明小车受到的阻力越 小，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 车将一直保持匀速直线运动状态.分析：实验中要求从同一点滑下，是为了保证小车到达水平面时有相同的速度，从而看出 在不同材料上的滑行的距离.而这三种材料我们非常熟悉，从而比较出受阻力的不同，然 后我们可以猜想如果没有任何阻力的话，物体的速度将不会改变解：我们让小车从顶端滚下目地是为了让小球每次到达水平面时的速度都相同，便于比 较.而明显由图示看出，在玻璃板上小车滑行的距离是最远的，我们知道在玻璃板上小车受阻 力最小；速度减小的慢，所以我们想到如果没有阻力的话小车将会滑行将会一直进行下去，做匀速 直线运动.故答案为：(1)速度；(2)远、小；(3)匀速直线运动状态.点评：本题考查理想实验内容，解此类问题定要注意思考实验的意义.【解题方法点拨】阻力对物体运动影响的探究实验要明白：(1)小车从斜面上滑下后，为什么最终会在水平面上停下(2)如果水平面铺的材料不同，小车在平面上减小的速度一样吗？<3)用所给器材，怎样验证你的想法(4)在实验中我们应该注意什么样的问题.1 .探究阻力对物体运动的影响(共4小题)4 .如图为某同学“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)： 分别用不 同的力推了一下木块。(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一长，但由于实验中摩擦力不可能为 零，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，木块将做匀答案与解析：(1)木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关，还与物体的初始 速度有关，因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时，要控制木块的速度相同，即要用 到控制变量法。由于用不同的力推木块，导致了木块的初始速度不同。故这种操作是错 误的。(2)随着接触面的改变，发现接触面越来越光滑，摩擦力越来越小，木块运动的距离会 越来越长，运动的时间也越来越长。物体由于在运动过程中，受到的摩擦力不可能为零，故不能保持平衡状态，所以不会出现木块做匀速直线运动的现象。（3）根据匀速直线运动的定义可知：当物体的速度不变，经过的路线是直线的运动即为 匀速直线运动。故答案为：（1）分别用不同的力推了一下木块；（2）变长；长；不可能为零；（3）做 匀速直线运动。5 .在探究阻力对物体运动的影响时：木板表面毛巾表面棉布表面（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 小车到达水平 面时的速度相同。由图可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程越一远。如果 小车在绝对光滑的水平面上运动，小车将做匀速直线运动。（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，而不设计探究推 力对物体运动的影响，理由是 同一接触面摩擦力一定，容易探究摩擦力对物体的影 响，而推力，不易控制其大小且不便于测量推力的大小。（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。B OA.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C.两个方法都是一样的，随便测哪个答案与解析：（1）让小车从同一个斜面的同一高度静止释放，目的是使小车在水平轨道 上有相同的速度；由图可知，小车受到的阻力越小，运动的路程越远，如果小车在绝对 光滑的水平面上，小车将做匀速直线运动；（2）设计探究阻力对物体运动的影响，而不设计探究推力对物体运动的影响，是因为 物体的运动不需要力来维持，不受力的物体也可以做匀速直线运动；力是改变物体运动 状态的原因；如果设计探究推