1．知道牛頓第一定律的內(nèi)容，了解慣性的含義。知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。
2．學(xué)會(huì)根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)的條件，結(jié)合現(xiàn)行器材，探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性并進(jìn)行討論，能交流探究過程及結(jié)果。
3．通過伽利略、笛卡兒等相關(guān)史實(shí)，能認(rèn)識(shí)到物理學(xué)研究是不斷完善的，堅(jiān)持實(shí)事求是，激發(fā)學(xué)習(xí)與探究興趣。
知識(shí)點(diǎn)一 力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
1．時(shí)空對(duì)話
2．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指速度的改變。
3．力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
伽利略理想實(shí)驗(yàn)中的“理想”指的是什么？
提示：斜面光滑，水平面無限長。
1．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(√)
(2)笛卡兒認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不需力來維持。(√)
(3)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說明了力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(×)
知識(shí)點(diǎn)二 牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律及其意義
1．內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非有外力迫使它改變這種狀態(tài)。
2．意義
(1)指出了物體不受力(或所受合外力為零)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(2)明確了力的作用效果，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
(3)指出了一切物體都具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。
3．慣性
(1)定義：任何物體都有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的屬性。
(2)大?。嘿|(zhì)量是描述物體慣性大小的物理量。物體的質(zhì)量大，慣性大；質(zhì)量小，慣性小。
(3)慣性的大小體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度上，和物體是否受力，是否運(yùn)動(dòng)無關(guān)。
慣性是物體的固有屬性，與物體是否受力無關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及所在的地理位置均無關(guān)。
2．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律是可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。(×)
(2)力的作用效果不僅可以改變物體的形狀，也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(√)
(3)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律說明一切物體都具有慣性。(√)
馬拉車，車就前進(jìn)，停止用力，車就停下來。這是否說明必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)？
提示：停止用力，車停下來是因?yàn)槭艿搅说孛婺Σ亮Φ淖饔?，不能說明必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)。
考點(diǎn)1 伽利略理想實(shí)驗(yàn)
1．理想實(shí)驗(yàn)
理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律。伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)如下：
(1)操作過程：讓小球沿光滑斜面從左側(cè)某一高度滾下。
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：無論右側(cè)斜面坡度如何，它都會(huì)沿斜面上升到與出發(fā)點(diǎn)幾乎等高的地方。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：斜面的傾角越小，小球運(yùn)動(dòng)到同一高度所經(jīng)歷的路程越遠(yuǎn)，當(dāng)斜面傾角逐漸減小到0時(shí)，右側(cè)變?yōu)樗矫?，小球?qū)榱诉_(dá)到那個(gè)永遠(yuǎn)無法達(dá)到的高度而一直運(yùn)動(dòng)下去。
2．伽利略理想實(shí)驗(yàn)的意義
(1)研究方法：伽利略的理想實(shí)驗(yàn)將可靠的事實(shí)和理論推理結(jié)合起來，即采用“可靠事實(shí)＋抽象思維＋科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)，初步揭示了運(yùn)動(dòng)和力的正確關(guān)系。
(2)歷史意義：第一次確立了實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位。
【典例1】 理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律。伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，下面是關(guān)于該實(shí)驗(yàn)被打亂的步驟：
①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來的高度。
②如圖所示為兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面。
③如果兩個(gè)斜面是光滑的，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r(shí)的高度。
④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球要沿水平面做持續(xù)的勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(1)請將上述理想實(shí)驗(yàn)的步驟按照正確的順序排列________(只填寫序號(hào)即可)。
(2)在上述的理想實(shí)驗(yàn)步驟中，有的是可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，有的則是理想化的推論，則步驟②屬于________。
[解析] 伽利略設(shè)計(jì)了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)的步驟是：先在兩個(gè)對(duì)接的斜面上，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面；如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨?；接著減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來的高度；繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球要沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。故實(shí)驗(yàn)步驟是②③①④，并且步驟②屬于實(shí)驗(yàn)事實(shí)。
[答案] (1)②③①④ (2)實(shí)驗(yàn)事實(shí)
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究中的一種重要方法，它把可靠的事實(shí)和合理的推論結(jié)合起來，可以深刻地揭示自然規(guī)律。關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是( )
A．只要接觸面“相當(dāng)光滑”，物體在水平面上就能勻速運(yùn)動(dòng)下去
B．實(shí)際上這個(gè)實(shí)驗(yàn)是永遠(yuǎn)無法做到的
C．利用氣墊導(dǎo)軌，就能使實(shí)驗(yàn)成功
D．要使物體運(yùn)動(dòng)就必須有力的作用，沒有力的作用物體就靜止
B [在實(shí)際情況下理想實(shí)驗(yàn)條件永遠(yuǎn)是理想化的，是永遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)的，選項(xiàng)B正確；即使接觸面“相當(dāng)光滑”，也不會(huì)達(dá)到?jīng)]有摩擦力的程度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；利用氣墊導(dǎo)軌當(dāng)然也不能實(shí)現(xiàn)“理想”的條件，仍然存在一定的阻力，只不過阻力很小而已，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
考點(diǎn)2 牛頓第一定律及其意義
對(duì)牛頓第一定律的認(rèn)識(shí)
1．一切：說明牛頓第一定律適用于任何物體，沒有范圍限制。
2．沒有受外力作用包含兩種情況
(1)物體不受任何力的作用，一種理想狀態(tài)；
(2)物體所受合外力為零。
3．總：指在成立條件下結(jié)果是確定的，沒有例外。
4．或：指兩種狀態(tài)必居其一，是選擇的意思，不能同時(shí)存在，物體只能處于兩種狀態(tài)中的一種。
5．定律揭示的規(guī)律
(1)物體本身有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性，不受力是保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因之一。
(2)要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須有力作用于物體。
(3)力的作用不是維持運(yùn)動(dòng)，而是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
6．不能用實(shí)驗(yàn)證明，只能在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過科學(xué)推理得到。
【典例2】 (多選)在勻速前進(jìn)的磁懸浮列車?yán)?，小明將一小球放在水平桌面上，且小球相?duì)桌面靜止。關(guān)于小球與列車的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是( )
A．若小球向前滾動(dòng)，則磁懸浮列車在加速前進(jìn)
B．若小球向后滾動(dòng)，則磁懸浮列車在加速前進(jìn)
C．磁懸浮列車急剎車時(shí)，小球向前滾動(dòng)
D．磁懸浮列車急剎車時(shí)，小球向后滾動(dòng)
BC [列車加(減)速時(shí)，小球由于慣性保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，相對(duì)于車向后(前)滾動(dòng)，故B、C正確。]
牛頓第一定律應(yīng)用技巧
(1)力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
(2)如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，則物體必然受到不為零的合力作用，所以根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析物體所受合力是否為零。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．如圖所示，一個(gè)劈形物體M，各表面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是( )
A．沿斜面向下的直線
B．豎直向下的直線
C．無規(guī)則直線
D．拋物線
B [由于劈形物體M的各表面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力的作用，故小球m在水平方向上將保持“靜止”狀態(tài)；小球m在豎直方向上受到重力及劈形物體M的支持力作用，當(dāng)劈形物體從靜止開始釋放后，小球在碰到斜面前在豎直方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變，B正確。]
考點(diǎn)3 對(duì)慣性的理解和應(yīng)用
1．慣性現(xiàn)象的“一只”“二有”“三區(qū)別”
(1)“一只”：慣性的大小只跟物體的質(zhì)量有關(guān)。
(2)“二有”：慣性是一切物體固有的屬性；物體在任何情況下都有慣性。
(3)“三區(qū)別”：慣性與第一定律的區(qū)別；慣性與力的區(qū)別；慣性與速度的區(qū)別。
2．四個(gè)關(guān)系
3．慣性的“兩表現(xiàn)”
(1)不受外力的條件下，慣性表現(xiàn)出“保持”“原來的”運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(2)在受力條件下，慣性表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度，質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。
【典例3】 如圖所示是一種汽車安全帶控制裝置示意圖。當(dāng)汽車處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，剎車擺錘豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶能被拉動(dòng)。當(dāng)汽車突然剎車時(shí)，擺錘由于慣性繞軸擺動(dòng)，使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，安全帶不能被拉動(dòng)。若擺錘從圖中實(shí)線位置擺到虛線位置，汽車的可能運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( )
A．向右行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)
B．向左行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)
C．向右行駛、突然剎車
D．向左行駛、突然剎車
思路點(diǎn)撥：
C [若汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則擺錘不會(huì)從實(shí)線位置擺到虛線位置，故A、B錯(cuò)誤；由題圖可知擺錘向右擺動(dòng)，根據(jù)慣性知識(shí)可推知，汽車可能向左加速或向右減速，故C正確，D錯(cuò)誤。]
利用慣性解釋現(xiàn)象的方法
(1)明確研究的物體原來處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(2)當(dāng)外力作用在該物體的某一部分(或外力作用在與該物體有關(guān)聯(lián)的其他物體上)時(shí)，分析這一部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況。
(3)該物體由于慣性保持怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷最后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
3．如圖所示，一個(gè)盛水的容器固定在一個(gè)小車上，在容器中分別用繩懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球，容器中的水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩球的運(yùn)動(dòng)狀況是(以小車為參考系)( )
A．鐵球向左，乒乓球向右
B．鐵球向右，乒乓球向左
C．鐵球和乒乓球都向左
D．鐵球和乒乓球都向右
A [靜止的小車突然向右運(yùn)動(dòng)，即向右加速運(yùn)動(dòng)，由于與同體積的“水球”相比，鐵球質(zhì)量大、慣性大，鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變，即速度變化慢，而同體積的“水球”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，即速度變化快，而且水和車一起向右加速運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鐵球相對(duì)于小車向左運(yùn)動(dòng)。同理，由于乒乓球與同體積的“水球”相比，質(zhì)量小，慣性小，故乒乓球相對(duì)于小車向右運(yùn)動(dòng)，故A正確。]
1．在物理學(xué)的探索和發(fā)現(xiàn)過程中，科學(xué)家們運(yùn)用了許多研究方法如：微元法、理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限思想法、類比法、科學(xué)假說法和建立物理模型法等。以下關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述中正確的是( )
A．在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí)，用質(zhì)點(diǎn)來代替物體的方法是微元法
B．v＝ΔxΔt，當(dāng)Δt→0時(shí)ΔxΔt就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度，該定義運(yùn)用了極限思維法
C．在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí)，運(yùn)用等效替代法找到三者的定量關(guān)系
D．卡文迪許利用理想實(shí)驗(yàn)法說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，從而推翻亞里士多德的觀點(diǎn)
B [在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí)，用質(zhì)點(diǎn)來代替物體的方法是理想模型法，故A錯(cuò)誤；v＝ΔxΔt，當(dāng)Δt→0時(shí)ΔxΔt就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度，該定義運(yùn)用了極限思維法，故B正確；在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí)，運(yùn)用控制變量法找到三者的定量關(guān)系，故C錯(cuò)誤；伽利略利用理想實(shí)驗(yàn)法說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，從而推翻亞里士多德的觀點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。故選B。]
2．春秋時(shí)期齊國人的著作《考工記·辀人篇》中有“勸登馬力，馬力既竭，辀猶能一取焉”的記載，如圖所示，意思是馬拉車的時(shí)候，馬雖然對(duì)車不再施力了，但車還能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離，這一現(xiàn)象說明了車具有慣性，下列關(guān)于慣性的說法正確的是( )
A．馬對(duì)車的力越大，車的慣性越大
B．車的速度越大，慣性越大
C．車的質(zhì)量越大，慣性越大
D．車的慣性與質(zhì)量無關(guān)
C [慣性大小的唯一量度是質(zhì)量，與速度無關(guān)，與物體是否受力無關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。]
3．下列說法正確的是( )
A．靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體一定不受外力的作用
B．戰(zhàn)斗機(jī)在戰(zhàn)斗前丟掉副油箱，目的是減小慣性
C．從高處下落的玻璃杯比低處下落的玻璃杯容易碎，是因?yàn)榍罢邞T性比較大
D．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度取決于速度的大小
B [物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也可能是因?yàn)槭艿降暮贤饬榱?，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；戰(zhàn)斗機(jī)為了提高作戰(zhàn)的靈活性，戰(zhàn)斗前丟掉副油箱，從而減小飛機(jī)的質(zhì)量，減小飛機(jī)的慣性，增加飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；從高處下落的玻璃杯比低處下落的玻璃杯容易碎，是因?yàn)閺母咛幭侣涞牟ＡП艿降臎_擊力大，所以容易碎，慣性大小取決于玻璃杯的質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物體，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
4．(新情境題：以氣球上升為背景，考查牛頓第一定律)如圖所示，物體B在氣球A的帶動(dòng)下勻速上升，運(yùn)動(dòng)到某一時(shí)刻，連接A、B的繩子斷了，關(guān)于A、B后來的運(yùn)動(dòng)情況，則：(不考慮空氣阻力)
(1)B是否立即下落？請描述B的運(yùn)動(dòng)情況。
(2)繩子斷后A是否仍是勻速上升？請描述A的運(yùn)動(dòng)情況。
[解析] (1)否。物體B與A整體勻速上升，氣球的浮力與總重力等大反向；繩子斷后，B由于慣性仍有向上的速度，在重力作用下，B將先減速上升再加速下落。
(2)否。繩子斷后，A受浮力大于其重力，合力方向向上，所以A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化做變速運(yùn)動(dòng)。
[答案] 見解析
回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問題：
(1)伽利略通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？
提示：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
(2)牛頓第一定律的內(nèi)容是什么？
提示：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非有外力迫使它改變這種狀態(tài)。
(3)物體慣性的大小由什么因素決定？
提示：物體的質(zhì)量。
不系安全帶，安全氣囊就是個(gè)“炸彈”
為了保證安全氣囊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開，生產(chǎn)廠家都給汽車安全氣囊設(shè)置了起爆條件，只有滿足了這些條件，安全氣囊才能夠彈出。雖然在一些交通事故中，車內(nèi)乘客已經(jīng)碰得頭破血流，但是如果達(dá)不到安全氣囊爆炸的條件，安全氣囊也是不會(huì)打開的。
安全氣囊打開需要合適的速度和角度。理論上講，只有速度高于30千米/小時(shí)，并且車輛的正前方左右大約60°之間位置撞擊在固定的物體上，安全氣囊才會(huì)打開。
技術(shù)人員設(shè)計(jì)氣囊的初衷是希望氣囊充分展開到位之后再來保護(hù)乘客，這個(gè)時(shí)候氣囊已經(jīng)完全展開，內(nèi)部壓力變得平衡。但是，乘客如果不系安全帶，在碰撞剛一發(fā)生的時(shí)候過早地向前傾，或者在車內(nèi)飛起，這樣就會(huì)過早和還沒有充分展開的氣囊接觸。由于氣囊的展開速度過快，氣囊內(nèi)部的壓力還沒有達(dá)到平衡，沒有完全打開的安全氣囊還在爆破狀態(tài)就遇到了乘客的身體，這樣必然會(huì)對(duì)乘客造成更大傷害。
這個(gè)時(shí)候，如果系上了座椅安全帶，就能夠在碰撞剛剛發(fā)生的時(shí)候控制住乘客的身體避免乘客過早地向前傾，從而能夠讓安全氣囊充分打開，氣囊內(nèi)部的壓力達(dá)到平衡的時(shí)候接觸到安全氣囊，這樣才能最大限度地降低安全氣囊產(chǎn)生的副作用。
當(dāng)汽車剎車時(shí)，沒有安全帶和安全氣囊情況如何？有安全帶和安全氣囊情況如何？
提示：當(dāng)汽車急剎車的時(shí)候，乘客的身體會(huì)在慣性的作用下繼續(xù)前傾，這個(gè)時(shí)候，如果沒有安全帶和安全氣囊，乘客很可能會(huì)飛出座位，撞到方向盤、儀表板或者擋風(fēng)玻璃等這些車內(nèi)比較堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)。如果使用了安全帶和安全氣囊，乘客身體在碰撞中直接接觸的首先將是安全氣囊和座椅安全帶這些比較柔軟的部件，這樣就會(huì)大大降低乘客受傷的風(fēng)險(xiǎn)。
課時(shí)分層作業(yè)(十四) 牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律
題組一 伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)
1．如圖所示，為現(xiàn)代人在實(shí)驗(yàn)室所做的伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的頻閃照片的組合圖。實(shí)驗(yàn)中把小球從左側(cè)斜面的某個(gè)位置由靜止釋放，它將沖上右側(cè)斜面，頻閃照片顯示小球在右側(cè)斜面運(yùn)動(dòng)過程中相鄰的兩個(gè)小球間的距離依次減小；如果右側(cè)斜面變成水平，頻閃照片顯示小球在右側(cè)斜面運(yùn)動(dòng)過程中相鄰的兩小球間的距離幾乎相等。對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下敘述正確的是( )
A．小球沖上右側(cè)斜面后做減速運(yùn)動(dòng)，表明“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論是正確的
B．小球最終也會(huì)在右側(cè)水平面上停下來，表明“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論是正確的
C．因?yàn)闆]有絕對(duì)光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦阻力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”的結(jié)論是荒謬可笑的
D．上述實(shí)驗(yàn)表明“如果沒有摩擦阻力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”的結(jié)論是正確的
D [小球沖上右側(cè)斜面后做減速運(yùn)動(dòng)，表明“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論是錯(cuò)誤的，故A錯(cuò)誤；小球最終也會(huì)在右側(cè)水平面上停下來，是由于受到摩擦力的作用，故B錯(cuò)誤；因?yàn)闆]有絕對(duì)光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果沒有摩擦阻力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”的結(jié)論是一種理想的推論，但是卻有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，它開創(chuàng)了物理學(xué)研究的新方法，故C錯(cuò)誤；上述實(shí)驗(yàn)表明“如果沒有摩擦阻力，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”的結(jié)論是正確的，故D正確。]
2．愛因斯坦在評(píng)價(jià)伽利略所取得的成就時(shí)認(rèn)為“……是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。”這主要是基于伽利略( )
A．定義了“慣性”和“力”的概念
B．通過實(shí)驗(yàn)推翻了“重物比輕物下落得快”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)
C．通過理想斜面實(shí)驗(yàn)推翻了以亞里士多德為代表的關(guān)于“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的觀點(diǎn)
D．把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，發(fā)展了科學(xué)思維方式和研究方法
D [愛因斯坦認(rèn)為：“伽利略把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，發(fā)展了科學(xué)思維方式和研究方法，伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端?！惫蔄、B、C錯(cuò)誤，D正確。]
題組二 對(duì)牛頓第一定律的理解
3．(多選)科學(xué)家關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)樹立正確的自然觀具有重要作用。下列說法符合歷史事實(shí)的是( )
A．亞里士多德認(rèn)為，必須有力作用在物體上，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變
B．伽利略通過“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論：一旦物體具有一定速度，如果它不受力，它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去
C．笛卡兒指出：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來也不會(huì)偏離原來的方向
D．牛頓認(rèn)為，物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)
BCD [伽利略認(rèn)為，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，A錯(cuò)誤；伽利略通過“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論：運(yùn)動(dòng)的物體如果不受力，將保持這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，B正確；笛卡兒做了補(bǔ)充：如果運(yùn)動(dòng)的物體不受力的作用，它將保持該速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來也不會(huì)偏離原來的方向，C正確；牛頓做了總結(jié)：物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，即慣性，故D正確。]
4．在一艘勻速向北行駛的輪船甲板上，一運(yùn)動(dòng)員做立定跳遠(yuǎn)，若向各個(gè)方向都以相對(duì)船相同的速度起跳，則在船上跳的距離( )
A．向北跳得最遠(yuǎn)
B．向南跳得最遠(yuǎn)
C．向東、向西跳得一樣遠(yuǎn)，但沒有向南跳得遠(yuǎn)
D．無論向哪個(gè)方向跳都一樣遠(yuǎn)
D [運(yùn)動(dòng)員跳起前，由于慣性，運(yùn)動(dòng)員具有與船等值的速度，所以以船為參考系，運(yùn)動(dòng)員跳起后，向各個(gè)方向的速度大小相等，所以無論向何方跳都一樣遠(yuǎn)。故選項(xiàng)D正確。]
5．如圖所示，桌面上有一上表面光滑的木塊，木塊上有一小球，快速向右水平拉動(dòng)木塊，小球的位置可能落在桌面上的( )
A．A點(diǎn) B．B點(diǎn)
C．O點(diǎn)D．無法確定
C [小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，在重力的作用下，小球落在O點(diǎn)，故C正確。]
6．一天，下著傾盆大雨，某人乘坐列車時(shí)發(fā)現(xiàn)，車廂的雙層玻璃窗內(nèi)積水了。列車減速進(jìn)站過程中，他發(fā)現(xiàn)水面的形狀如圖中的( )
A B
C D
C [列車進(jìn)站時(shí)剎車，速度減小，而水由于慣性仍要保持原來較大的速度，所以水向前涌，液面形狀和選項(xiàng)C所示一致，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]
7．如圖所示，在一輛表面光滑且足夠長的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球A、B(m1>m2)，兩個(gè)小球原來隨小車一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車突然停止時(shí)，若不考慮其他阻力，則兩個(gè)小球( )
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．不一定相碰D．無法確定
B [因?yàn)樾≤嚤砻婀饣?，所以小球在水平方向上沒有受到外力作用。原來兩個(gè)小球與小車有相同速度，當(dāng)小車突然停止時(shí)，因?yàn)閼T性，兩個(gè)小球的速度不變，所以一定不相碰，故B正確。]
題組三 慣性的理解和應(yīng)用
8．卡車勻速行駛在公路上，發(fā)現(xiàn)前方有危險(xiǎn)，司機(jī)采取緊急剎車后安全停下，此過程中關(guān)于卡車的慣性，下列說法正確的是( )
A．卡車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性大
B．卡車剎車時(shí)的慣性大
C．卡車的慣性保持不變
D．卡車靜止時(shí)沒有慣性
C [卡車的慣性只與卡車的質(zhì)量有關(guān)，與卡車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]
9．如圖所示，在平直軌道上勻加速行駛的封閉車廂中，懸掛一個(gè)有滴管的盛油的容器。當(dāng)?shù)喂芤来蔚蜗氯斡蜁r(shí)，三滴油落在車廂的地板上，下列說法正確的是( )
A．三滴油依次落在O點(diǎn)
B．三滴油依次落在同一位置上
C．三滴油依次落在A到O之間，而且后一滴比前一滴離O點(diǎn)近些
D．三滴油依次落在O到A之間，而且后一滴比前一滴離O點(diǎn)遠(yuǎn)些
B [三滴油離開容器時(shí)由于慣性和車同速，在水平方向上相對(duì)車的初速度為零，在豎直方向上運(yùn)動(dòng)情況相同，落到車廂地板上的時(shí)間相同。在水平方向上油滴相對(duì)于車的加速度方向向左，所以在水平方向上油滴相對(duì)于車的位移方向向左，位移大小x＝12at2，所以三滴油依次落在同一位置上，選項(xiàng)B正確。]
10．下列現(xiàn)象不能用慣性知識(shí)解釋的是( )
A．跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員的助跑速度越大，跳遠(yuǎn)成績往往越好
B．用力將物體拋出去，物體最終要落回到地面上
C．子彈離開槍口后，仍能繼續(xù)高速向前飛行
D．古代打仗時(shí)，使用絆馬索能把敵方飛奔的馬絆倒
B [跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員助跑后跳起，由于慣性仍保持向前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故速度越大，向前沖出的距離越遠(yuǎn)，成績越好；拋出去的物體最終落回到地面上，是由于重力作用，與慣性無關(guān)；子彈離開槍口后，由于慣性，仍繼續(xù)向前高速飛行；敵方飛奔的馬，遇到絆馬索后，馬腿被絆住，但馬的上身由于慣性仍保持向前的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果被絆倒在地。]
11．如圖所示，將一玻璃瓶裝水后密閉，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小氣泡處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用力突然將瓶子向前推動(dòng)，使其在桌面上向前運(yùn)動(dòng)一段后停止，可看到氣泡相對(duì)瓶子的運(yùn)動(dòng)情況是( )
A．向前 B．向后
C．先向前，再向后 D．先向后，再向前
C [當(dāng)玻璃瓶靜止時(shí)，水和玻璃瓶保持相對(duì)靜止，氣泡在玻璃瓶中間；當(dāng)突然用力將瓶子向前推動(dòng)一下，水要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，向玻璃瓶后方運(yùn)動(dòng)，把氣泡擠向玻璃瓶前進(jìn)的方向。當(dāng)瓶子運(yùn)動(dòng)起來后，最終靜止，因此瓶子必然要減速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)氣泡右邊的水受瓶的作用隨瓶一起減速運(yùn)動(dòng)，而氣泡左邊的水將相對(duì)于瓶向前(右)運(yùn)動(dòng)，氣泡將相對(duì)于瓶向后移動(dòng)。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]
12．某同學(xué)為探究“運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如圖所示的斜面實(shí)驗(yàn)。讓同一小車滑到接觸面分別為毛巾、棉布和木板的水平面上，觀察小車在水平面上滑行的距離。
(1)為了使小車滑到水平面時(shí)的________相同，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)讓小車從同一斜面的同一高度滑下。
(2)比較甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)阻力越小，小車滑行的距離就越遠(yuǎn)，說明小車運(yùn)動(dòng)的速度改變得越______________(選填“快”或“慢”)。
(3)伽利略對(duì)類似的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步推測：如果水平面光滑，小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)不受阻力，則小車將在水平面上做 _________________運(yùn)動(dòng)。說明運(yùn)動(dòng)的物體不需要力來維持。
(4)牛頓在伽利略等人的研究成果上概括出了牛頓第一定律，該定律_____________。
A．能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證
B．不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，所以不能確定這個(gè)定律是否正確
C．是在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步的推理概括得出的
[解析] (1)為了使小車滑到水平面時(shí)的速度相同，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)讓小車從同一斜面的同一高度滑下。
(2)小車滑行的距離越遠(yuǎn)，說明小車運(yùn)動(dòng)的速度改變得越慢。
(3)如果水平面光滑，小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)不受阻力，則小車將在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(4)實(shí)際中不存在不受力的物體，牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步的推理概括得出的，不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，但這是個(gè)正確的定律。
故選C。
[答案] (1)速度 (2)慢 (3)勻速直線 (4)C
13．伽利略觀察原先處于靜止?fàn)顟B(tài)的一塊石頭從高處下落，并不斷獲得新的速率增量時(shí)，就相信這樣的增加是以極其簡單的對(duì)任何人都很明顯的方式進(jìn)行的。這一信念促使伽利略按勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來處理落體運(yùn)動(dòng)。
(1)但是在定義勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，他似乎走了一段彎路。起初，他也跟別人一樣，假設(shè)下落過程中物體的速度與下落距離成正比，即v∝s，他又是通過理想實(shí)驗(yàn)做出了正確的判斷。他假設(shè)物體在落下第一段距離后已得到某一速度，于是在落下的距離加倍時(shí)，速度也應(yīng)加倍。果真如此的話，會(huì)推出什么荒謬的結(jié)論呢？
(2)于是伽利略轉(zhuǎn)而假設(shè)物體的速度與時(shí)間成正比。后來他設(shè)計(jì)了如圖所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”，當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)。伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》中寫道：“我們將木板的一頭抬高，使之略呈傾斜，再讓銅球由靜止?jié)L下……為了測量時(shí)間，我們把一只盛水的大容器置于高處，在容器底部焊上一根口徑很細(xì)的管子，用小杯子收集每次下降時(shí)由細(xì)管流出的水，然后用極精密的天平稱水的重量……”。若將小球由靜止?jié)L下的距離記為L，對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)收集的水的質(zhì)量記為m，請你分析說明如何證明小球的運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
[解析] (1)他假設(shè)物體落下某距離s得到速度v，于是在落下的距離加倍時(shí)，速度也應(yīng)加倍。此時(shí)通過兩段距離的時(shí)間和通過第一段距離時(shí)間相等。也就是說，通過第二段距離不必花時(shí)間，可見這是荒謬的。
(2)由細(xì)管流出的水速可以看作是恒定的，則對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)收集的水的質(zhì)量應(yīng)該與時(shí)間成正比，即
m∝t
如果下落距離與收集到的水質(zhì)量的平方成正比，即
L∝m2
則下落距離與下落時(shí)間的平方成正比，即
L∝t2
若小球的運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則速度與時(shí)間成正比，則
v∝t
則
L＝v2t∝t2
故只要能證明L∝m2，則L∝t2，則v∝t，即小球的運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
[答案] (1)通過第二段距離不必花時(shí)間 (2)證明L∝m2，則小球的運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)
14．如圖所示，一個(gè)玻璃杯內(nèi)盛有半杯水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋，用小木棒猛擊塑料板，塑料板離杯飛出，雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中，請解釋這一現(xiàn)象。
[解析] 塑料板受到小木棒的擊打，外力迫使它改變原來的靜止?fàn)顟B(tài)，因此會(huì)飛出。由于慣性，塑料板被擊出后，雞蛋的狀態(tài)來不及改變，穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中。
[答案] 見解析
亞里士多德觀點(diǎn)
有外力的作用時(shí)物體才能運(yùn)動(dòng)，要維持物體的運(yùn)動(dòng)就需要外力。
伽利略理想實(shí)驗(yàn)
(1)現(xiàn)象：當(dāng)小球沿光滑斜面從左側(cè)某一高度滾下時(shí)，無論右側(cè)斜面的坡度如何，它都會(huì)沿斜面上升到與出發(fā)點(diǎn)幾乎等高的地方。
(2)維持物體的運(yùn)動(dòng)不需外力。
笛卡兒觀點(diǎn)
若無其他原因，運(yùn)動(dòng)物體將繼續(xù)以原來的速度沿直線運(yùn)動(dòng)。
慣性與質(zhì)
量的關(guān)系
質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大
慣性與力
的關(guān)系
慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，慣性大小與物體的受力情況無關(guān)
慣性與
速度
一切物體都有慣性，慣性大小與物體是否有速度及速度的大小無關(guān)
慣性與
慣性定律
慣性是物體具有的一種固有屬性；慣性定律是物體不受外力時(shí)所遵循的一條規(guī)律，慣性定律揭示了物體的慣性

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