牛顿第一定律.docx
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牛顿第一定律
牛顿第一定律
课堂轻松一刻
《空战在朝鲜》一书中有这样一个故事：
某空军大队召开誓师大会，队长冲着队员大声问：
“有没有决心?
”回答之声气如洪钟：
“有!
”队长又问：
“有没有信心？
”回答之声依然洪亮：
“有！
”接着又问：
“有孬种没有?
”回答之声更加洪亮：
“有!
”队长停下喊话，过了好大一会儿，人们才醒悟过来，继而哄堂大笑。
——惯性思维惹的祸
一、牛顿第一定律
1.亚里士多德的观点：
在平地上骑自行车的时候，踩动脚踏板，车会前进一段距离，但因为没有继续用力踩动，它最终要停下来。
生活中常会遇到这类现象，例如：
关闭的发动机的列车会停下来，自由摆动的秋千会停下来，还有打出去的球过一会也会停下来，那么力是维持物体运动的原因吗？
错误！
亚里士多德：
必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。
所以，力是维持物体运动的原因。
特别提醒：
亚里士多德的观点主要是根据当时人们对运动和力的关系的认识提出来的，该观点后来被证实是错误的。
但是却一直延续了2000多年，主要的原因是忽略了“阻力”的存在。
【见例1】
2.探究阻力对物体运动的影响：
（1）在水平木板上分别铺上毛巾和棉布，如图甲和乙，让小车从斜面的顶端由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离，并将结果记录在实验记录表中。
（2）水平木板上不铺任何材料，如图丙，重复上述实验。
（3）实验记录：
实验记录表
水平面的材料
小车受到的阻力大小
（大，较大，小）
小车运动的距离
（大，较大，小）
毛巾
大
小
棉布
较大
较大
木板
小
大
（4）实验表明结论与猜想：
水平面越光滑，小车运动时所受的阻力越小，运动的距离越大，速度减小越慢。
如果小车在水平面上运动时不受阻力的作用，那么它将永远匀速运动下去。
特别提醒：
1.注意每次实验时，小车都要从从斜面同一位置开始滑下。
因为可以让小车进入水平面时速度相同。
2.运动的车减速并最终停下来的原因是受到摩擦阻力的作用。
3.因为自然界中并不存在完全不受力作用的环境，所以先用实验探究不同阻力对物体运动的影响，然后再推测出物体不受力作用时将做什么运动。
【见例2、例3】
3.伽利略的理想斜面实验（双斜面实验）：
（1）如图所示，两斜面对接，让静止的小球沿一个斜面滚下来，小球将滚上另一个斜面。
如果没有摩擦，小球将上升到原来静止时释放的高度。
（2）如果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，但要通过更长的距离。
（3）继续减小第二个斜面的倾角，使它成为水平面，小球不可能达到原来的高度，小球将沿水平面以不变的速度持续运动下去。
伽利略实验示意图
实验推论：
假如平面足够光滑（完全没有摩擦力），小球将永远运动下去，不再需要什么力去推动。
这就是说，力不是维持物体运动的原因。
伽利略：
物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停下来，是因为受到了摩擦阻力。
也就是说，力不是维持物体运动的原因。
特别提醒：
伽利略的斜面实验以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起，论证了物体的运动不需要力来维持……
【见例4】
4.牛顿第一定律：
法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出：
如果没有其它原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么。
一切物体在不受力的作用时，总是保持静止或匀速直线运动状态。
特别提醒：
1.一切物体都遵守牛顿第一定律。
2.“牛顿第一定律”表达了物体不受外力时的运动规律。
（不受外力等效于合外力为零）
3.物体不受力时，原来静止总保持静止，原来运动就总保持原来的速度和方向匀速直线运动下去。
4.物体的运动不需力来维持。
5.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上通过推理概括出来的，不可能用实验直接验证。
【见例5、6】
二、力和运动的关系：
物体在不受力作用时总保持匀速直线运动或静止状态，所以，要改变物体的速度大小和运动方向，必须对物体施加力的作用。
由此可见，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
特别提醒：
1.运动状态的改变包括速度大小和方向的改变。
2.静止的物体不一定不受力的作用，而运动的物体也不一定受力。
3.物体运动状态改变一定是因为受到了力，但是受到了力却不一定发生运动状态的改变。
4.如果力和物体运动的方向相同时，物体将在原来的方向上做加速运动；如果力的方向和物体运动的方向刚好相反时，物体刚开始会在原来的方向上做减速运动，最后速度为零，最后在力的方向上做加速运动；如果力的方向和物体运动的方向不在同一条直线上时，物体将做曲线运动。
【见例7、8】
三、惯性
1.惯性的概念：
一切物体都有保持原有的速度大小和运动方向的性质。
我们把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
因此牛顿第一定律也叫做惯性定律。
特别提醒：
1.一切物体具有惯性。
无论固体、液体或气体，无论物体质量大或小，无论物体是受力还是不受力，无论物体是运动还是静止，快或慢、匀速或变速，都具有惯性。
2.惯性是物体的固有属性。
3.质量是惯性大小唯一的量度。
物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小，惯性的大小与物体的运动速度、所处位置等外部条件无关。
4.惯性是物体的一种属性，而不是一种力。
惯性和力是两个实质完全不同的概念，力是物体对物体的作用。
惯性不是力，不需要两个物体相互作用，惯性只有大小没有方向。
在解答问题时只能说“由于惯性”、“具有惯性”。
而不能说“受到惯性”、“由于惯性的作用”、“克服惯性”等，否则就将惯性和力的作用混为一谈了。
【见例9】
2.惯性和惯性定律之间的关系：
惯性
惯性定律（牛顿第一定律）
区别
物体的一种性质
运动规律
不需要任何条件
不受力条件下
联系
因为物体有惯性，在不受力时才能保持静止状态或匀速直线运动状态，因此牛顿第一定律又称为惯性定律。
3.惯性现象：
修理斧头抛铅球助跑跳远甩水拖把
气体的惯性撒胡椒粉喷泉欢乐的泼水节
洗手甩水刹车时的乘客飞车表演
锤头松了，只要把锤柄在固定的物体上撞几下，锤头就牢牢地套在锤柄上了；
扔铅球时，铅球离手飞了出去；
跳远时利用助跑，跳得更远；
洗衣脱水、甩掉手上的水；
拍去衣服上的灰尘；
纸飞机离开手以后，还会继续飞行；
星际探测仪,一经脱离地球引力范围，不需要用发动机就可保持飞行；
汽车启动或者突然加速时，人会向后靠；
紧急刹车减速或者突然停下时，人会向前倾；
汽车左转弯时，人会向右靠，右转弯时，人会向左靠；⑪子弹离开枪口后还会继续向前运动；⑫用铲子送煤，铲子到炉口煤就进炉子了；⑬火车提前刹车还能继续滑行到目的地，减少燃料；⑭宇航员走出飞船后，仍能与飞船“并肩”前进，而不会落在飞船后面；⑮摩托车飞跃断桥……
4.惯性的危害：
汽车刹车时，由于人的惯性，公交车里的人会向前倾倒，汽车前排乘客要系安全带；
车速太快，刹车时，由于惯性车会向前滑行一段距离，容易造成交通事故，因此车辆行使要保持距离；
运输玻璃制品，装玻璃制品需要包装且要垫上很厚的泡沫塑料以防玻璃制品碰碎；
人在快速奔跑时，脚被障碍物绊住后摔倒，因此要保持道路上不能乱堆杂物，当心绊倒；
货车载物较多惯性较大，刹车后不容易停下来，因此货车要限载……
【见例10】
5.惯性现象的解释方法：
（1）确定研究对象，并明确此研究对象原来的运动状态；
（2）分析与研究对象接触的物体运动状态发生了如何变化；
（3）总结研究对象由于惯性要保持原来的运动状态，因此产生了怎样的现象。
例如：
拍打衣服前，衣服和灰尘一起静止，当拍打时，衣服运动，灰尘由于惯性还要保持原来的静止状态，所以灰尘从衣服上掉下来。
【见例11】
四、课外知识了解
运动学和动力学
在物理学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动与力的关系的理论，称作运动学（kinematics）；研究运动和力的关系的理论，称作动力学（dynamics）。
运动学是研究力学的基础，但只有懂得了动力学的知识，才能根据物体所受的力确定物体的位置、速度变化的规律，才能创造条件来控制物体的运动。
例如，运动学只是使我们能够描述天体是怎样运动的，动力学则使我们能够把人造卫星和宇宙飞船送上太空，使人类登上月球，甚至奔向火星……
【例1】以下说法中与亚里士多德观点相反的是（）
A．马拉车运动说明力是使物体运动的原因
B．匀速运动的物体所受的力一定不为零
C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快
D．物体做匀速直线运动不需要力来维持
1.草地上滚动的足球最终停下来最主要的原因是（）
A．球离开脚后没有力维持足球继续运动了B．受到了空气的阻力
C．受到了摩擦力D．足球自身有问题
2.最早对自由落体运动进行科学的研究，否定了亚里士多德错误论断的科学家是（）
A．伽利略B．牛顿C．开普勒D．笛卡尔
【例2】在研究“牛顿第一定律”的实验中，用同一辆小车，分别从相同的高度沿着斜面自由滑行下来，然后让小车在三种不同材料的水平路面上继续运动一段距离后，分别停在如图所示的位置上，则：
（1）让小车从斜面的同一高度自由下滑，是为了使小车在三种不同材料的水平面上开始运动的相同，使实验起始条件相同。
（2）使用三种不同材料的水平路面是为了让小车运动时受到的不同，从而
使小车运动的距离不相同。
（3）小车在不同材料表面上前进的距离不相同，小车在粗糙的毛巾表面上，受
到阻力，前进距离；在比较光滑的木板表面上前进的距离
受到的阻力，因此推理出，当小车不受阻力时，应该沿着光滑的水
平面永远。
3.如图，在水平桌面上铺粗糙程度不同的物体，让小车自斜面顶端同一高度、从静止开始滑下。
小车在不同表面运动的距离见下表。
通过探究，我们可以反驳如下说法中的哪一条（）
A．小车所受阻力越小，小车速度减小得越慢
B．小车受到力就运动，小车不受力就不运动
C．若平面绝对光滑，小车的速度将保持不变，永远运动下去
D．运动物体不受力，将保持匀速直线运动
4.如图，晓宇在研究“牛顿第一定律”的实验过程中，小车从斜面顶端A处运动到木板C处停下来。
请画出小车运动到B处时的各个力的示意图。
5.古希腊学者亚里士多德认为：
如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用。
而伽利略则认为：
运动物体并不需要力来维持。
到底谁说得对呢？
为了探究这个问题，小明和同学们设计了如图所示的实验。
实验中，同学们用同一小车从同样斜面的同一高度滑下，使它在三种不同表面的水平轨道上继续运动，请回答：
（1）让小车从斜面同一高度滑下目的是：
（2）小车在三种不同表面上运动的距离不同说明了：
（3）实验中，是如何让小车受到的阻力不同的？
（4）对这个实验作进一步推想，可以得出的结论是：
（5）请你说出该探究中主要采用的两种科学方法：
、。
【例3】如图所示是表面光滑、斜面倾斜程度可调的实验装置。
小李用其探究“物体由静止沿光滑斜面下滑到底端的速度大小与什么因素有关”。
小李提出如下猜想：
A．速度大小可能与物体质量有关；
B．速度大小可能与斜面倾斜程度有关；
C．速度大小可能与物体下滑起点的高度有关。
可供选用的器材：
质量不同的钢球若干，秒表。
（1）若用此装置探究猜想A，除秒表外，还要选用的器材是。
（2）下表是利用一钢球测得的数据，这是探究猜想（填序号），
实验中还应保持相同，结论是：
。
（3）说出实验中产生误差的一种原因：
。
6.在研究牛顿第一定律的实验中，同学们已经知道滑块在水平面上滑行的距离与它刚滑到水平面上时的速度v0有关，与水平面的粗糙程度有关，有些同学还认为与滑块的质量有关。
下面是甲、乙、丙三位同学在探究“滑块在水平面上滑行的距离与滑块质量是否有关”课题时所设计的实验步骤，请你也参与进来。
他们选择的器材有：
质量相同、粗糙程度不同的木块、铁块、铜块、铝块各一个，斜面，木板，钩码若干。
（1）实验中应控制不变。
（2）甲、乙、丙三位同学设计的实验步骤分别如下，你认为符合本课题探究要求的是同学的。
甲：
让木块从斜面的顶端由静止滑下后沿水平木板滑行，观察并记录木块在水平木板上滑行的距离和木块的质量；分别在木块上放上数量不等的钩码，先后让其从同一斜面的顶端由静止滑下后沿同一水平木板滑行，观察并记录每次木块在水平木板上滑行的距离和木块及其上钩码的质量。
乙：
先后让木块从同一斜面的不同高度处由静止滑下后沿同一水平木板滑行，观察并记录每次木块在水平木板上滑行的距离和木块的质量。
丙：
先后让木块、铁块、铜块、铝块从同一斜面的顶端由静止滑下后沿水平木板滑行，观察并记录它们分别在同一水平木板上滑行的距离和它们的质量。
（3）下表是按符合本探究课题要求的实验步骤操作后得到的实验数据，从中得出的结论是：
。
滑块质量/g
200
250
300
350
在水平木板上滑行的距离/m
O.651
0.651
0.651
0.651
【例4】境自远尘皆入咏，物含妙理总堪寻！
——物理规律往往隐藏在众多表象的茫茫迷雾之中，而科学研（探）究就像穿透这迷雾的明灯，引导着探索者到达真理的彼岸。
人类对“运动和力的关系”的认识就经历了一个曲折漫长的探索过程。
（1）古希腊哲学家亚里士多德认为：
____________________________，这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了近2000年。
（2）十七世纪，伽利略通过理想斜面实验，正确地揭示了“运动和力的关系”。
如图所示，伽利略的斜面实验有如下步骤：
①减小二个斜面的倾角，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，让小球沿一个斜面从静止滚下，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继续减小二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面以恒定速度持续运动下去。
上述步骤中，有的属于可靠事实，有的则是科学推论。
将这些事实和推论进行分类排序，以下正确的是（）
A．事实②→事实①→推论③→推论④B．事实②→推论①→推论③→推论④
C．事实②→推论①→推论④→推论③D．事实②→推论③→推论①→推论④
（3）伽利略得出：
运动物体如果不受其它物体的作用，将会___________________，伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法。
7.根据实验事实和一定的理论推理，揭示自然规律是研究科学的重要方法。
如图所示，从斜面上同一高度下滑的小车。
①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短；②如果在没有摩擦的水平面上，将做匀速直线运动；③如果在较光滑的水平面上，运动路程很长；④在铺有棉布的水平面上，运动路程较短；⑤在水平平整的木板表面上，运动路程较长。
则下面关于事实、推论的判断和排列次序均正确的是（）。
A．事实①④⑤，推论②③B．事实①④⑤，推论③②
C．事实①②③，推论④⑤D．事实①③②，推论⑤④
【例5】关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（）
①牛顿第一定律揭示了“物体的运动不需要力来维持”，所以又称为惯性定律；②地球上没有不受力的物体，但受平衡力的物体合力为0，可以参照牛顿第一定律进行分析；③牛顿第一定律是在实验中直接得出的结论；④牛顿第一定律告诉我们：
做匀速直线运动的物体一定不受力。
A．①②B．②③C．②③④D．①④
8.牛顿第一定律是采用下列哪一种方法获得的（）
A．变量控制的方法B．猜想的方法
C．推理的方法D．实验加推理、概括的方法
9.下面对牛顿第一定律的几种看法，其中正确的是（）
A．验证牛顿第一定律的实验是做不出来的，因此该定律不能肯定是正确的
B．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，因此该定律是正确的
C．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证
D．验证牛顿第一定律的实验虽然做不出来，但可以经过科学推理得出来
10.关于牛顿第一定律，可以得到（）
A．当物体不受力时，可以任意活动，不受限制
B．当物体不受力时，只能静止，无法运动
C．一个行驶的小车如果撤去所有外力，将会匀速直线运动
D．熟透的苹果没有受到力的作用自己掉了下来，这不符合牛顿第一定律
【例6】牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过推理而抽象概括出来的。
如图所示的实验中也应用了这种研究方法的是（）
A．真空能否传声B．压力作用的效果C．阻力对小车运动的影响D．音调与频率的关系
11.如图所示的实验中应用了实验加推理这种研究方法的是（）
A．伽利略的双斜面实验B．固体能否传声C．探究水沸腾时温度的变化D．探究种子萌芽的条件
【例7】下列说法中正确的是（）
A．力是维持物体运动的原因，这是笛卡尔的观点
B．伽利略的理想实验推翻了亚里士多德关于力与运动关系的结论
C．力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，这是亚里士多德的观点
D．伽利略和笛卡尔以及牛顿三人对于“力与运动的关系”，观点完全相同
12.第一个详细总结出运动与力的关系，得出惯性定律的科学家是（）
A．牛顿B．焦耳C．欧姆D．奥斯特
13.关于力与运动的关系，下列说法正确的是（）
A．物体只要运动就需要力的作用B．物体受到力的作用，运动状态一定改变
C．力是维持物体运动的原因D．力是改变物体运动状态的原因
14.对于“落体运动快慢”、“力与物体运动关系”等问题，亚里士多德和伽利略存在着不同的观点，下列说法中哪些是伽利略的观点（）
重的物体下落的快，轻的物体下落的慢；
物体下落的快慢与物体的轻重没有关系；
物体的运动需要力来维持；
物体的运动不需要力来维持
A．
B．
C．
D．
15.关于力与运动的关系，下列说法正确的是（）
A．静止的物体不受力的作用B．运动的物体一定受到力的作用
C．物体的运动并不需要力来维持D．没有力的作用运动物体就会慢慢停下来
16.根据力与运动的关系，图中小明和小华的观点（）
A．小明正确B．小华正确C．都正确D．都不正确
【例8】如图，小球竖直下落的运动中，为什么速度越来越大？
17.石块在空中自由落下，速度越来越快，这是由于（）
A．受到阻力的缘故B．石块离地面越来越近的缘故
C．受到重力的缘故D．以上说法都不正确
18.如图，小球竖直向上抛出的运动中，为什么速度越来越小？
19.小球沿斜向上方向抛出的运动中，为什么运动方向会发生变化？
【例9】下列关于惯性的说法，正确的是（）
A.人走路时没有惯性，被绑到时有惯性
B.物体不受外力时有惯性，受到外力后惯性被克服掉了，运动状态才发生变化
C.物体的速度越大惯性越大，因为速度越大的物体越不容易停下来
D.惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性
20.关于惯性下面说法正确的是（）
A．运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性
B．静止的物体有惯性，运动的物体没有惯性
C．一切物体都有惯性
D．无法判断
21.对于物体的惯性，下列正确说法是（）
A.物体在静止时难于推动，说明静止物体的惯性大
B.运动速度大的物体不易停下来，说明物体速度大时比速度小时惯性大
C.作用在物体上的力越大，物体的运动状态改变得也越快，这说明物体在受力大时惯性变小
D.惯性是物体自身所具有的，与物体的静止、速度及受力无关，它是物体自身属性
22.下列有关惯性的说法正确的是（）
A.拍打衣服灰尘脱落，是由于灰尘有惯性
B.小明没有推动静止的汽车，是由于汽车没有惯性
C.跳远运动员要助跑后起跳，是为了增大惯性
D.高速飞行的子弹穿入木头后静止，它的惯性就消失了
23.下列有关惯性的说法正确的是（）
A.高速行驶的火车不容易停下来，说明速度越大惯性越大
B.跳高运动员助跑起跳是为了增大惯性
C.羽毛球容易被扣杀是因为它的惯性小
D.宇宙飞船在太空中运行时没有惯性
24.牛顿第一定律指出，惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。
下列惯性最大的是（）
A．奔跑的小朋友B．静止的磁悬浮列车C．漂浮的氢气球D．飞奔的猎豹
【例10】下列示例中属于防止惯性带来危害的是（）
A.拍打衣服，把灰尘拍去B.将足球射入球门
C.公路上的汽车看见远处有障碍物时提前减速D.跳远时快速助跑
25.水平射出的子弹离开枪口后，仍能继续高速飞行，这是由于（）
A．子弹受到火药推力的作用B．子弹受到惯性的作用
C．子弹受到飞行力的作用D．子弹具有惯性
26.中学生喜爱的体育运动中，涉及许多物理知识，下列没有利用惯性的是（）
A.穿钉鞋跑步B.跳远时助跑C．滑步推铅球D.远距离投篮
27.下列现象中不能用惯性知识解释的是（）
A.跳远运动员的助跑，速度越大，跳远成绩往往越好
B.用力将物体抛出去，物体最终要落到地面上
C.子弹离开枪口后，仍然能继续高速向前飞行
D.古代打仗时，使用绊马索能将敌人飞奔的马绊倒
28.下列有关惯性的说法不正确的是（）
A.运动员跳远时助跑，利用了惯性
B.司机驾车时系安全带，可以减小惯性
C.自行车停止蹬踏后，仍继续前行，是因为人和车都具有惯性
D.地球由西向东转，人竖直向上跳起来，仍落回原地，是因为人具有惯性
29.下列现象中，不属于惯性现象应用的是（）
A.用手拍打衣服上的灰尘B.锤头松了，将锤柄在地上撞几下
C.运动员采用助跑跳远D.骑自行车时为了减速捏车闸
30.下列实例中，利用物体惯性的是（）
A.人踩到香蕉皮上易滑倒B.跳远运动员起跳前助跑
C.司机开车时应系安全带D.赛车在转弯对应减速慢行
【例11】如图甲和乙，小车上放置一个木块，突然拉动小车和小车被挡板挡住时，观察会出现什么现象？
31.
小刚同学放学回家的路上，脚被石块绊了一下，身体向前跌倒（图甲）；过了一会儿不小心脚踩到一块西瓜皮，身体向后摔倒（图乙），对这两种情景，下列解释合理的是（）
A.二者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来运动状态
B.二者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来运动状态
C.前者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来运动状态；后者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来运动状态
D.前者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来运动状态；后者上身运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
32.小丽同学在家里自己做了如图所示的实验。
她将一只熟鸡蛋放在盖住水杯的硬纸板上，当她用手指突然弹击纸板时，看到纸板飞出，鸡蛋落入杯中。
请你结合所学物理知识简要解释原因。
33.如图所示，将扑克牌盖在玻璃杯上，再把1元的硬币放在牌上，用手指迅速将扑克牌水平弹出，硬币会怎样？
请你用学过的物理知识解释这一现象。
【例12】用绳子拴住小球在光滑的水平面上做圆周运动，当绳子突然断裂，小球将（）
A．保持原来的圆周运动状态
B．保持绳子断时的速度做匀速直线运动状态
C．小球运动变小，
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