学年新教材高中物理第四章运动和力的关系1牛顿第一定律学案新人教版必修1Word格式文档下载.docx

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[答案]　1.√　2.×

　3.√　4.×

　5.×

火车在长直轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到火车上原处，这是为什么呢？

[答案]　由于惯性，人跳起后，在水平方向上仍和火车有相同的速度，因此在水平方向上与火车相对静止．

要点一理想实验的魅力

伽利略的理想斜面实验

（1）事实：

AB、BC是两个对接的斜面，让小球从AB斜面上某高度处由静止滚下，小球将滚上BC斜面，所达到的高度略低于在AB上释放时的高度．

（2）推理1：

如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度．

推理2：

减小右侧斜面的倾角（如BD、BE），小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但这时它要运动得远些．

推理3：

继续减小右侧斜面的倾角，最后变成水平面（如BF），小球无法到达释放时的高度，将以恒定的速率永远运动下去．

（3）结论：

物体的运动不需要力来维持．

【典例1】　关于力和运动的关系，下列说法正确的是（　　）

A．物体受力才会运动

B．力使物体的运动状态发生改变

C．停止用力，运动的物体就会停止

D．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因

[思路点拨]　力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因．物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．

[解析]　力的作用不是使物体产生运动，而是使物体的运动状态发生改变，如果物体原来是运动的，不受力将永远运动下去，因此A、C错误，B正确．物体保持静止或匀速直线运动状态，是不受力时的运动规律，并不是力作用的结果，D错误．

[答案]　B

有关力和运动关系的问题，要注意理解以下四点：

1运动的物体不一定受到力的作用；

2物体受力的方向不一定和运动方向相同；

3物体受力的大小和速度的大小没有直接关系；

4物体所受合力不为零，运动状态即发生变化，可能是速度大小变化，也可能是速度方向变化，还可能是速度大小、方向都变化.

1．理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠事实和理论思维结合起来，可以深刻地揭示自然规律．以下实验中属于理想实验的是（　　）

A．验证平行四边形定则

B．伽利略的斜面实验

C．用打点计时器测物体的加速度

D．利用自由落体运动测定反应时间

[解析]　验证平行四边形定则的实验利用了等效替代法，A错误；

伽利略的斜面实验，抓住主要因素，忽略了次要因素，从而更深刻地反映了自然规律，属于理想实验，故B正确；

用打点计时器测物体的加速度是实际实验，故C错误；

利用自由落体运动测定反应时间是实际进行的实验，不是理想实验，故D错误．

2．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图所示，其中有一个是经验事实，其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角，小球在该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后，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，小球要沿水平面做持续的匀速运动．

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]　理想实验的结果无法用实际的实验进行验证，但是，分析推理的过程是合乎逻辑的，是严密的，是对实验过程科学的抽象，因此得出的结论是对客观世界真实的反映，只有②是经验事实，其余是推论，分类正确的选项是B.

要点二牛顿第一定律

1．牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的．

2．牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用．

3．物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况

（1）速度的方向不变，只有大小改变；

（2）速度的大小不变，只有方向改变；

（3）速度的大小和方向同时发生改变．

【典例2】　（多选）在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定着盛满水的碗．若突然发现碗中的水向右洒出，如右图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是（　　）

A．小车匀速向左运动

B．小车可能突然向左加速运动

C．小车可能突然向左减速运动

D．小车可能突然向右减速运动

[思路点拨]　分析水相对于碗的运动情况，找出小车运动状态的变化情况，是求解此题的关键．

[解析]　若车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随车开始向左加速，根据牛顿第一定律可知，碗中水由于惯性仍保持原来的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水向右洒出，选项A错误，B正确；

若车突然向左减速运动，碗随车一起开始减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性，仍保持向左的匀速运动，水相对于碗向左运动，水向左洒出，选项C错误．若车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随车开始向右减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向右洒出，选项D正确．

[答案]　BD

应用牛顿第一定律分析问题的一般思路

（1）确定某一物体（或系统）为研究对象；

（2）分析物体（或系统）原来的运动状态；

（3）找出物体（或系统）因受力而改变运动状态的那部分；

（4）明确不受力部分的运动状态不改变；

（5）对联系实际的物理问题，应注意审题，并简化为物理模型，使分析求解更为清晰．

3．关于牛顿第一定律，以下说法错误的是（　　）

A．牛顿第一定律又叫惯性定律

B．牛顿第一定律是牛顿通过大量实验总结出来的实验结论

C．牛顿第一定律说明一切物体都有惯性

D．牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态

[解析]　牛顿第一定律又叫惯性定律，选项A正确；

牛顿第一定律是牛顿在伽利略实验的基础上，通过抽象推论总结出来的结论，选项B错误；

牛顿第一定律说明一切物体都有惯性，选项C正确；

牛顿第一定律说明力可以改变物体的运动状态，选项D正确．

4．根据牛顿第一定律，下列说法不正确的是（　　）

A．运动员冲刺到终点后，不能马上停下来，还要向前跑一段距离

B．自行车紧急刹车，轮子不转了，车子还会向前滑动

C．地球由西向东转，我们向上跳起后，还落到原地

D．气球吊着物体上升，某时刻绳子突然断了，物体立刻相对于地面向下运动

[解析]　运动员具有较大的速度，当到达终点时，由于惯性，运动员还要保持原来较大的速度向前运动，A正确；

紧急刹车时，虽然轮子不转了，但车子还有较大的速度，则由于惯性还会向前滑动，故B正确；

我们向上跳起后，由于惯性，保持了与地球相同的转动速度，故落下后仍在原地，故C正确；

绳子断的瞬间，物体有向上的速度，则物体仍保持向上的运动，故D错误．

[答案]　D

要点三惯性

1．惯性与质量

（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．

（2）质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．

对质量的理解

（1）从物质角度理解：

质量为物体所含物质的多少．

（2）从惯性角度理解：

质量是决定物体惯性大小的唯一因素．

2．惯性与速度

（1）速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质．

（2）一切物体都有惯性，与物体是否有速度及速度的大小均无关．

3．惯性与力

（1）惯性不是力，而是物体本身固有的一种属性，因此“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的．

（2）力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．力越大，物体的运动状态改变越快；

惯性越大，物体的运动状态越难改变．

（3）惯性与物体的受力情况无关，是物体的固有属性，始终存在；

力是物体间发生相互作用时产生的，是一个有大小、方向和作用点的物理量．

（4）无论外力多大，物体的速度都不会发生“突变”，只能在原速度大小、方向的基础上逐渐改变．速度不能“突变”的原因是物体具有惯性．

【典例3】　下列说法中正确的是（　　）

A．惯性是物体只有在匀速运动或静止时才表现出来的性质

B．物体的惯性是指物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态的性质

C．物体不受外力作用时，保持匀速直线运动状态或静止状态，有惯性；

受到外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此无惯性

D．惯性是物体的属性，与物体的运动状态和是否受力均无关

[思路点拨]　惯性即物体保持原来运动状态的性质，任何物体在任何情况下都具有惯性．

[解析]　惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态和受力情况均无关，故只有D正确．

对惯性的理解应纠正认为物体只有在做匀速直线运动或静止时才有惯性，物体加速或减速时就没有了.实际上这种错误是受惯性概念的束缚，物体具有惯性，不限于静止或匀速直线运动状态，也与物体运动速率的大小无关.

5．关于惯性，下列说法正确的是（　　）

A．质量相同的物体，惯性相同

B．只有不受外力的物体才具有惯性

C．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，这表明箭的惯性减小了

D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小

[解析]　质量是惯性大小的量度，则质量相同的物体惯性相同，选项A正确；

惯性的大小与是否受力无关，选项B错误；

惯性的大小与速度无关，选项C错误；

在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上重量小，而质量没变，故惯性大小不变，选项D错误．

[答案]　A

6．下列关于惯性的说法正确的是（　　）

A．跳远运动员可通过助跑来增大惯性

B．汽车匀速运动时惯性小，急刹车时惯性大

C．匀速前进的火车上，由于惯性，原地向上起跳的乘客将落在起跳点

D．向东行驶的汽车突然刹车，由于惯性，乘客会向西倾倒

[解析]　质量是惯性大小的唯一量度，跳远运动员不能通过助跑来增大惯性，汽车的惯性也与运动状态无关，A、B错误；

匀速前进的火车上，由于惯性，原地向上起跳的乘客将落在起跳点，故C正确；

向东行驶的汽车突然刹车，由于惯性，乘客会向东倾倒，故D错误．

[答案]　C

课堂归纳小结

[知识体系]

[关键点击]

1．伽利略的理想实验说明力不是维持物体运动的原因．

2．一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.

课后作业（十五）

[要点对点练]

要点一：

理想实验的魅力

1．（多选）17世纪，意大利物理学家伽利略根据实验指出：

在水平面上运动的球之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力，表面越光滑，球会运动得越远．这里的实验是指伽利略所做的斜面实验，关于该实验，你认为下列陈述正确的是（　　）

A．该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是不可信的

B．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律

C．该实验否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误概念

D．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据

[解析]　伽利略的斜面实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出的结论，故A错误，B正确；

伽利略由此推翻了亚里士多德的观点，认为力不是维持物体运动的原因，故C正确；

该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据，牛顿总结了前人的经验，提出了牛顿第一定律，故D正确．

[答案]　BCD

2．（多选）理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律．关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是（　　）

A．只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去

B．这个实验实际上是永远无法做到的

C．即使利用气垫导轨，也不能使实验成功

D．虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的

[解析]　理想实验在实际情况下是永远不可能实现的，其条件永远是理想化的，不过，理想实验是建立在可靠的实验基础之上的，它能够由观察或实验的结果来检验，故A错误，B、C、D正确．

3．伽利略理想实验揭示了（　　）

A．若物体运动，那么它一定受力

B．力不是维持物体运动的原因

C．只有受力才能使物体处于静止状态

D．物体运动是因为受到力的作用

[解析]　从伽利略的理想实验中，我们认识到当将斜面倾角减小至零时，因为物体不能上升到原有高度，故在没有力作用时物体将一直运动下去，即物体运动不一定受力，力不是维持物体运动的原因，故选项A、D错误，B正确；

在伽利略理想实验中不能说明只有受力才能使物体处于静止状态，故C错误．

要点二：

4．关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（　　）

A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的

B．不受外力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义

C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性

D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性

[解析]　牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的，并且揭示惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，A正确，B、C、D错误．

5．（多选）关于物体的运动状态下列说法正确的是（　　）

A．速度大的物体，运动状态难以改变

B．做直线运动的物体，运动状态可能发生变化

C．做曲线运动的物体，运动状态一定会发生变化

D．做自由落体运动的物体，运动状态不发生变化

[解析]　物体运动状态是否改变，要看其速度的大小、方向是否发生变化，故选项B、C正确，D错误；

物体运动状态会不会变化，取决于是否受外力作用，运动状态改变的难易程度取决于物体的质量，故选项A错误．

[答案]　BC

6．（多选）关于运动状态与所受外力的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变

B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变

C．物体受到的合力为零时，它可能处于静止状态

D．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同

[解析]　力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力（合力不为零），它的运动状态就一定会改变，A错误，B正确；

物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止状态或匀速直线运动状态，C正确；

物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，D正确．

7．下列关于力和运动关系的说法中正确的是（　　）

A．没有外力作用时，物体不会运动

B．物体受力越大，运动得越快

C．物体所受合外力为零，则速度一定为零；

物体所受合外力不为零，则其速度也一定不为零

D．物体所受的合外力很大时，速度可以为零；

物体所受的合外力很小时，速度可以很大

[解析]　合外力为零时，物体可以以很大速度匀速运动，A错误；

物体运动速度的大小与外力大小无关，D正确，B、C错误．

要点三：

惯性

8．关于惯性，下列说法中正确的是（　　）

A．同一汽车，速度越快，越难刹车，说明物体速度越大，惯性越大

B．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性

C．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故

D．已知月球上的重力加速度是地球上的1/6，物体从地球移到月球惯性减小为1/6

[解析]　质量是物体惯性大小的唯一量度，与物体的速度、重力加速度无关，A、D错误，C正确；

惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，B错误．

9．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]　汤姆：

”，汤姆认为“力是维持物体运动的原因”，A正确；

宇航员说：

“我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧．”说明火箭是由于惯性飞行，并没有力作用在物体上，C、D正确；

B错误．

10．（多选）如图所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法正确的是（　　）

A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进

B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进

C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动

D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动

[解析]　若小球向前滚动，知小球的速度大于列车的速度，知列车的速度减小，A错误；

若小球向后滚动，知列车的速度大于小球的速度，知列车的速度增加，做加速运动，B正确；

磁悬浮列车急刹车时，小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚动，C正确、D错误．

[综合提升练]

11．做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示．当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动（　　）

A．向前

B．向后

C．不动

D．无法判断

[解析]　由于水的密度比气泡的密度大很多，所以相同体积下，水的质量比气泡的质量大很多，由于惯性的大小与质量有关，因此水的惯性远大于气泡的惯性．当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，故气泡相对于瓶子向后运动，选项B正确．

12．（多选）如图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是（　　）

A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳拉断

B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳拉断

C．在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳拉断

D．在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳拉断

[解析]　重球受力如图所示，在绳的A端缓慢增加拉力，使得重球在足够的时间内发生了微小的位移，

以致CD绳的拉力T2逐渐增大，这个过程进行缓慢，可以认为重球始终处于平衡状态，即T2＝T1＋mg，随着T1增大，T2也增大且T2总是大于T1，所以CD绳被拉断，A项对，B项错．若在A端猛拉，由于重球质量很大，力的作用时间极短，由于惯性，重球向下的位移极小（可以看成运动状态未来得及改变），以致上段绳CD的拉力几乎未增加，T1已达到极限程度，故AB绳先断，C项正确，D项错误．

[答案]　AC

13．理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到一种理想状态，从而来揭示自然现象本质的假想实验．为了说明运动和力的关系，伽利略设计了如图所示的理想实验．

（1）关于伽利略的这个理想实验，下列说法正确的是（　　）

A．“小球沿斜面向下运动后，沿斜面向上运动，会越来越慢”，这是可靠的事实

B．“小球沿斜面向下运动后，沿斜面向上运动，会越来越慢”，这是合理外推的理想状态

C．“若摩擦可以忽略不计，小球最终会达到与左侧同样的高度”，这是揭示自然现象的本质

D．“如果右侧斜面变成水平面，并且没有任何阻力，小球将达不到原来的高度，就应永远运动下去”，这是揭示自然现象的本质

（2）伽利略的理想实验否定了亚里士多德关于运动和力关系的错误认识．亚里士多德的认识是__________________________________

__________________________________________________________.

[解析]　

（1）“小球沿斜面向下运动后，沿斜面向上运动，会越来越慢”，这是可靠的事实，A正确、B错误；

“若摩擦可以忽略不计，小球最终会达到与左侧同样的高度”，这是合理外推的理想状态，C错误；

“如果右侧斜面变成水平面，并且没有任何阻力，小球将达不到原来的高度，就应永远运动下去”，这是揭示自然现象的本质，D正确．

（2）亚里士多德的认识是运动必须依靠外力的不断作用才能维持（力是维持物体运动的原因）．

[答案]　

（1）AD　

（2）运动必须依靠外力的不断作用才能维持（力是维持物体运动的原因）

14．有一仪器电路如图所示，其中M是质量较大的金属块，将仪器固定在一辆汽车上，汽车启动时和急刹车时，发现其中一盏灯会亮，试分析哪种情况下哪一盏灯亮．

[解析]　汽车启动时，金属块M由于惯性，相对汽车向后运动，绿灯所在的支路被接通，所以绿灯亮；

汽车急刹车时，由于惯性，金属块M相对汽车向前运动，红灯所在的支路被接通，所以红灯亮．

[答案]　启动时，绿灯亮；

刹车时，红灯亮．