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第四章牛顿运动定律章知识内容考试要求学考选考牛顿运动定律牛顿第一定律cc牛顿第二定律cc力学单位制bb牛顿第三定律Cc牛顿运动定律应用Dd共点力平衡条件及应用cc超重与失重bb实验:探究加速度与力、质量的关系√√实验:探究作用力与反作用力的关系√第1节牛顿第一定律自主学习学习目标1.了解亚里士多德对运动和力关系的论述及存在的错误。2.认识伽利略研究运动和力的关系的思想方法,了解理想实验的作用,知道理想实验的基本思路、主要推理过程和结论。3.知道速度是描述物体运动状态的物理量。4.理解牛顿第一定律的内容和意义,能运用牛顿第一定律解释有关现象。5.知道惯性是物体的固有属性,知道质量是物体惯性大小的量度。6.运用惯性概念,解释有关实际问题。教材提炼一、历史回顾[知识梳理]运动代表人物主要观点亚里士多德必须有力作用在物体上,物体才能;没有力的作用,物体就要在一个地方伽利略力不是物体运动的原因笛卡儿如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向静止维持同一速度[练一练]解析:牛顿认为物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。即物体不受外力或受合外力为零时,处于平衡状态,故选项D不符合历史事实。D科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法不符合历史事实的是()A.亚里士多德认为必须有力作用在物体上,物体才会运动B.伽利略通过“理想实验”得出结论:力不是维持物体速度的原因C.牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动D.牛顿认为只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态二、理想实验的魅力[知识梳理]原来1.伽利略理想实验:让小球沿斜面从静止状态开始向下运动,小球将“冲”上另一斜面,如果没有摩擦,小球将上升到的高度。减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍将达到高度,但它要运动得远些。继续减小第二个斜面的倾角小,球达到同一高度时就会离得。若将第二个斜面放平,小球将永远运动下去。同一更远2.结论:力不是物体运动的原因。维持[练一练]C解析:没有力作用时,物体会静止或做匀速直线运动,选项A,B,D错误,C正确。伽利略的斜面实验说明了()A.要使物体运动必须有力的作用,没有力的作用物体将静止B.要使物体静止必须有力的作用,没有力的作用物体就运动C.物体不受外力作用时,总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态D.物体不受外力作用时,一定处于静止状态三、牛顿第一定律和惯性[知识梳理]匀速直线运动1.牛顿第一定律:一切物体总保持状态或静止状态,除非作用在它上面的迫使它改变这种状态。力2.惯性:物体具有保持原来状态或静止状态的性质。3.惯性的量度:是惯性大小的唯一量度。匀速直线运动质量[练一练]A1.伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是()A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B.不受力的物体有惯性,受力的物体没有惯性C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D.运动物体只要受力不变,将由于惯性而保持直线运动解析:一般情况下我们将物体保持原有运动状态的性质称之为惯性,这里换了一个说法,叫物体抵抗运动状态变化的性质,其实意义是一样的,故A正确;一切物体都有惯性,故B错误;行星的圆周运动速度的方向在变,是变速运动,不是惯性的体现,故C错误;运动物体即使受力不变,但如果所受力方向和速度方向不在一条直线上,物体将做曲线运动,D错误。2.我国《道路交通安全法》中规定:各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带,这是因为()A.系好安全带可以减小惯性B.系好安全带可以增大人的惯性C.系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害D.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害D解析:根据惯性的定义知,安全带与人和车的惯性无关,选项A,B错误;系好安全带主要是防止刹车时人由于惯性继续向前运动发生碰撞而造成伤害,选项C错误,D正确。课堂探究要点一对牛顿第一定律的理解[例1]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A解析:牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上,根据逻辑推理得出的,是以实验为基础,但又不是完全通过实验得出的,故选项A正确;虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的,但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律,为科学的发展奠定了基础,故选项B错误;牛顿第一定律表明物体具有保持原来速度不变的性质,即惯性,惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关,故选项C,D错误。规律方法牛顿第一定律巧应用(1)要把生活感受和理论问题联系起来,纠正生活中一些错误的认识。(2)如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应从受力分析入手。针对训练1:如图所示,小球A静止放在小车的光滑底板上(设小车底板足够长),当小车受到水平向右的力F作用时,小车从静止开始在水平面上做加速直线运动,则小球A相对于地面的运动情况()A.做匀速直线运动B.处于静止状态C.做与小车同方向速度越来越大的直线运动D.做与小车反方向速度越来越大的直线运动B解析:对小球受力分析可知,车内的小球只受竖直方向的重力和支持力,这两个力是一对平衡力,小球所受合外力为零,所以无论小车如何运动,小球相对于地面仍然处于静止状态,B正确。要点二对惯性的理解及其应用[例2]关于物体的惯性,下述说法中正确的是()A.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体速度越大,惯性也越大B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性思路探究:(1)惯性的大小与物体的运动状态有关吗?答案:惯性的大小只与物体的质量有关,与其运动状态无关。(2)当物体受外力作用时,它还有惯性吗?答案:仍然有,惯性是物体的属性,与受力情况没有关系。C解析:惯性大小只与物体质量有关,与物体的速度无关,故选项A错误;质量是物体惯性大小的唯一量度,火车速度变化慢,表明它的惯性大,是因为它的质量大,与是否静止无关,故选项B错误;乒乓球能被快速抽杀,表明它的运动状态容易发生改变,是因为它的惯性小,故选项C正确;一切物体在任何情况下都有惯性,故选项D错误。正确理解惯性概念误区警示(1)物体的惯性与物体是否运动无关,与运动状态是否变化无关。(2)物体的惯性与物体是否受力无关,与受力的大小和方向无关。(3)惯性不是一种力,不能说物体保持原来运动状态是因为受到了惯性力。针对训练2:对于一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以解释,其中正确的是()A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度,这表明:可以通过科技进步使小质量的物体获得大惯性B.“强弩之末势不能穿鲁缟”,这表明强弩的惯性减小了C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,这会改变它的惯性D.摩托车转弯时,车手一方面要控制适当的速度,另一方面要将身体稍微向里倾斜,这是为了通过调控人和车的惯性达到转弯的目的C解析:惯性是物体的固有属性,大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,与其他任何因素均无关,故A,B错误;摘下或加挂一些车厢,改变了质量,从而改变了惯性,故C正确;人和车的质量不变,则其惯性不变,故D错误。1.如图是伽利略的“理想实验”,根据该实验下列说法正确的是()A.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据B.该实验是理想实验,是在思维中进行的,无真实的实验基础,故其结果并不可信C.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论D.该实验说明了物体的运动需要力来维持A课堂达标解析:该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据,故选项A正确;虽然它是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上,其结果是可信的,故选项B错误;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,而是改变物体运动状态的原因,故选项C错误;该实验说明了物体的运动不需要力来维持,故选项D错误。2.物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性。下列有关惯性的说法中,正确的是()A.乘坐汽车时系好安全带可减小惯性B.运动员跑得越快惯性越大C.宇宙飞船在太空中也有惯性D.汽车在刹车时才有惯性C解析:乘坐汽车时系好安全带,在紧急刹车时可以防止人由于惯性而飞离座椅,A错误;质量是物体惯性大小的唯一量度,与速度的大小无关,B,D错误;宇宙飞船在太空中的质量不变,惯性也不变,C正确。D3.用一水平力推水平地面上的木箱,但没有推动,则()A.木箱受到的摩擦力大于水平推力B.木箱有与推力方向相反的运动趋势C.此过程中的摩擦力与木箱对地面的正压力成正比D.木箱与地面的最大静摩擦力等于木箱开始运动时的最小推力解析:对木箱受力分析知,水平推力与静摩擦力平衡,摩擦力的大小与推力大小相等,方向相反,与正压力无关,故A,C错误;木箱未动但有沿推力方向的运动趋势,B错误;木箱与地面的最大静摩擦力等于木箱刚好开始运动时的推力,D正确。4.如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图,当汽车处于静止或匀速直线运动时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动。当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是()A.向左行驶、突然刹车B.向右行驶、突然刹车C.向左行驶、匀速直线运动D.向右行驶、匀速直线运动B解析:向右行驶时,如果突然刹车,由于惯性,摆锤将从图中实线位置摆到虚线位置。