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第七章：力與運動
第一節　科學探究：牛頓第一定律
知識點：
1、力與運動
2、阻力對物體運動的影響
3、牛頓第一定律
4、慣性
　　　　　　　　　　（1）使物體發生形變
復習：力的作用效果
　　　　　　　　　　（2）改變物體的運動狀態（指的是速度大小或運動方向的變化，本章重點）
新課講授：
知識點一、關于力與運動的兩種觀點
對靜止的木箱施加一個水平方向的推動，木箱沿水平方向運動；撤去外力后，木箱停下來，用鐵錘敲擊鐵釘，鐵釘向下運動陷入木板；停止敲擊，鐵釘就不再下陷等等類似的事例中可以看到：
①要讓原來靜止物體運動起來，就需要有力的作用，如果要維持物體的運動，必須對物體不停的施加作用力。
亞里士多德認為：力是維持物體運動的原因。
②木箱由靜止到運動，再由運動變為靜止，速度大小發生了改變。
伽利略認為：力是改變物體運動狀態的原因。
結論：力不是維持物體運動的原因，而是改變物體的運動狀態。
經驗交流：運動和運動狀態的改變是兩個概念：
勻速 運動狀態不變 不受力或所受合力為零
直線
(
運動狀態改變改
變
)運動 變速
曲線：運動方向改變 所受合力不為零
例1.關于力與運動的關系，下列說法正確的是（ ）
A.沒有受力的作用，運動的物體就靜止下來。
B.靜止的物體，一定不受力的作用。
C.物體運動狀態發生改變時，一定受到力的作用
D.物體受到力的作用時，運動狀態一定會發生改變
解析：物體不受力的作用時，運動狀態不會改變，故A錯誤；物體靜止時，可能不受力，也可能受平衡力的作用，故B錯誤；力是改變物體運動狀態的原因，所以物體運動狀態發生改變時，一定受到力的作用，故C正確；物體受到力的作用時，如果是平衡力，則運動狀態不會發生改變，故D錯誤。
答案：C.
知識點二、阻力對物體運動的影響；
伽利略為證明自己的觀點的正確性做了如下實驗：
1、伽利略的理想實驗
伽利略認為，當小球沿左側斜面的某一高度向下運動時，無論右側斜面的坡度如何，小球都會沿斜面上升到一定的高度。如果各種阻力都小到可以忽略，在理想情況下，小球將會沿右側斜面上升到與左側下落點等高的地方（如圖），而且右側斜面的坡度越小，小球要上升到相同高度所用的運動時間就越長；如果右側成了水平面，那么，小泳將因為永遠無法達到那個高度而一直沿直線運動下去。
經驗交流： 　　 伽利略理想實驗示意圖
本實驗中運用了實驗加推理的方法，這就涉及到實驗步驟排序，區分實驗事實與分析推的問題。要講清楚正確排序，就要看關鍵字“假設、理想情況”等，從此句開始以后各句都推理。
2、阻力對物體運動的影響。
后人對伽利略理想實驗做出改進：
A、實驗器材：滑塊、三種粗糙程度不同的水平面、斜面、刻度尺等；
B、進行試驗：
①讓滑塊從斜面頂端滑下［圖（a）］，滑到表面粗糙的水平面上，記錄滑塊在水平面上的運動距離。
②讓滑塊從斜面頂端滑下［圖（b）］，滑到表面比較光滑的水平面上，記錄滑塊在水平面上的運動距離。
③讓滑塊從斜面頂端滑下［圖（c）］，滑到表面很光滑的水平面上，記錄滑塊在水平面上的運動距離。
④通過滑塊在上述3個水平面上的運動距離來比較滑塊受到的摩擦力的大小，并將比較的結果填在下表中。
（a）表面粗糙的水平面 （b）表而比較光滑的水平面 （c）表面很光滑的水平面
讓滑塊從同一斜面的同一高度由靜止開始滑下，分別在三種粗糙程度不同的水平面上運動，記錄滑塊在水平面上運動的路程，填表并進行比較。
接觸面 滑塊收到摩擦力的大小 滑塊在水平面上運動的距離
粗糙的水平面 大 0.5
較光滑的水平面 中 0.8
很光滑的水平面 小 1.2
C、實驗結論：在其他條件相同時，水平面越光滑受到的摩擦力越小，滑塊運動的距離就越遠。
D、推理結論：若水平面足夠光滑，則滑塊受到的阻力減小為零，滑塊做勻速直線運動。
經驗交流：
（１）讓滑塊從同一斜面的同一高度由靜止滑下的目的：使滑塊在水平面上開始運動的速度相同。
注解：高處的重力勢能E甲=mgh 全部轉化為動能E乙=1/2mv ，即
E甲=E乙 mgh=1/2mv v=
（２）研究方法：
a.滑塊在水平面上滑行的距離受滑塊在水平面的初速度和摩擦力兩個因素的影響，使滑塊在水平面上開始運動的速度相同，就是控制速度相同，即控制變量法；
b.看滑塊運動的距離說明阻力的大小，即轉換法；
c.從阻力越小，滑塊運動的距離越遠，進一步推理，阻力為零，滑塊做勻速直線，即實驗加推理法。
（３）若水平面不水平，重力與支持力的合力不為零，將會對滑塊運動的距離產生影響。
（４）滑塊運動時所受阻力就是這里的摩擦力，因此要用同一滑塊來保證水平面受到的壓力相同，只需要改變接觸面的粗糙程度就能改變阻力的大小。
例2．如圖所示的是伽利略著名的斜面理想實驗。實驗設想的步驟有：①減小右側斜面的傾角，小球在該斜面上仍然會達到原來的高度；②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿左側斜面滾下，小球將滾上右側斜面；③繼續減小右側斜面的傾角，最后使它成水平面，小球將沿水平面作持續的勻速運動；④如果沒有摩擦，小球在右側斜面上將上升到原來釋放時的高度。
（1）請將上述步驟按照正確的順序排列 （填寫序號）。
（2）在上述設想步驟中，有的屬于可靠事實，有的則是理想化的推論。下面關于這些事實和推論的分類正確的是（ ）
A.①是事實，②③④是推論 B.②是事實，①③④是推論
C.③是事實，①②④是推論 D.④是事實，①②③是推論
解析：（1）斜面實驗中，小球從同一斜面的同一高度滾下，可以讓小球在到達水平面上時保持相同的初速度。若斜面光滑，則小球不受阻力作用，會上升到原來釋放時的高度；然后逐漸減小右側斜面的傾角，發現小球仍然會達到原先釋放時的高度；那么可以推斷，若將右側斜面變為水平面，則小球為了達到原先釋放時的高度會一直運動下去。故正確排序為②④①③。
（2）在伽利略著名的斜面理想實驗的四個步驟中①③④實際不能做到，因為運動過程中有阻力作用，所以不能達到原來的高度，不能作持續的勻速運動，是理想化的推論，②可以實際做到。所以選B。
答案：（1）②④①③ (2)　B
例3.關小明利用如圖所示的裝置探究在水平面上阻力對物體運動的影響，進行如下操作：
a.如圖甲所示，將毛巾鋪在水平木板上，讓小車從斜面頂端由靜止滑下，觀察小車在水平面上通過的距離。
b.如圖乙所示，取下毛巾，將棉布鋪在斜面和木板上，讓小車從斜面頂端由靜止滑下，觀察小車在水平面上通過的距離。
c.如圖丙所示，取下棉布，讓小車從斜面頂端由靜止滑下，觀察小車在水平面上通過的距離。
請針對以上操作回答下列問題：
（1）以上操作中錯誤的一次是 (選填“a” “b”或“c”)
（2）對比以上實驗操作能說明：小車受到的阻力越小，通過的距離越 ,速度減小得越 （選填“快”或“慢”）.
（3）糾正錯誤后，多次實驗進行分析，并進一步推測：在水平面上滑行的小車，如果受到的阻力為零，它將做 運動。
（4）為了得出科學結論，三次實驗中小車每次都從斜面上同一位置由靜止自由下滑，這樣做的目的是使小車從斜面上同一位置到達底端水平面時 。
（5）上述探究實驗中用到的科學探究方法有 （只要求寫出一種即可）
解析：（1）小車滑行的距離與小車到達水平面時的速度和水平面粗糙程度有關，要使小車到達水平面的速度相同，需要控制每次都讓小車從同一斜面上的同一位置由靜止釋放小車，所以“b”錯誤的。（2）根據圖中運動情況可知：小車在木板表面上滑行的距離最長，說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢。（3）糾正錯誤后，多次實驗進行分析，并進一步推測：在水平面上滑行的小車，如果受到的阻力為零，運動的物體速度大小不變，即做勻速直線運動。（4）三次實驗中小車每次都從斜面上同一位置由靜止自由下滑，這樣做的目的是使小車從斜面上同一位置到達底端水平面時速度大小相等.（5）探究實驗中用到的科學探究方法有：控制變量法；實驗加推理法；轉換法
答案：（1）b（2）遠 慢（3）勻速直線（4）初速度相同（5）控制變量法（或科學推理法）
知識點三、牛頓第一定律
一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態或者是靜止狀態。
經驗交流：
（１）一切物體包括固體、氣體、液體；
（２）成立條件：沒有受到外力作用，實際中不存在，可理解為受到的合力為零。
（３）結論中的“總”和“或”：“總”指一直不改變，“或”表示物體的原狀態可能是靜止狀態，也可能是勻速直線運動狀態。也就是說，物體的原狀態有兩種“靜止狀態”或“勻速直線運動狀態”，找準物體的原狀態是什么狀態是解決問題的關鍵。
（４）牛頓第一定律是在大量經驗事實的基礎上，通過分析、推理抽象概括出來的，因此不能用實驗來直接證明這一定律。
例4.如圖所示，小球沿弧形斜槽從A點運動到水平軌道的B點時，如果小球受到的外力突然全部消失，那么小球的運動狀態將是（ ）
A.勻速直線運動 B.立即停止運動　C.速度越來越快 D.速度越來越慢
解析：小球在外力消失之前是運動的，在外力消失之后，由于它不受任何力的作用，故它的運動狀態不變，即沿原來的方向做勻速直線運動。
答案：A
知識點四、慣性
1、定義：任何物體都有保持原來的靜止或勻速直線運動狀態的性質叫慣性。由牛頓第一定律知，一切物體都有保持原來運動狀態不變的性質，所以牛頓第一定律也叫做慣性定律。
經驗交流：
（１）慣性是一切物體所固有的一種屬性，與外界因素無關，所以不能說“受到慣性”
（２）慣性大小只取決于質量的大小，與物體是否受力是否運動無關，所以不能說“受到慣性力”也不能說“運動的物體有慣性，靜止的物體沒有慣性”
（３）慣性大小表示物體運動狀態改變的難易程度。
（３）慣性不是慣性定律：慣性是物體保持原狀態不變的性質（一定要分析清楚物體原狀態）；慣性定律是描述物體不受外力時，由于具有慣性而表現出的一種運動規律。慣性才是維持物體運動狀態的原因，力是改變物體運動狀態的原因。
例5.慣性是物體的一種性質，下列說法正確的是（ ）
A.物體運動狀態改變時才有慣性 B.物體速度越大慣性也越大
C.靜止或勻速運動的物體沒有慣性 D.物體受力或不受力時都具有慣性
解析：慣性是物體保持運動狀態不變的性質，一切物體在任何情況下都具有慣性，不論是運動還是靜止、受力還是不受力、勻速運動還是變速運動，物體都具有慣性，慣性大小只與質量有關，與物體是否受力、物體速度大小無關，故A、B、C錯誤，D正確.
答案：D.
慣性的應用和防止。（會舉一些事例即可）
（1）慣性的應用
生活中利用慣性可以帶來很多方便.例如，跳遠運動員助跑后；投擲鉛球時，球脫手后，由于慣性，會繼續向前運動；拍打身上的灰塵；甩落雨傘上的雨滴等.
（2）慣性危害的防止
慣性有時會給人們帶來危害，需要防止.例如，車距太近、車速太快易發生交通事故.行駛中的車輛剎車時，由于慣性要向前運動一段距離后才能停下來.車的速度越大，剎車后向前運動的距離越長.為了防止汽車緊急剎車時乘客由于慣性而向前運動被撞傷，駕駛員和前排乘客必須使用安全帶.
例5下列現象中，屬于利用慣性的是（ ）
A.坐汽車時要系好安全帶 B.跳遠運動員快速助跑
C.行車時要注意保持車距 D.學校路段需減速慢行
解析：坐汽車時要系好安全帶、行車時要注意保持車距、學校路段需減速慢行都是為了防止慣性帶來危害；跳遠運動員快速助跑是利用慣性，故選B
答案：B
強化提升
一．填空題
1．沿斜面滑下的小車，在水平面上由于慣性，小車還能繼續向前運動；在滑行的過程中，小車會慢慢停下來，是由于　 力的作用。拋出去的鉛球在空中飛行時，鉛球最終會落到地面上，是由于　 　力的作用。
2．物體運動狀態的改變是指物體　 　或　 　的改變。如果運動物體不受任何力作用，它將做　 　運動；如果要使物體的運動狀態改變，一定要對物體有　 　。
3．超速和超載是造成重大交通事故的主要原因，當汽車　 　（選填“超速”或“超載”）時，它的慣性將變大。在一輛行駛的汽車車廂里其頂壁上掛著一個小球，當出現了如圖所示的情景時，汽車在向右做　 　運動（選填“加速”、“勻速”或“減速”）。
4．如圖所示，某次演習任務中，一架飛機要對地面上某一指定目標進行定點轟炸。則飛行員應在飛機到達目標　 　投彈（填“前”、“后”或“正上方”），才能擊中目標，這可以用　 　知識解釋。投彈后飛機的慣性　 　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
5.道路交通安全法規對機動動車的速度有明確的限制，這是為了防止機動車緊急剎車后，因為機動車具有　 　不能立即停下來而造成交通事故；機動車制動后最終能停下來是因為它受到了　 　力的作用。
6.一汽車勻速向西行，車廂頂棚P處掉下一物，則該物體落在車廂內P處　 　（填“正前方”、“正下方”或“正后方”）。
7.如圖所示，斧子的手柄變松了，人們常用撞擊錘柄下端的方法使錘頭緊套在錘柄上，這是因為斧頭和手柄原來一起向下運動；當手柄的下端受到撞擊時突然變為　 　狀態；斧頭由于具有　 　，繼續向下運動，所以斧頭就被套緊。
8.世界杯亞洲區男足預選賽，于大寶用頭將球頂出后，足球繼續向前運動是由于足球具有____．忽略空氣阻力，足球在空氣中只受 的作用（選填“重力”或“壓力”）．
二　選擇題
9.下列說法中，正確的是（　　）
A．靜止的物體一定不受力的作用 B．運物體運動方向發生改變，一定受到力的作用
C．運動的物體一定受到力的作用 D．物體受到力的作用，速度大小一定發生改變
10.如圖所示，從斜面上同一高度下滑的小車。①在鋪有毛巾的水平面上，運動路程很短 ②如果在沒有摩擦的水平面上，將做勻速直線運動 ③在鋪有棉布的水平面上，運動路程較短④在水平平整的木板表面上，運動路程較長。則下面的判斷和排列次序正確的是（　　）
A．事實①②④，推論③ B．事實①③④，推論②
C．事實①③，推論②④ D．事實①②，推論③④
11.如圖所示為擲出的實心球的運動軌跡，若當實心球在最高點時所受的外力全部消失，實心球將（　　）
A．保持靜止狀態 　　　　　B．向上做勻速直線運動
C．水平向右做勻速直線運動D．豎直向下做加速直線運動
12.如圖所示，在一輛表面光滑的小車上，放有質量分別為m1、m2的兩個球，隨車一起勻速運動，當車突然停止運動，其他阻力不計，設車無限長，則兩小球（　　）
A．一定不相碰 　　　　　　B．一定相碰
C．若m1＞m2，則肯定相碰 D．若m1＜m2，則一定不相碰
13．對于牛頓第一定律的看法，下列觀點正確的是（　　）
A．驗證牛頓第一定律的實驗可以做出來，所以慣性定律是正確的
B．驗證牛頓第一定律的實驗做不出來，所以慣性定律不能肯定是正確的
C．驗證牛頓第一定律的實驗做不出來，但可以經過在事實基礎上，進一步科學推理得出牛頓第一定律
D．驗證牛頓第一定律的實驗雖然現在做不出來，但總有一天可以用實驗來驗證
14．在圖中所描述的物體，運動狀態保持不變的是（　　）
A．在平直公路上勻速行駛的汽車　 B．正在環島上行駛的汽車
C．正在加速升空的火箭　　　　　 D．正在草坪上自由滾動的足球
15．關于慣性的理解和解釋，以下說法正確的是（　　）
A．高速飛行的子彈具有慣性，穿入木頭靜止后慣性消失
B．汽車駕駛員和前排乘客系安全帶，是為了減少汽車行駛中人的慣性
C．行駛中的公交車緊急剎車時，乘客會向前傾，是由于慣性力的作用
D．百米賽跑運動員到達終點不能馬上停下來，是由于運動員具有慣性
16．對生活中一些慣性現象的解釋，以下四種說法中正確的是（　　）
①漁船靠岸時，關閉發動機后還能繼續行駛一段距離是因為漁船具有慣性；②跳遠運動員助跑起跳是為了增大慣性；③小汽車配置安全氣囊，可以減小慣性帶來的危害；④拋出去的實心球還會在空中運動一段時間，是因為實心球受到慣性力的作用。
A．只有①③ B．只有②④ C．只有①② D．只有③④
17．下列交通安全提示語，不是為了防止慣性帶來危害的是（　　）
A．珍愛生命，遠離酒駕 B．車輛起步，站穩扶好
C．學校路段，減速慢行 D．保持車距，安全行駛
18．人類對力與運動關系的認識經歷了漫長而曲折的過程，下面是三位不同時代科學家的主要觀點，這三種觀點形成的先后順序是（　　）
A．①②③
B．③①②
C．②③①
D．③②①
19.日常生活中，處處有物理．下列分析正確的是（　　）
A．雞蛋碰石頭，雞蛋碎了，說明雞蛋受到的力大于石頭受到的力
B．汽車關閉發動機后會停下來，說明物體的運動需要力來維持
C．用力壓鋼尺，鋼尺變彎，說明力可以改變物體的形狀
D．短跑運動員沖過終點后，不能立刻停下，說明物體的速度越大則慣性越大
三 ．實驗探究題
20．為探究物體不受力時怎樣運動，我們做了如圖所示的斜面小車實驗。
（1）三次實驗時必需使小車從斜面的同一高度滑下，這是為了使小車在三種平面上開始運動時的　 　相同，這一操作體現出的科學探究方法是　 　法。實驗發現小車受到的阻力越小，它前進的距離就　 　（選填“越長”或“越短”），速度減小　 　（選填“越快”或“越慢”）。
（2）由此我們可以推斷：假如小車受到的阻力為零，它將做　 　運動。
（3）愛因斯坦曾經說過：伽科略斜面實驗的卓越之處不是實驗本身，而是實驗所使用的獨特方法﹣﹣結論是在實驗的基礎上又通過　　抽象概括出來，它標志著物理學的真正開端﹣﹣這種研究方法稱為　 　法，以前學過探究　 　實驗時也運用到此方法。
21．如圖是探究“阻力對物體運動的影響”的實驗裝置示意圖，實驗中該同學先手三次將同一木塊放在同一斜面上的同一高度，然后分別用不同的力推了一下木塊，使其沿斜面向下運動，逐漸減小水平面的粗糙程度，觀察木塊移動的距離，從而得出力和運動的關系。
（1）在實驗操作中有一處明顯的錯誤是（不要解釋錯誤的原因）：　 　。
（2）更正錯誤后再次進行實驗，從實驗中觀察到，三次水平面上木塊受到的摩擦力逐
漸　 　（填“減小”或“增大”），原因是　 　。
（3）由于實驗中摩擦力不可能為零，所以不可能觀察到木塊在水平面上做　 　的情形。
（4）在上述實驗觀察分析的基礎上，可以推測：如果摩擦力減小為零，水平面足夠長，那么木塊在水平面上的速度既不減小，也不增加，運動方向也不發生變化，木塊將　 　。
（5）如果此實驗開始下滑到斜面底部時速度過小，你將采取的措施是：　 　。
參考答案
1.受到摩擦 重力 2.速度大小 運動方向 勻速直線 力的作用 3.超載 加速 4.前 慣性 不變5.慣性 阻 6.正下方 7.靜止 慣性 8.慣性 重力 9.B 10.B 11.C 12.A 13.C 14.A 15. D 16.A 17.A 18.C 19.C 20.（1）速度 控制變量 越長 越慢 （2）勻速直線 （3）科學推理 實驗推理 真空不能傳聲 21.（1）分別用不同的力推一下木塊 （2）減小 阻力一定時，接觸面粗糙程度在減少 （3）勻速直線運動 （4）一直運動下去 （5）提高木塊在斜面上的高度

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