資源簡介

4.1牛頓第一定律 知識點練習
一、知識點一 伽利略理想實驗
1．在物理學的重大發現中科學家們創造了許多物理思想與研究方法，高一上學期同學們學習了理想實驗法、控制變量法、極限思想法、建立物理模型法、類比法和科學假說法等等，以下關于所用物理學研究方法的敘述正確的是（　　）
A．根據速度定義式，當非常小時，就可以用表示物體在時刻的瞬時速度，這是應用了平均值法
B．在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，忽略物體的大小和形狀，用質點代替物體的方法，采用了等效替代的思想
C．伽利略的理想實驗是一個純思維實驗，其正確性應接受實踐的檢驗
D．在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看做勻速直線運動，然后把各小段的位移相加。這里采用了微元法
2．（多選）伽利略理想斜面實驗創造性的把實驗、假設和邏輯推理相結合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發展。關于伽利略的斜面實驗，下列說法正確的是（　　）
A．該實驗雖然是理想實驗，是在思維中進行的，但仍以真實的實驗為基礎
B．如果斜面粗糙，不論右側斜面傾角如何，小球也將上升到與釋放點等高的位置
C．該實驗說明了物體的運動不需要力來維持
D．該實驗證明了力是維持物體運動的原因
二、知識點二 牛頓第一定律
3．下列說法正確的是(　　)
A．物體受到力的作用，運動狀態一定改變
B．豎直向上拋出的物體，物體豎直上升，是因為受到一個豎直向上的升力
C．物體只有相互接觸才會產生力的作用
D．同一個物體既可以是施力物體也可以是受力物體
4．如圖所示，楔形物體的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上。在的水平上表面放一光滑小球，后釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是（　　）
A．沿斜面向下的直線 B．豎直向下的直線
C．無規則的曲線 D．拋物線
5．（多選）同學們到中國科技館參觀，看到了一個有趣的科學實驗：如圖所示，一輛小火車在平直軌道上勻速行駛，當火車將要從“∩”形框架的下方通過時，突然從火車頂部的小孔中向上彈出一小球，該小球越過框架后，又與通過框架的火車相遇，并恰好落回原來的孔中。下列說法中正確的是（　　）
A．相對于地面，小球運動的軌跡是直線
B．相對于地面，小球運動的軌跡是曲線
C．小球能落回小孔是因為小球在空中運動的過程中受到水平向前的力
D．小球能落回小孔是因為小球具有慣性，在水平方向保持與火車相同的速度
三、知識點三 慣性與質量
6．《論衡》是中國思想史上的一部重要著作，是東漢時期杰出的唯物主義思想家王充的智慧結晶。其《效力篇》中有如下描述：“是故車行于陸，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾”“任重，其進取疾速，難矣”。結合以上敘述，下列說法正確的是（　　）
A．力是維持運動的原因 B．力是改變運動狀態的原因
C．質量越小，物體的慣性越大 D．速度越小，物體的慣性越大
7．北京時間2024年8月5日，在巴黎奧運會游泳男子米混合泳接力決賽中，由徐嘉余、覃海洋、孫佳俊、潘展樂組成的中國隊以3分27秒46的成績奪得金牌，打破了美國隊在該項目長達40年的壟斷。下列說法中正確的是（　　）
A．3分27秒46表示時刻
B．各隊中中國隊的平均速率最大
C．潘展樂在加速沖刺過程中慣性增大
D．研究潘展樂的入水動作時可以將其看成質點
8．（多選）“天宮課堂”第四課于年月日時分開課，神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮在中國空間站夢天實驗艙面向全國青少年進行太空科普授課。在奇妙“乒乓球”實驗中，航天員朱楊柱用水袋做了一顆水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍擊球，水球被彈開。對于該實驗說法正確的是（　　）
A．擊球過程中，水球所受彈力是由于“球拍”發生形變產生的
B．擊球過程中，水球所受彈力是由于水球發生形變產生的
C．夢天實驗艙內，水球質量越大其慣性越大
D．夢天實驗艙內可進行牛頓第一定律的實驗驗證
9．別小看這么一臺風車，可以說古人的智慧是滿滿的。當農民轉動把柄，風扇葉向左吹風，頂槽漏下的谷子就被分為三類：A出口得到實谷，B出口得到半實的谷，C出口得到癟谷。這樣選谷利用的原理是什么？具體解釋一下。
四、提高練習
10．2024年6月23日，中國重復使用運載火箭首次10公里級垂直起降飛行試驗圓滿成功，火箭由中國航天科技集團有限公司第八研究院總研制。火箭開始降落時發動機不工作，降至一定高度發動機點火火箭減速，如圖為回收火箭減速降落時所拍攝的照片，下列說法正確的是（　　）
A．火箭速度的變化率越大，其加速度就越大
B．火箭加速到一定高度后關閉發動機，火箭立即開始下落
C．火箭降落過程中，其加速度的方向與速度變化量的方向開始相同后相反
D．火箭在最高點時，其速度為零加速度也一定為零
11．下列說法中正確的是（　　）
A．飛機投彈時，如果當目標在飛機的正下方時投下炸彈，恰好能擊中目標
B．地球由西向東自轉，你向上跳起來以后，還會落在原地，而不落到原地的西邊
C．我國道路交通安全法規定，在各種小型車輛里乘坐的人必須系好安全帶，是為了減小慣性
D．向上拋出的物體，在空中向上運動時，肯定受到了向上的作用力，否則它不可能向上運動
12．（多選）關于慣性，以下描述正確的是（　　）
A．圖甲，從地面帶到太空中，冰墩墩的慣性變小
B．圖乙，急轉彎時，行李箱向汽車轉彎軌跡內側運動
C．圖丙，迅速向右抽拉白紙，小鋼球相對白紙向左運動
D．圖丁，勻速運動的小車上裝有彈射管，彈出的鋼球將會落回彈射管
13．如圖所示，一只盛水的容器固定在一個小車上，在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球，容器中水和鐵球．乒乓球都處于靜止狀態，當容器隨小車突然向右運動時，兩球的運動狀況是（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
14．（多選）伽利略在研究自由落體運動時，遇到了兩個問題：①無精確的計時儀器；②無測瞬時速度的工具.他采用了一個很巧妙的方法，用來“沖淡”重力.如下圖所示，讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，經過實驗證明小球沿斜面的運動是勻加速直線運動，且只要斜面的傾角一定，小球的加速度都是相同的.由此他推斷：自由落體運動也是勻變速直線運動.伽利略對自由落體運動的研究，是科學實驗和邏輯思維的完美結合，對這一過程的分析，下列敘述正確的是
A．丁實驗可“沖淡”重力的作用，更容易測時間，解決了問題①
B．伽利略利用替代解決了問題②
C．甲是實驗現象，丁是經過合理的邏輯推理得到的猜想結論
D．丁是實驗現象，甲是經過合理的邏輯推理得到的猜想結論
15．研究力和運動的關系
歷史上對于動力學的研究經歷了漫長的過程，牛頓在伽利略、笛卡爾等科學家的研究基礎上，最終確立了力和運動之間的關系。
（1）如圖所示為伽利略在研究力和運動關系時做的斜面實驗，伽利略設計該實驗是為了說明（　　）
A．運動不需要力來維持
B．如果物體不受到力，就不會運動
C．運動的小球具有慣性
D．如果沒有摩擦，小球將運動到釋放時相同的高度
（2）伽利略的斜面實驗采用的科學方法是（　　）
A．等效替代 B．理想實驗
C．微小量放大 D．無限分割與逼近
（3）牛頓在伽利略等人研究的基礎上提出牛頓第一定律，表明力是使物體　 　發生變化的原因，同時還揭示了任何物體都具有　 　。
（4）如圖所示為用DIS驗證“加速度與力的關系”的實驗裝置。請完成下列問題：
（1）本實驗使用的是　 　傳感器。每次釋放小車B時，　 　（選填“必須”或“不必”）從同一位置釋放。
（2）為了研究加速度與力的關系，在實驗中，要保持　 　的質量不變，改變　 　的質量，來達到改變拉力的目的。
（3）某同學記錄多組數據，得到加速度與外力的關系如圖所示，圖像不過原點的原因是　 　，根據圖像求得運動物體的質量m=　 　kg。
16．熱氣球下系一小球，以加速度a從地面由靜止開始勻加速上升，經時間t1=3s小球與氣球分離，分離后，小球以大小為g的加速度做勻減速運動，上升到最高點后做自由落體運動，從分離到落到地面經過時間t2=6s．（g=10m/s2）求：
（1）小球勻加速上升的加速度a；
（2）小球落地時的速度．
17．如圖，質量為1.0Kg的物體，受到沿斜面向上的力F=8.0N的力作用，沿斜面以4m/s的速度向上作勻速運動。已知θ＝37°，求；
（1）物體與斜面間的動摩擦因數 。
（2）若將力F增大為10N，物體的加速度為多大？方向如何？
（3）力增大后，經時間0.5s，速度將變為多大？（sin37°=0.6， cos37°=0.8，g=10m/s2）
18． 伽利略觀察原先處于靜止狀態的一塊石頭從高處下落，并不斷獲得新的速率增量時，就相信這樣的增加是以極其簡單的對任何人都很明顯的方式進行的。這一信念促使伽利略按勻加速運動的規律來處理落體運動。
（1）但是在定義勻加速運動時，他似乎走了一段彎路。起初，他也跟別人一樣，假設下落過程中物體的速度與下落距離成正比，即，他又是通過理想實驗做出了正確的判斷。他假設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，速度也應加倍。果真如此的話，會推出什么荒謬的結論呢？
（2）于是伽利略轉而假設物體的速度與時間成正比。后來他設計了如圖所示的“斜面實驗”，當時只能靠滴水計時。伽利略在《關于兩門新科學的對話》中寫道：“我們將木板的一頭抬高，使之略呈傾斜，再讓銅球由靜止滾下……為了測量時間，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的管子，用小杯子收集每次下降時由細管流出的水，然后用極精密的天平稱水的重量……”。若將小球由靜止滾下的距離記為L，對應時間內收集的水的質量記為m，請你分析說明如何證明小球的運動為勻變速直線運動。
參考答案
1．D
2．A,C
A．小球從左側斜面上某點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側斜面上升，阻力越小則上升的高度越大，伽利略通過上述實驗推理得出運動物體如果不受其他物體的作用，將會一直運動下去。該實驗完全是理想實驗，是在思維中進行的，同時是以斜面實驗真實的實驗為基礎，故A正確；
B．如果斜面粗糙，小球會有能量損失，將不能上升到與O點等高的位置，故B錯誤；
CD．該實驗說明了物體的運動不需要力來維持，故C正確，D錯誤。
3．D
4．B
5．B,D
相對于地面，小球豎直方向做豎直上拋運動，水平方向做勻速運動，軌跡是曲線，故A錯誤，B正確；能落回小孔是因為小球具有慣性，在水平方向保持與火車相同的速度，因此C錯誤，D正確。
6．B
7．B
8．A,C
AB.彈力是由施力物體的形變產生的，水球所受彈力的施力物體是“球拍”所以該力彈力是由于“球拍”發生形變產生的，A符合題意，B不符合題意；
C.慣性大小的唯一量度是質量，質量越大，慣性越大，所以夢天實驗艙內，水球質量越大其慣性越大，C符合題意；
D.牛頓第一定律是理想定律，不能通過實驗進行驗證，D不符合題意。
9．解：利用的原理是慣性。實谷由于質量大，慣性大，難于被風吹遠；癟谷由于質量小，慣性小，很容易就被吹遠了。
10．A
11．B
12．C,D
13．A
14．B,C
A、在伽利略時代，沒有精確的計時儀器，因此伽利略讓小球從斜面上滾下來用來“沖淡”重力，即利用斜面上小球的運動替代自由落體運動解決了問題①，丁是自由落體運動，故A錯誤；
B、在伽利略時代，技術不夠發達，無法直接測定瞬時速度﹐所以不可能直接得到速度的變化規律，但是伽利略通過數學運算得出結論：如果物體的初速度為零，而且x∝t2 ，就可以檢驗這個物體的速度是否隨時間均勻變化，小球是否做勻變速運動，即利用x∝t2替代v∝t解決了問題②，故B正確；
CD、甲乙丙是實驗現象，丁是經過合理外推得到的結論，故C正確，D錯誤。
15．（1）A
（2）B
（3）運動狀態；保持原來靜止或勻速直線運動狀態的性質
（4）位移；不必；小車；鉤碼；沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力時木板傾角太小；0.6
16．（1）解：一以向上為正方向，設小球隨氣球上升時間為t1，此過程上升距離為h1，則有；
…①
速度v1=at1=3a…②
小球在A點離開熱氣球后在重力作用下經過A﹣B﹣O，設時間為t2，則此過程小球的加速度為g，有：
﹣h1= =18a﹣180…③
由①②③可得：﹣
小球勻加速上升時的加速度：a=8m/s2，方向豎直向上
答：小球勻加速上升的加速度為8m/s2；
（2）解：小球經過A﹣B﹣0，落地時：
v2=v1﹣gt2=3×8﹣10×6m/s=﹣36m/s
即小球落地時速度大小為36m/s，方向豎直向下．
答：小球落地時的速度為36m/s，分析豎直向下
17．（1）對物體進行受力分析，如圖所示：
，
物體沿斜面向上勻速運動，垂直斜面有： ，沿斜面方向有： ，摩擦力為： ，代入數據解得：
（2）當F增大為10N時，垂直斜面有： ，沿斜面方向根據牛頓第二定律有： ，代入數據解得： ，方向沿斜面向上
（3）根據速度時間公式： ，解得：
18．（1）解：他假設物體落下某距離s得到速度v，于是在落下的距離加倍時，速度也應加倍。此時通過兩段距離的時間和通過第一段距離時間相等。也就是說，通過第二段距離不必花時間，可見這是荒謬的。
（2）解：由細管流出的水速可以看作是恒定的，則對應時間內收集的水的質量應該與時間成正比，即
如果下落距離與收集到的水質量的平方成正比，即
則下落距離與下落時間的平方成正比，即
若小球的運動為勻變速直線運動，則速度與時間成正比，則
則
故只要能證明，則，則，即小球的運動為勻變速直線運動。
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