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課時9　牛頓第一定律
實驗探究加速度與力、質量的關系
第四章　運動和力的關系
目
錄
1
一過考點
2
二過易錯
3
三過典題
4
四過集訓
1.理想實驗的魅力
（1）亞里士多德認為：必須 　有力作用在物體上　 ，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要 　靜止　 在一個地方.
（2）伽利略的理想實驗說明：力 　不是　 （選填“是”或“不是”）維持物體運動的原因.
（3）笛卡兒的觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續以 　同一速度　 沿 　同一直線　 運動，既不停下來也不偏離原來的方向.
有力作用在物體上
靜止
不是
同一速度
同一直線
2.牛頓第一定律
（1）一切物體總保持 　勻速直線運動　 狀態或 　靜止　 狀態，除非作用在它上面的 　力　 迫使它改變這種狀態.
（2）物體都有保持原來勻速直線運動狀態或 　靜止　 狀態的性質，叫作慣性.慣性是物體的固有性質，與物體的運動狀態無關，慣性的唯一量度是 　質量　 .
勻速直線運動
靜止
力
靜止
質量
（1）實驗方法：采用 　控制變量　 法.先控制小車的質量m不變，探究加速度a與 　拉力F　 之間的關系；再控制 　拉力F　 不變，探究加速度a與 　質量m　 之間的關系.
（2）實驗裝置圖：如圖所示.
控制變量
拉力F
拉力F
質量m
3.探究實驗：探究加速度與力、質量的關系
（4）實驗探究：
①探究加速度與力的關系：保持物體的質量不變，測量物體在不同力的作用下的加速度，分析a與F的關系.若在誤差允許范圍內a －F圖像是一條 　過原點的傾斜直線　 ，則a與F成正比.
②探究加速度與質量的關系：保持物體受到的力不變，測量不同質量的物體在該力作用下的加速度，分析a與m的關系.若在誤差允許范圍內a －圖像是一條 　過原點的傾斜直線　 ，則a與m成反比.
打點計時器
天平
過原點的傾斜直線
過原點的傾斜直線
（3）實驗器材： 　打點計時器　 、交流電源、紙帶、復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、沙和沙桶（或砝碼和砝碼盤）、細線、導線、
　天平　 、刻度尺.
1.物體的運動速度越大，越難停下，其慣性越大. （　×　）
2.力可以改變物體的運動狀態，但無法改變物體的慣性大小. （　√　）
3.物體的運動狀態改變指的是速度的改變. （　√　）
4.如果物體的運動狀態發生了變化，物體必受到了不為零的合力. （　√　）
×
√
√
√
（1）伽利略理想斜面實驗，理想的原因：①斜面光滑；②木板足夠長.
（2）伽利略理想斜面實驗說明：力不是維持物體運動的原因，物體的運動不需要力來維持.
【例1】（2024屆江蘇合格性考試模擬）伽利略的理想斜面實驗的示意圖如圖所示，不計摩擦和空氣阻力，下列說法正確的是（　D　）
A.該實驗沒有以可靠的事實為依據，只是邏輯推理
B.小球在水平面上不受外力作用
C.小球沿右側斜面上升的高度與其傾角有關
D.該實驗否定了“力是維持物體運動的原因”的觀點
D
【解析】伽利略斜面實驗是以實驗為基礎，通過邏輯推理得出結論的，A錯誤；對小球受力分析，受重力、支持力，B錯誤；理想斜面實驗：在軌道的一邊釋放一顆鋼珠，如果忽略摩擦力帶來的影響，我們發現鋼珠從左邊滾下后，再從右邊的斜面滾上，鋼珠將上升到與左邊釋放高度相同的點；若將右邊的傾斜角減小，鋼珠還是上升到原來的高度，但通過的路程比原來更長，C錯誤；理想斜面實驗是用事實加推導得出力不是維持物體運動的原因，D正確.
2.牛頓第一定律
牛頓第一定律是建立在伽利略理想斜面實驗的基礎上，經過科學推理而抽象出來的規律.其意義在于：
（1）揭示了一切物體具有的一個重要屬性——慣性.
（2）揭示了物體在不受力或所受合力為零時的運動狀態——靜止狀態或勻速直線運動狀態.
（3）揭示了力的含義——是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因.
【例2】（2023屆前黃合格性考試模擬）一物體做勻加速直線運動，經過一段時間后，若所受的一切外力都突然消失，則關于物體后續的運動情況，下列描述中正確的是（　B　）
A.立即靜止 B.做勻速直線運動
C.繼續做勻加速直線運動 D.做減速直線運動直至靜止
【解析】做勻加速直線運動的物體，若所受的一切外力突然消失，由于之前物體是運動的，根據牛頓第一定律知，物體將改做勻速直線運動，B正確，A、C、D錯誤.
B
【例3】（2023屆沛縣合格性考試模擬）慣性大的物體（　A　）
A.質量一定大 B.速度一定大
C.加速度一定小 D.動能一定大
【解析】質量是衡量慣性大小的唯一量度，質量越大，慣性越大，A正確.
A
3.探究實驗：探究加速度與力、質量的關系
控制變量法：當研究三個或三個以上物理量之間的關系時，先讓其中的幾個物理量保持不變，研究另外兩個物理量間的關系，最后總結多個物理量之間的相互關系，這種實驗的思想方法叫作控制變量法.
【例4】（2024屆常州合格性考試模擬）“探究加速度與力、質量的關系”實驗裝置如圖所示，為探究加速度a與力F之間的關系，下列說法正確的是（　B　）
B
A.需保持盤和砝碼的質量不變
B.需保持小車的質量不變
C.盤和砝碼的重力一定與小車受到的拉力大小相等
D.處理數據時，作出a －圖像能直觀判斷a與F之間的關系
【解析】探究加速度a與力F之間的關系，應保持小車的質量不變，A錯誤，B正確；當盤和砝碼的總質量遠遠小于小車的質量時，才能認為盤和砝碼的總重力等于小車受到的拉力，C錯誤；因為當小車質量一定時，小車的加速度a和力F成正比，故處理數據時，作出a－F圖像才能直觀判斷a與F之間的關系，D錯誤.
【例5】（2024屆南京六校合格性考試調研）情景一：小明同學設計了一個“探究加速度a與物體所受合力F及物體質量m的關系”的實驗，圖甲為實驗裝置簡圖（交流電源的頻率為50 Hz）.
（1）小明同學由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條點跡清晰的紙帶如圖乙所示，紙帶上兩相鄰計數點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02 s，其中x1＝1.50 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.30 cm，x4＝2.70 cm，由此可知，打D點時紙帶的速度大小為 　0.25　 m/s.
（2）小明同學通過上面數據得出小車的加速度為 　0.4　 m/s2.
0.25
0.4
（3）小明同學接著保持小車的質量不變，改變沙和沙桶的總質量，他根據實驗數據作出了加速度a隨合力F變化的圖線，如圖丙所示.該圖線不通過原點，其主要原因是 　實驗前沒有補償阻力或者補償阻力不足　 .
實驗前沒有補償阻力或者補償阻力不足
1.（2024屆連云港合格性考試模擬）戰國時期著名思想家墨子在著作《墨經》中寫道“力，刑之所以奮也”，意思是“力能使物體由靜止開始運動，或者使運動的物體運動得越來越快”.關于力和運動的理解，下列說法正確的是（　C　）
A.墨子的觀點與亞里士多德的觀點相同
B.墨子認為力是維持物體運動的原因
C.墨子認為力是改變物體運動狀態的原因
D.墨子認為當物體不受力時，物體將停止運動
C
2.（2024屆江蘇合格性考試模擬）下列說法正確的是（　C　）
A.汽車剎車時才有慣性
B.物體被水平拋出，做平拋運動時，沒有慣性
C.質量大的物體慣性大
D.運動員長跑時，速度越大，其慣性就越大
C
3.（2024屆南京合格性考試模擬）關于慣性，下列說法正確的是（　D　）
A.在月球上舉重比在地球上容易，所以同一物體在月球上的慣性比在地球上小
B.某人推不動原來靜止的箱子，是因為箱子的慣性太大
C.在宇宙飛船內的物體不存在慣性
D.乒乓球可以迅速抽殺，是因為乒乓球的慣性小
D
4.（2024屆徐州合格性考試模擬）某同學在做“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，把實驗的數據記錄在下表中.為探究加速度與質量的關系，他應選擇并進行分析的數據組別是（　B　）
　　組別 物理量　 1 2 3 4 5 6 7
F/N 0.29 0.14 0.29 0.19 0.29 0.29 0.34
m/kg 0.86 0.36 0.61 0.36 0.41 0.36 0.36
a/（m·s－2） 0.34 0.39 0.48 0.53 0.71 0.81 0.94
B
A.1、2、3、4 B.1、3、5、6
C.2、4、6、7 D.1、3、4、6
5.（2024屆江蘇合格性考試模擬）“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置如圖所示.實驗中為使小車運動時所受的拉力近似等于盤和重物的總重力，則盤和重物的總質量m與小車的質量M應滿足的關系是（　B　）
A.m遠大于M
B.m遠小于M
C.m略大于M
D.m略小于M
B
6.（2024屆江蘇合格性考試模擬）為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質量m的關系，往往用兩者的關系圖像來表示，該關系圖像正確的是（　D　）
A
B
C
D
D
【解析】由牛頓第二定律可得a＝＝F·，故當F一定時，a－圖像為直線，D正確，B錯誤；F＝ma圖像為反比例函數，A錯誤；C中無法確定函數類型，C錯誤.

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