7.1科學探究牛頓第一定律2

滬科版八年級第七章《力與運動》7.1科學探究：牛頓第一定律【知識梳理】一、維持運動是否需要力（1）亞里斯多德認為：要維持物體的運動，就必須給它施加一定的力。力是維持物體運動狀態(tài)的原因，這種觀點是錯誤的。（2）伽利略認為：運動物體如果不受其他力的作用，將會繼續(xù)保持同樣的速度沿直線運動下去。力是改變物體運動狀態(tài)的原因，這種觀點是正確的。2.牛頓第一定律（1）內(nèi)容：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(tài)或者靜止狀態(tài)。注意：牛頓第一定律不可能簡單從實驗中得出，它是通過實驗為基礎(chǔ)、通過分析和科學推理得到的。力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持運動的原因。探究牛頓第一定律中，每次都要讓小車從斜面上同一高度滑下，其目的是使小車滑到水平面時速度相同。3.慣性慣性：任何物體都有保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或者靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性。對“慣性”的理解需注意的地方：①“一切物體”包括受力或不受力、運動或靜止的所有固體、液體氣體。②慣性是物體本身所固有的一種性質(zhì)，不是一種力，所以說“物體受到慣性”或“物體受到慣性力”等，都是錯誤的。③同一個物體不論是靜止還是運動、運動快還是運動慢，不論受力還是不受力，都具有慣性，而且慣性大小是不變的。慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，而與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。【易錯點】1.一切物體都具有慣性。慣性不是一種力，在描述慣性時要用“由于慣性”，不能說物體受到慣性的作用或慣性力。慣性的大小只與物體的質(zhì)量大小有關(guān)。2.在沒有受到外力作用時，原來靜止的物體由于慣性仍要保持靜止狀態(tài)，原來運動的物體由于慣性仍要保持原來運動速度的大小和方向做勻速直線運動?！疽?guī)律總結(jié)】1.物體的運動不需要力來維持，運動的物體之所以會停下來，是因為受到了阻力的作用。2.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(tài)或靜止狀態(tài)。3.慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，而與物體是否受力、物體的運動狀態(tài)無關(guān)?！镜淅治觥浚?022·貴州黔西·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，王亞平老師在做太空拋物實驗。拋出后的冰墩墩不受外力作用，下列判斷正確的是（）A．冰墩墩的慣性會消失B．冰墩墩豎直加速下落C．冰墩墩沿拋出方向做勻速直線運動D．冰墩墩的運動方向會不斷改變【答案】C【分析】慣性是物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，一切物體都有慣性；拋出后的冰墩墩不受外力作用，根據(jù)牛頓第一定律分析解答。【解析】A．一切物體都有慣性，所以冰墩墩被王亞平拋出后，冰墩墩的慣性不會消失。故A錯誤；BCD．拋出后的冰墩墩不受外力作用，由牛頓第一定律可知，冰墩墩將沿拋出方向做勻速直線運動（即速度大小和運動方向都不變），故C正確，BD錯誤。故選C?！舅悸沸〗Y(jié)】首先判斷在一切外力消失前，物體的狀態(tài)是處于運動狀態(tài)還是靜止狀態(tài)，然后根據(jù)牛頓第一定律，原來靜止的物體始終處于靜止狀態(tài)，原來處于運動狀態(tài)的物體將保持勻速直線運動狀態(tài)，從而確定物體的運動狀態(tài)?！緤Z冠訓(xùn)練】一、單選題1．（2022·廣西賀州·統(tǒng)考中考真題）正在冰面上滑動的冰壺，如果冰壺所受的外力同時消失，那么它將（）A．做勻速直線運動 B．改變原來運動的方向C．做加速運動 D．立即停下來【答案】A【解析】根據(jù)牛頓第一定律我們知道，物體不受外力作用時，原來靜止的物體將永遠保持靜止狀態(tài)；原來運動的物體將永遠做勻速直線運動，速度的大小和方向都不改變。因為物體原來是運動狀態(tài)，當外力突然消失，物體仍然保持原來的運動狀態(tài)，所以物體將沿原來的運動方向、原來的速度做勻速直線運動，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。2．（2022·四川自貢·統(tǒng)考中考真題）小強和爺爺周末乘車到榮縣雙溪水庫風景區(qū)去游玩，下列有關(guān)慣性的說法正確的是（）A．小強和爺爺都系上安全帶，是為了減小汽車行駛中人的慣性B．汽車緊急剎車時，小強向前傾，是由于受到慣性力的作用C．駕駛員踩剎車后，汽車仍向前滑行了一段距離，是由于汽車具有慣性D．高速公路嚴禁超速，是因為汽車速度越大，慣性越大【答案】C【解析】A．慣性大小只和質(zhì)量有關(guān)，則系安全帶不會改變小強和爺爺?shù)膽T性，故A錯誤；B．行駛中的汽車緊急剎車時，小強會向前傾，這是由于慣性的緣故，但慣性不是力，不能說小強受到了慣性力的作用，故B錯誤；C．汽車原來是運動的，踩剎車后，汽車由于慣性仍保持原來的運動狀態(tài)，會繼續(xù)向前滑行一段距離，故C正確；D．慣性只和質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大。對汽車限速，是因為汽車速度越大，從剎車到停止的時間越長，行駛的距離越遠，對突發(fā)事件的控制越弱，故D錯誤。故選C。3．（2022秋·河北唐山·八年級統(tǒng)考期中）下列關(guān)于牛頓第一定律的理解，說法正確的是（）A．牛頓第一定律可以用實驗直接驗證B．水平面上滑動的木塊漸漸停下來是由于不受力的作用C．做勻速直線運動的物體一定不受力的作用D．豎直上拋的石塊到達最高點時所有外力全部消失，物體會處于靜止狀態(tài)【答案】D【解析】A．牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上，通過進一步的推理概括而來的，不能用實驗直接驗證，故A錯誤；B．水平面上滑動的木塊漸漸停下來，是由于受到阻力的作用，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故B錯誤；C．做勻速直線運動的物體受到的一定是平衡力，不受力的作用的物體是不存在的，故C錯誤；D．豎直上拋的石塊到達最高點時速度為零，所有外力全部消失，物體會處于靜止狀態(tài)，故D正確。故選D。4．（2022秋·廣東汕頭·八年級統(tǒng)考期末）如圖所示，為了探究阻力對物體運動的影響，第一次實驗時讓小車從棉布表面滑過，第二次實驗時去掉棉布，讓小車直接從木板表面滑過，觀察小車滑行的距離。下列說法正確的是（）A．兩次實驗可將小車從斜面上不同的位置釋放B．從實驗中可以看出，運動的小車所受的阻力減小，滑行距離變長，速度減小變慢C．兩次實驗中運動的小車都會停下來，說明物體的運動需要力來維持D．從該實驗現(xiàn)象中可以直接得出牛頓第一定律【答案】B【解析】A．實驗中，為了使小車到達水平位置時，具有相同的速度，讓小車在同一斜面的同一高度處從靜止開始下滑，故A錯誤；B．由實驗現(xiàn)象可知，接觸面越光滑，阻力越小，小車運動的距離越遠，運動時間越長，速度減小變慢，故B正確；C．小車最終停下來是因為受到阻力的作用，即力可以改變物體的運動狀態(tài)，故C錯誤；D．牛頓第一定律是在大量實驗的基礎(chǔ)上進一步推理概括出來的，故D錯誤。故選B。5．（2022秋·江蘇無錫·八年級統(tǒng)考期末）如圖所示是探究阻力對物體運動影響的實驗，下列說法中正確的是（）A．實驗中運動的小車會停下來，說明力是維持物體運動的原因B．小車在水平木板表面運動時，受到非平衡力作用C．實驗表明，小車在毛巾表面運動時受到的阻力最大，速度減小得最慢，滑行距離最短D．利用此實驗可得出牛頓第一定律【答案】B【解析】A．物體的運動不需要力去維持，實驗中運動的小車因受阻力而停下來，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故A錯誤；B．小車在水平木板表面運動的速度越來越慢，做減速運動，因此處于非平衡狀態(tài)，故B正確；C．從毛巾、棉布到木板，接觸面粗糙程度變小，小車運動時受到的阻力變小，根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，小車在毛巾上阻力最大，速度減小得最快，滑行距離最短，故C錯誤；D．一切物體在不受外力的作用時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，牛頓第一定律是在實驗的基礎(chǔ)上經(jīng)過科學推理得出的，不能由此實驗直接得出，故D錯誤。故選B。6．（2022秋·安徽滁州·八年級校聯(lián)考期末）伽利略認為：一個金屬小球從光滑斜面的某一高度處由靜止?jié)L下，由于不受阻力，沒有能量損耗，那么它必定到達另一光滑斜面的同一高度，若把斜面放平緩一些，也會出現(xiàn)同樣的情況，模擬實驗如圖，則下列說法中正確的是（）A．小球從斜面滾下過程中受平衡力B．此實驗可以說明力是維持物體運動狀態(tài)的原因C．減小右側(cè)斜面與水平面的夾角后，小球在右側(cè)斜面上運動的距離不變D．根據(jù)這一實驗，可以科學推理出運動物體不受力時將如何運動【答案】D【解析】A．由于小球的速度再變化，故小球從斜面滾下過程中不受平衡力，故A錯誤；B．此實驗可以說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因，阻力越來越小，小球運動得越遠，當不受力時，小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運動，故B錯誤；C．減小右側(cè)斜面與水平面的夾角后，小球在右側(cè)斜面上運動的距離越變越大，故C錯誤；D．根據(jù)這一實驗，阻力越變越小，小球在右側(cè)斜面上運動的距離越來越大，故可以科學推理出運動物體不受力時將如何運動，故D正確。故選D。7．（2022秋·山東聊城·八年級統(tǒng)考期中）關(guān)于牛頓第一定律和慣性，下列說法正確的是（）A．牛頓第一定律可以用實驗直接驗證B．牛頓第一定律是公認的物理學基本定律之一C．撞擊錘柄下端使錘頭套緊在錘柄上，是利用錘柄的慣性D．環(huán)繞火星運行的“天問一號”探測器中的物體沒有慣性【答案】B【解析】AB．牛頓第一定律是在實驗的基礎(chǔ)上，通過概括推理得出的，不可能用實驗直接驗證，但是力學的重力定律之一，也是公認的物理學基本定律之一，故A錯誤，B正確；C．錘頭與錘柄原來都向下運動，錘柄撞在硬物上受到阻力作用，改變了它的運動狀態(tài)，就停止了運動，錘頭由于慣性仍保持原來運動狀態(tài)，繼續(xù)向下運動，這樣錘頭就緊套在錘柄上了。這一過程是利用錘頭的慣性，故C錯誤；D．一切物體在任何時候都有慣性，因此，環(huán)繞火星運行的“天問一號”探測器中的物體也有慣性，故D錯誤。故選B。8．（2022秋·福建三明·八年級統(tǒng)考期中）下列常見的交通警示語中，與慣性無關(guān)的是（）A．請靠右行駛 B．請系好安全帶C．請保持車距 D．連續(xù)彎道，請減速慢行【答案】A【解析】A．靠右行駛只是一個交通規(guī)定，與慣性無關(guān)，故A符合題意；B．車如果剎車時，人具有慣性，會保持原來的速度向車窗沖去，故為了防止慣性帶來的危害，人要系安全帶，與慣性有關(guān)，故B不符合題意；C．汽車行駛過程如果緊急剎車，汽車由于慣性會繼續(xù)運動，所以要保持一定車距，與慣性有關(guān)，故C不符合題意；D．當轉(zhuǎn)彎時，乘客的腳和汽車一起改變運動狀態(tài)，乘客上身由于慣性保持原來的運動狀態(tài)容易摔倒，所以連續(xù)彎道，請減速慢行，防止由于慣性對人體造成傷害，故D不符合題意。故選A。9．（2022秋·貴州銅仁·八年級統(tǒng)考期中）關(guān)于慣性，下列說法正確的是（）A．高速公路嚴禁超速，是因為速度越大慣性越大B．運動員到達終點不能馬上停下來，是由于運動員具有慣性C．汽車駕駛員系安全帶，是為了減小駕駛員的慣性D．行駛的汽車緊急剎車時，乘客會向前傾，是由于慣性力的作用【答案】B【解析】A．慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體運動的速度無關(guān)，故A錯誤；B．運動員到達終點不能馬上停下來，是由于運動員具有慣性，仍會保持原來的運動狀態(tài)，故B正確；C．慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，汽車駕駛員系安全帶不能減小慣性，故C錯誤；D．行駛的汽車緊急剎車時，乘客會向前傾，是由于乘客具有慣性，不能說受到慣性力，故D錯誤。故選B。10．（2022秋·甘肅隴南·八年級統(tǒng)考期中）我國國家航天局在酒泉航天發(fā)射場用“長征二號”F遙十三運載火箭成功發(fā)射神舟十三號，意味著我國空間站又迎來3名宇航員。火箭助推器的燃料燃燒完后會自動脫離火箭，如圖所示，當助推器脫離火箭后，助推器（）A．靜止 B．立即下落C．勻速直線運動 D．先上升一段距離后下落【答案】D【解析】火箭在升空的過程中在推力作用下做加速運動，當火箭助推器燃料燃燒完后脫離火箭，助推器由于慣性繼續(xù)上升，在重力作用下，最后下落，故助推器將會先上升一段距離后下落。故選D。二、填空題11．（2022秋·山東煙臺·八年級統(tǒng)考期中）關(guān)于力和運動之間的關(guān)系，提出“力是維持物體運動狀態(tài)的原因”的學者是___________。首先通過實驗，正確認識力和運動的關(guān)系，推翻“力是維持物體運動狀態(tài)的原因”的物理學家是___________，在前人實驗探究基礎(chǔ)上，建立慣性定律的物理學家是___________?！敬鸢浮?/p>

亞里士多德

伽利略

牛頓【解析】[1]關(guān)于力和運動之間的關(guān)系，亞里士多德提出“力是維持物體運動狀態(tài)的原因”。[2]伽利略首先通過實驗，正確認識力和運動的關(guān)系，推翻“力是維持物體運動的原因”。[3]牛頓在前人實驗探究基礎(chǔ)上，通過進一步的推理概括得出牛頓第一定律。12．（2022春·重慶·八年級重慶實驗外國語學校?？计谀┯茖W家牛頓總結(jié)了前人的研究成果，概括出一條重要物理定律：一切物體在沒有受到外力作用時，總保持靜止狀態(tài)或______狀態(tài)，這一定律是通過______選填“實驗”“推理”或“實驗加推理”得出的．【答案】

勻速直線運動

實驗加推理【解析】“一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)”這是牛頓第一定律的內(nèi)容，牛頓總結(jié)了伽利略等前人的研究成果，概括出一條重要物理定律；這個定律是在實驗的基礎(chǔ)上，進一步推理、歸納得出來的．故答案為勻速直線運動；實驗加推理．13．（2022秋·安徽亳州·八年級統(tǒng)考期末）如圖所示是小明中考投擲實心球的場景圖。若實心球在最高點時突然所有力都消失，球?qū)⒆鯻_____?！敬鸢浮縿蛩僦本€運動【解析】實心球在最高點時，在水平方向上速度不為零，若此時所受外力突然完全消失，據(jù)牛頓第一運動定律知，實心球?qū)⒀厮椒较蜃鰟蛩僦本€運動。14．（2022秋·廣東中山·八年級統(tǒng)考期中）如圖所示，用細線拴一塊橡皮甩起來，使橡皮繞手做勻速圓周運動，此時橡皮的運動狀態(tài)______（填“發(fā)生”或“不發(fā)生”）改變，橡皮受到______（填“平衡”或“非平衡”）力的作用。如果這時橡皮所受所有的力都突然消失，橡皮將做______運動。【答案】

發(fā)生

非平衡

勻速直線【解析】[1][2]橡皮的速度大小不變，但方向改變，所以其運動狀態(tài)改變，橡皮的運動方向時刻變化，所以受到非平衡力的作用。[3]由牛頓第一定律可知，若橡皮所受所有的力都消失，橡皮將做勻速直線運動。15．（2022秋·河南南陽·八年級統(tǒng)考期中）如圖所示，小球從A點由靜止釋放，經(jīng)過B點時，若小球所受的一切外力全部消失，則小球?qū)⒈３謃__________狀態(tài)，你判斷的依據(jù)是___________?！敬鸢浮?/p>

勻速直線運動

見解析【解析】[1][2]根據(jù)牛頓第一定律可知，物體不受外力作用時，原來靜止的物體將永遠保持靜止狀態(tài)，原來運動的物體將永遠做勻速直線運動，速度的大小和方向都不改變；小球從A點由靜止釋放，經(jīng)過B點時有一定的速度，若小球所受的一切外力全部消失，小球?qū)⒈３謩蛩僦本€運動狀態(tài)。16．（2022春·上海普陀·八年級校聯(lián)考期末）下圖給出了慣性和速度關(guān)系的一個假設(shè)，請根據(jù)伽利略理想實驗中的推理方法，判斷推理過程是否正確。分析圖可知，圖空格處應(yīng)填寫________，推論2和規(guī)律_________________矛盾（選“有”、“沒有”）。這個“假設(shè)”___________（選填“正確”或“錯誤”）【答案】

沒有

有

錯誤【解析】[1]由圖得，推論1：物體速度越小，慣性越小，即由推論1可得，當物體速度為0時，物體沒有慣性，推論2是由推論1得出，因此推論2中的空格處應(yīng)填沒有。[2][3]一切物體都有慣性，說明靜止的物體也有慣性，因此推論2和規(guī)律相矛盾，因此這個假設(shè)時錯誤的。17．（2022秋·安徽合肥·八年級統(tǒng)考期中）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?！敬鸢浮砍d【解析】慣性大小只跟物體的質(zhì)量大小有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大。因此當汽車超載時，質(zhì)量變大，慣性將變大，緊急情況下難以改變運動狀態(tài)造成事故。三、簡答題18．（2022秋·貴州·八年級統(tǒng)考期中）行駛中的汽車突然剎車時，乘客身體會前傾；汽車突然開動時，乘客身體會后仰。為什么？【答案】見解析【解析】汽車剎車前，人和車向前運動，當汽車突然急剎車時，人的腳和汽車停止運動，人的上半身由于慣性，保持原來的向前運動狀態(tài)，所以會向前傾倒。汽車開動前，人和車保持靜止，當汽車突然向前啟動時，人的下半身隨汽車向前運動，而上半身由于慣性，要保持原來的靜止狀態(tài)，所以向后仰。四、實驗題19．（2022秋·河南商丘·八年級統(tǒng)考期中）如圖所示，在探究“阻力對物體運動的影響”實驗中，觀察將毛巾、棉布分別鋪在水平木板上和只有木板的三種情況下，讓小車分別從斜面頂端由靜止下滑，研究小車在水平面上滑行的距離。（1）實驗中每次均讓小車從斜面頂端由靜止下滑的目的是：使小車每次在水平面上開始滑行時速度大小_____（填“相等”或“不相等”）；（2）實驗中改變小車所受阻力大小，是通過改變_____來實現(xiàn)的；（3）實驗中發(fā)現(xiàn)小車在毛巾表面滑行的距離最近；在_____（填“木板”或“棉布”）表面滑行的距離最遠。說明小車受到的阻力越小，速度減小得越_____（填“快”或“慢”）；（4）推理：如果小車在水平面上滑行，受到的阻力越來越小，直到變?yōu)榱悖鼘⒆鯻____；（5）在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上，牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果概括出了牛頓第一定律，所以牛頓第一定律雖然不是直接由實驗得出的，但是通過符合邏輯的_____得出的正確結(jié)論；（6）牛頓第一定律告訴了我們物體的運動_____（填“需要”或“不需要”）力來維持，一切物體都有保持原來_____不變的性質(zhì)?！敬鸢浮?/p>

相等

接觸面的粗糙程度

木板

慢

勻速直線運動

推理

不需要

運動狀態(tài)【解析】（1）[1]根據(jù)控制變量法可得，實驗中每次均讓小車從斜面頂端由靜止下滑，目的是為了控制小車每次滑到水平面時的速度相同。（2）[2]從毛巾、棉布到木板，接觸面的粗糙程度變小，故在實驗中是通過改變接觸面的粗糙程度來改變小車所受阻力大小的。（3）[3][4]在實驗中，發(fā)現(xiàn)小車在毛巾表面上滑行的距離最近，小車在毛巾上受到的阻力最大；在棉布表面滑行的距離較遠，小車在棉布上受到的阻力較大；在木板上滑行的距離最遠，小車在木板上受到的阻力最??；說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢。（4）[5]因受到的阻力越小，物體滑行的越遠，據(jù)此推理：如果小車在水平面上滑行，受到的阻力越來越小，直到變?yōu)榱?，它將運動的無限遠，即做勻速直線運動。（5）[6]在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上，牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果，概括出了牛頓第一定律，即為一切物體在沒有受到力時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，所以牛頓第一定律不是直接由實驗得出的，而是通過符合邏輯的推理得出的正確結(jié)論。（6）[7][8]一切物體在沒有受到力時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，直到有外力迫使其改變這種狀態(tài)為止，這是牛頓第一定律，牛頓第一定律告訴了我們物體的運動不需要力來維持，一切物體都有保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)。20．（2022·遼寧大連·統(tǒng)考中考真題）兩千多年前，亞里士多德認為：力是維持物體運動的原因。下面我們就通過實驗和科學家的研究歷程來判斷這個觀點是否正確。（1）使小車從斜面頂端由靜止滑下，觀察小車在毛巾表面上移動的距離。再分別換用棉布和木板表面進行兩次實驗，實驗現(xiàn)象如圖所示。①每次都使小車從斜面頂端由靜止滑下，目的是使小車每次到達水平面時__________相同；②根據(jù)實驗現(xiàn)象可以得出：小車受到的阻力越小，運動的距離__________。（2）十六世紀末，伽利略已通過類似實驗和推理得出結(jié)論：如果運動的物體沒有阻力的影響，它將在水