25牛顿第一定律、惯性、力与运动的关系、探究阻力对运动的影响(教师版).docx
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1、初中物理自主招生讲练25牛顿第一定律、惯性、力与侬J的关系、探无阻力对运动的影响一.牛顿第一定律的概念(共3小题)【知识点的认识】(1)牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.(2)由牛顿第一定律可知,物体的运动是不需要力来维持的即力不是维持物体运动的原因,此外,要改变物体的运动状态,就必须对物体施加力的作用,即力是改变物体运动状态的原因.(3)牛顿第一定律不是实验定律,而是通过分析实验,再进一步概括、推理得出的并经受住了实践的检验.【命题方向】(1)根据牛顿第一定律出题:例如教室里静止的吊灯当它不受任何外力时将保持的状态?(2)与一对平衡力结合出题
2、:一个物体在不受力或受平衡力原来物体的运动状态将会怎样变?例1:小雨同学通过绳子拉着一石块在水平桌面上做匀速圆周运动,假设它受到的力全都消失,则该石块将()A.做匀速直线运动B.继续做匀速圆周运动C.落到地面上D,立即停止运动分析:本题需要根据牛顿第一定律去分析,解答本题的关键就是要知道并理解牛顿第一定律.解:牛顿第一定律:一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.石块做匀速圆周运动,它的运动方向不停的在改变,这是因为它一直在受到一个向心力的作用,如果它受到的力全部消失,则就再也没有力能改变石块的运动方向和运动速度,所以此时石块将做匀速直线运动.故选A.点评:此题主要考查学生
3、对牛顿第一定律的理解和掌握,牛顿第一定律是力学的基本定律之一.例2:一个物体在一对平衡力的作用下,沿光滑水平面做匀速直线运动,当这对平衡力突然消失,则物体将()A.立即停止运动B.运动速度越来越快C.速度减慢,最后停止D.仍做匀速直线运动分析:根据牛顿第一定律进行分析,即当物体受到的力突然消失,物体还会保持原来的运动状态运动下去.解:因为物体原来在一对平衡力的作用下做匀速直线运动,当平衡力突然消失后,物体在水平方向不再受任何外来作用,根据牛顿第一定律可得,物体将保持原来的速度继续作匀速直线运动.故选D.点评:知道牛顿第一定律的内容,会根据牛顿第一定律分析问题解决问题.【解题方法点拨】应注意从以
4、下四个方面理解牛顿第一定律:(1) “一切”是说定律对所有物体普遍适用.(2) “没有受到力的作用”是指定律成立的条件,包含两层意思:一是理想情况,即物体确实没有受到任何外力作用;二是物体所受各力的合力为零.(3) “总”指的是总这样,没有例外.(4) “或”即两种状态居其一,不能同时存在.定律表明:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态,原来运动的物体将永远做匀速直线运动.考虑问题也应从这两方面来考虑,首先判断物体原来的运动状态,然后再根据牛顿第一定律来解答.一 .牛顿第一定律的概念(共3小题)1 .牛顿第一定律告诉我们:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。利
5、用如图所示的实验装置,能否直接得到该定律?答:否。答案与解析:牛顿第一定律的内容为:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律是在大量实验和事实的基础上,通过概括推理得出的,不能通过实验直接得出。因此,图中的实验不能直接得到该定律。故答案为:没有受到力的作用;否。2 .在光滑的水平面上有一物体向右匀速运动,当它受到一个沿水平方向向右的力的作用时,物体的速度将增加(填“增加”“减小”或“不变”);当撤去此力后,物体将作匀速直线运动(填“曲线”“减速直线”或“匀速直线”)。答案与解析:原来静止的物体如果合外力不为零,那么它将做加速运动。因此,当它受到一个沿水平方向
6、向右的力的作用时,物体的速度将增加;当撤去此力后,物体的合外力为零,物体将做匀速直线运动。故答案为:增加;匀速直线。3 .牛顿曾研究过这样一个问题:他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落同地面,于是牛顿提出了一个“大炮”的设想,如图是他画的“大炮”草图在地球的一座高山上架起一只水平大炮,以不同的速度将炮弹平射出去,射出速度越大,炮弹落地点就离山脚越远。他推想:当射出速度足够大时,炮弹将会如何运动呢?牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论。这就是著名的“牛顿大炮”的故事,故事中牛顿实际也用到了理想实验的研窕方法。(1)研究中牛顿基于的可靠事实是人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。(2)根据以
7、上资料和牛顿的“大炮”草图,推测牛顿当年的重要结论是抛出物体的速度足够大时,物体将离开地球,绕地球旋转,做圆周运动。(3)如今,牛顿当年的推测已变成了现实,人们应用他的推论,利用现代科技制成了人造地球卫星。高山上的大炮答案与解析:(1)研究中牛顿基于的可靠事实是:人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面;(2)由实验现象知,这是重力作用的效果,是石头的重力去改变石头运动方向,他从石头落回地面的距离不同,分析预测用相同的力去改变同一物体运动方向时,运动速度越大,物体的运动方向越不易改变,即物体的运动方向改变较小,会落回离掷出点更远的地方。所以牛顿设想:在地球的一座高山上架起一只水平大炮,以不同的速
8、度将炮弹平射出去,射出速度越大,炮弹落地点就离山脚越远。于是牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论:抛出物体的速度足够大时,物体将离开地球,绕地球旋转,做圆周运动;(3)现在随着现代科技的发展,人们应用他的推论,制成了人造地球卫星。故答案为:(1)人掷出去的石头总会偏离掷出方向落同地面;(2)抛出物体的速度足够大时,物体将离开地球,绕地球旋转,做圆周运动;(3)人造地球卫星。二 .探究阻力对物体运动的影响(共4小题)【知识点的认识】设计实验:取一辆小车,使它三次都在斜面上的同一高度处从静止开始沿斜面运动到水平面上.每次水平面表面的粗糙程度都不同,第一次在水平面上铺毛巾,第二次换成棉布,第三次去
9、掉所铺棉布,比较小车每次在水平面上的运动情况有什么不同.实验现象:按以上设计进行实验,实验现象如图所示,并将实验的结果填在下表中.第一次(毛巾表面)第二欠(棉布表面)第三次(木板表面)接触面小车受到阻力的大小小车运动的距离毛巾最大最短棉布较大较短木板最小最长现象分析:小车分别滑过毛巾、棉布、木板表面时,由于毛巾表面最粗糙,阻力最大,使小车很快就停下来,运动的距离最短;而木板表面最光滑,阻力最小,小车运动的距离最长.通过小车在不同表面运动的距离不同,说明小车受到的阻力越小,速度改变越慢,小车越不容易停下来.实验结论:平面越光滑,小车运动的距离越大,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢.实验推
10、理:如果水平面表面绝对光滑,小车受到的阻力为0,速度不会减小,小车将以恒定不变的速度运动下去.【命题方向】本实验探究的问题,实验探究过程中用到的物理学方法:控制变量法、推理法等是命题方向.典例:在探究“力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上分别铺上分别粗糙程度不同的毛巾、棉布、玻璃,让小车自斜面顶端从静止开始滑下,小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图所示.手巾木板破璃(1)实验时小车每次都从斜面顶端滚下,是为了让小车在这些物体表面开始运动的速度相同.(2)由图示可知,小车在玻璃上运动的距离最远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢.(3)根据这个实验推理:若水平物体表面
11、绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),那么小车将一直保持匀速直线运动状态.分析:实验中要求从同一点滑下,是为了保证小车到达水平面时有相同的速度,从而看出在不同材料上的滑行的距离.而这三种材料我们非常熟悉,从而比较出受阻力的不同,然后我们可以猜想如果没有任何阻力的话,物体的速度将不会改变解:我们让小车从顶端滚下目地是为了让小球每次到达水平面时的速度都相同,便于比较.而明显由图示看出,在玻璃板上小车滑行的距离是最远的,我们知道在玻璃板上小车受阻力最小;速度减小的慢,所以我们想到如果没有阻力的话小车将会滑行将会一直进行下去,做匀速直线运动.故答案为:(1)速度;(2)远、小;(3)匀速直线运动状态.点
12、评:本题考查理想实验内容,解此类问题定要注意思考实验的意义.【解题方法点拨】阻力对物体运动影响的探究实验要明白:(1)小车从斜面上滑下后,为什么最终会在水平面上停下(2)如果水平面铺的材料不同,小车在平面上减小的速度一样吗?3)用所给器材,怎样验证你的想法(4)在实验中我们应该注意什么样的问题.1 .探究阻力对物体运动的影响(共4小题)4 .如图为某同学“探究牛顿第一定律”的实验装置。实验中该同学先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度,然后分别用不同的力推了一下木块,使其沿斜面向下运动,逐渐减小水平面的粗糙程度,观察木块运动的距离,从而得出力和运动的关系。(1)该同学在实验操作中有一处明显
13、的错误是(不要求解释错误的原因):分别用不同的力推了一下木块。(2)更正错误后进行实验,从实验中观察到,随着摩擦力的逐渐减小,木块在水平面上运动的距离逐渐运动的时间越来越一长,但由于实验中摩擦力不可能为零,所以不可能观察到木块在水平面上做匀速运动的情形。(3)在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果摩擦力减小为零,水平面足够长,那木块在水平面上的速度既不减小,也不增加,运动方向也不发生变化,木块将做匀答案与解析:(1)木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关,还与物体的初始速度有关,因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时,要控制木块的速度相同,即要用到控制变量法。由于用不同的力推木块,导致
14、了木块的初始速度不同。故这种操作是错误的。(2)随着接触面的改变,发现接触面越来越光滑,摩擦力越来越小,木块运动的距离会越来越长,运动的时间也越来越长。物体由于在运动过程中,受到的摩擦力不可能为零,故不能保持平衡状态,所以不会出现木块做匀速直线运动的现象。(3)根据匀速直线运动的定义可知:当物体的速度不变,经过的路线是直线的运动即为匀速直线运动。故答案为:(1)分别用不同的力推了一下木块;(2)变长;长;不可能为零;(3)做匀速直线运动。5 .在探究阻力对物体运动的影响时:木板表面毛巾表面棉布表面(1)如图所示让同一小车从同一个斜面的同一高度由静止释放,目的是小车到达水平面时的速度相同。由图可
15、知,小车受到的阻力越小,小车运动的路程越一远。如果小车在绝对光滑的水平面上运动,小车将做匀速直线运动。(2)研究力与运动的关系时,为什么设计探究阻力对物体运动的影响,而不设计探究推力对物体运动的影响,理由是同一接触面摩擦力一定,容易探究摩擦力对物体的影响,而推力,不易控制其大小且不便于测量推力的大小。(3)在体现阻力对物体运动影响大小的方法上,小明提出了另外一个方法:测量小车在水平面上运动的时间。你支持如下哪个观念。BOA.这个方法不可行,与阻力对物体运动影响的大小没有关联B.这个方法可行,但没有小车运动的路程便于测量C.两个方法都是一样的,随便测哪个答案与解析:(1)让小车从同一个斜面的同一
16、高度静止释放,目的是使小车在水平轨道上有相同的速度;由图可知,小车受到的阻力越小,运动的路程越远,如果小车在绝对光滑的水平面上,小车将做匀速直线运动;(2)设计探究阻力对物体运动的影响,而不设计探究推力对物体运动的影响,是因为物体的运动不需要力来维持,不受力的物体也可以做匀速直线运动;力是改变物体运动状态的原因;如果设计探究推力对物体运动状态的影响,由于物体在推力的作用下运动时,也要受到摩擦阻力的作用,会使实验过程更复杂而不易操控;(3)在体现阻力对物体运动影响大小的方法上,让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,小车到达斜面底端的速度相同,水平面越光滑,阻力越小,速度减小的越慢,行驶的距离越长
17、,行驶的时间越长,故测量小车在水平面上运动的时间可以体现阻力对物体运动影响的大小,但不如小车运动的路程便于测量,故B正确。故答案为:(1)小车到达水平面时的速度相同;远;做匀速直线运动;(2)同一接触面摩擦力一定,容易探究摩擦力对物体的影响,而推力,不易控制其大小且不便于测量推力的大小;(3)Bo6 .刘亮同学为了探究“阻力对物体运动的影响”实验中,设计了如图所示的斜面实验(1)为了使小车在滑到水平面时寸的初速度相同,在实验中刘亮让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,他采用的研究问题的方法是控制变量法(2)从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看,图中小车所受阻力最小(3)刘亮同学从实验推理
18、可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车会在水平面上做上三J,速直线运动。甲乙丙答案与解析:(I)用控制变量法,让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下,这样小车在进入平面时的运动速度相同;(2)表面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越长,从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看,丙图中小车所受阻力最小;(3)如果表面绝对光滑,物体受到的阻力为0,速度不会改变,将以恒定不变的速度永远运动下去。故答案为:(1)控制变量法;(2)丙;(3)匀速直线。7 .小宇发现高速公路旁有如图所示的限速标志,小宇猜想:在相同情况下,大车质量大惯性大,要停下来所行驶的距离比小车要长。为此,他设计了如图所示的装置及以下
19、的探究方案:让一个小木盒从光滑斜面上某位置由静止滑下,测出它在水平面滑行的距离si;给小木盒里添加适当的祛码,并让小木盒从斜面同一高度由静止自由滑下,测出它在水平面滑行的距离SI;再继续增加硅码数量,重复步骤;比较各次小木盒水平滑行距离S的大小,归纳出结论。对于上述探究方案,请你回答:(1)让小木盒从斜木同一高度下滑的目的是使小木盒在水平面上运动的初始速度相同。(2)小木盒在水平面上滑行过程中机械能转化成了L能。(3)实验结果发现,改变小木盒内祛码个数,重复上述实验过程,测得它在水平面滑行2的距离都相等,这与小宇猜想不符。小宇查资料发现,物体的动能Ek=券,滑动摩擦力Ff=FN(FN为物体与接
20、触面的正压力,为一常数,跟接触面粗糙程度有关)根据已学知识和查得资料试分析原因:小木盒受到的摩擦力增大,小木盒克服摩擦做功增大.答案与解析:(1)使小木盒从同一高度由静止滑下,小木盒到达斜面底端的速度就相同,控制了速度这一因素;(2)小木盒在水平面上运动的过程中克服摩擦力做功,机械能转化成了内能。2(3)增加小木盒内祛码个数,小木盒的质量增加,根据物体的动能公式Ek二当一可知,小木盒的动能增加,同时小木盒对水平面的压力增加,根据滑动摩擦力公式Ff=FN可知,小木盒受到的摩擦力增大,小木盒克服摩擦做功增大,因此滑行距离不变。故答案为:(1)是使小木盒在水平面上运动的初始速度相同;(2)内;(3)
21、小木盒受到的摩擦力增大,小木盒克服摩擦做功增大。三.惯性与惯性现象(共20小题)【知识点的认识】(1)惯性是一切物体的固有属性,无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性.一切物体都具有惯性.(2)惯性定义:我们把物体保持运动状态不变的属性叫做惯性.惯性代表了物体运动状态改变的难易程度.惯性的大小只与物体的质量有关.质量大的物体运动状态相对难于改变,也就是惯性大;质量小的物体运动状态相对容易改变,也就是惯性小.(3)当你踢到球时,球就开始运动,这时,因为这个球自身具有惯性,它将不停的滚动,直到被外力所制止.任何物体在任何时候都是有惯性的,它要保持原有的运动状态.(4)惯性的应用
22、与防止:在日常生活中惯性现象对我们既有有益的一面,又有有害的一面.有益的要加以利用,例如利用惯性使锤头套紧;有害的要加以防止,例如汽车不能超速超载.【命题方向】命题方向有以下方面:(1)惯性的认识;(2)影响惯性的因素;(3)惯性的应用与防止.例1:下列说法中正确的是()A.物体运动的速度越大,它受到的动力越大,惯性也越大B.骑自行车的人上坡前加紧蹬几下,这是为了增大惯性C.足球越滚越慢,是因为受到了球场对它施加的力的作用D.若运动的物体不受任何力的作用,它的速度将慢慢变小,最终停下来分析:根据:惯性的知识及力的作用效果分析解答此题.解:A、物体的惯性取决于物体的质量,与物体速度无关,故A错误
23、.B、骑自行车的人上坡前加紧蹬几下,是为了获得更大的速度,自行车惯性不变,故B错误.C、足球越滚越慢,是因为受到了球场对它施加的阻力作用,阻力改变了足球的运动状态,使它停下来,故C正确.D、若运动的物体不受任何力的作用,则物体由于惯性要继续运动下去,不会停止,故D错误.故选C.点评:本题考查了:物体的惯性、力的作用效果.应记住:惯性是物体的固有属性,取决于物体的质量,与物体的运动状态及受力情况无关;力的作用效果有:使物体发生形变:改变物体的运动状态.例2:由于不遵守交通法规酿成的交通事故频繁发生,国家加大了对违反交通法规的处罚力度.关于汽车安全行驶的规定和措施,下列说法正确的是()A.限制汽车
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