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物理必修 第一册第1节 牛顿第一运动定律导学案
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这是一份物理必修 第一册第1节 牛顿第一运动定律导学案，共22页。
1．知道牛顿第一定律的内容，了解惯性的含义。知道质量是物体惯性大小的量度。
2．学会根据理想实验的条件，结合现行器材，探究实验结果的正确性并进行讨论，能交流探究过程及结果。
3．通过伽利略、笛卡儿等相关史实，能认识到物理学研究是不断完善的，坚持实事求是，激发学习与探究兴趣。
知识点一 力与运动的关系
1．时空对话
2．运动状态：速度是描述物体运动状态的物理量，运动状态的改变是指速度的改变。
3．力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
伽利略理想实验中的“理想”指的是什么？
提示：斜面光滑，水平面无限长。
1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)
(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。(√)
(2)笛卡儿认为物体的运动状态不需力来维持。(√)
(3)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。(×)
知识点二 牛顿第一运动定律及其意义
1．内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。
2．意义
(1)指出了物体不受力(或所受合外力为零)时的运动状态是静止或匀速直线运动状态。
(2)明确了力的作用效果，即力是改变物体运动状态的原因。
(3)指出了一切物体都具有保持原有运动状态不变的性质。
3．惯性
(1)定义：任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性。
(2)大小：质量是描述物体惯性大小的物理量。物体的质量大，惯性大；质量小，惯性小。
(3)惯性的大小体现在运动状态改变的难易程度上，和物体是否受力，是否运动无关。
惯性是物体的固有属性，与物体是否受力无关，与物体的运动状态及所在的地理位置均无关。
2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)
(1)牛顿第一运动定律是可以通过实验验证的。(×)
(2)力的作用效果不仅可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态。(√)
(3)牛顿第一运动定律说明一切物体都具有惯性。(√)
马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来。这是否说明必须有力作用在物体上，物体才能运动？
提示：停止用力，车停下来是因为受到了地面摩擦力的作用，不能说明必须有力作用在物体上，物体才能运动。
考点1 伽利略理想实验
1．理想实验
理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验如下：
(1)操作过程：让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下。
(2)实验现象：无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。
(3)实验结论：斜面的倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远，当斜面倾角逐渐减小到0时，右侧变为水平面，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。
2．伽利略理想实验的意义
(1)研究方法：伽利略的理想实验将可靠的事实和理论推理结合起来，即采用“可靠事实＋抽象思维＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点，初步揭示了运动和力的正确关系。
(2)历史意义：第一次确立了实验在物理学中的地位。
【典例1】 理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，下面是关于该实验被打乱的步骤：
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。
②如图所示为两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
③如果两个斜面是光滑的，小球将上升到原来释放时的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
(1)请将上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列________(只填写序号即可)。
(2)在上述的理想实验步骤中，有的是可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，则步骤②属于________。
[解析] 伽利略设计了一个理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。故实验步骤是②③①④，并且步骤②属于实验事实。
[答案] (1)②③①④ (2)实验事实
[跟进训练]
1．理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是( )
A．只要接触面“相当光滑”，物体在水平面上就能匀速运动下去
B．实际上这个实验是永远无法做到的
C．利用气垫导轨，就能使实验成功
D．要使物体运动就必须有力的作用，没有力的作用物体就静止
B [在实际情况下理想实验条件永远是理想化的，是永远不能实现的，选项B正确；即使接触面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度，选项A错误；利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条件，仍然存在一定的阻力，只不过阻力很小而已，选项C错误；力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动状态的原因，选项D错误。]
考点2 牛顿第一定律及其意义
对牛顿第一定律的认识
1．一切：说明牛顿第一定律适用于任何物体，没有范围限制。
2．没有受外力作用包含两种情况
(1)物体不受任何力的作用，一种理想状态；
(2)物体所受合外力为零。
3．总：指在成立条件下结果是确定的，没有例外。
4．或：指两种状态必居其一，是选择的意思，不能同时存在，物体只能处于两种状态中的一种。
5．定律揭示的规律
(1)物体本身有保持原来运动状态的属性，不受力是保持原来运动状态不变的原因之一。
(2)要改变物体的运动状态，必须有力作用于物体。
(3)力的作用不是维持运动，而是改变运动状态。
6．不能用实验证明，只能在实验基础上通过科学推理得到。
【典例2】 (多选)在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止。关于小球与列车的运动，下列说法正确的是( )
A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进
B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进
C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动
D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动
BC [列车加(减)速时，小球由于惯性保持原来的运动状态不变，相对于车向后(前)滚动，故B、C正确。]
牛顿第一定律应用技巧
(1)力与运动之间的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合力作用，所以根据物体的运动状态分析物体所受合力是否为零。
[跟进训练]
2．如图所示，一个劈形物体M，各表面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则直线
D．抛物线
B [由于劈形物体M的各表面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力的作用，故小球m在水平方向上将保持“静止”状态；小球m在竖直方向上受到重力及劈形物体M的支持力作用，当劈形物体从静止开始释放后，小球在碰到斜面前在竖直方向的运动状态不发生改变，B正确。]
考点3 对惯性的理解和应用
1．惯性现象的“一只”“二有”“三区别”
(1)“一只”：惯性的大小只跟物体的质量有关。
(2)“二有”：惯性是一切物体固有的属性；物体在任何情况下都有惯性。
(3)“三区别”：惯性与第一定律的区别；惯性与力的区别；惯性与速度的区别。
2．四个关系
3．惯性的“两表现”
(1)不受外力的条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态。
(2)在受力条件下，惯性表现出运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
【典例3】 如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动。当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是( )
A．向右行驶、匀速直线运动
B．向左行驶、匀速直线运动
C．向右行驶、突然刹车
D．向左行驶、突然刹车
思路点拨：
C [若汽车做匀速直线运动，则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置，故A、B错误；由题图可知摆锤向右摆动，根据惯性知识可推知，汽车可能向左加速或向右减速，故C正确，D错误。]
利用惯性解释现象的方法
(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。
(2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，分析这一部分的运动状态的变化情况。
(3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象。
[跟进训练]
3．如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别用绳悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )
A．铁球向左，乒乓球向右
B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左
D．铁球和乒乓球都向右
A [静止的小车突然向右运动，即向右加速运动，由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起向右加速运动，所以当小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，故乒乓球相对于小车向右运动，故A正确。]
1．在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：微元法、理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是( )
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是微元法
B．v＝ΔxΔt，当Δt→0时ΔxΔt就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，运用等效替代法找到三者的定量关系
D．卡文迪许利用理想实验法说明力是改变物体运动状态的原因，从而推翻亚里士多德的观点
B [在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想模型法，故A错误；v＝ΔxΔt，当Δt→0时ΔxΔt就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故B正确；在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，运用控制变量法找到三者的定量关系，故C错误；伽利略利用理想实验法说明力是改变物体运动状态的原因，从而推翻亚里士多德的观点，故D错误。故选B。]
2．春秋时期齐国人的著作《考工记·辀人篇》中有“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”的记载，如图所示，意思是马拉车的时候，马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，这一现象说明了车具有惯性，下列关于惯性的说法正确的是( )
A．马对车的力越大，车的惯性越大
B．车的速度越大，惯性越大
C．车的质量越大，惯性越大
D．车的惯性与质量无关
C [惯性大小的唯一量度是质量，与速度无关，与物体是否受力无关，质量越大，惯性越大，故A、B、D错误，C正确。]
3．下列说法正确的是( )
A．静止或匀速直线运动的物体一定不受外力的作用
B．战斗机在战斗前丢掉副油箱，目的是减小惯性
C．从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为前者惯性比较大
D．物体运动状态改变的难易程度取决于速度的大小
B [物体处于静止状态或匀速直线运动状态也可能是因为受到的合外力为零，选项A错误；战斗机为了提高作战的灵活性，战斗前丢掉副油箱，从而减小飞机的质量，减小飞机的惯性，增加飞机的机动性，选项B正确；从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为从高处下落的玻璃杯受到的冲击力大，所以容易碎，惯性大小取决于玻璃杯的质量，选项C错误；对于运动的物体，惯性表现为运动状态改变的难易，选项D错误。]
4．(新情境题：以气球上升为背景，考查牛顿第一定律)如图所示，物体B在气球A的带动下匀速上升，运动到某一时刻，连接A、B的绳子断了，关于A、B后来的运动情况，则：(不考虑空气阻力)
(1)B是否立即下落？请描述B的运动情况。
(2)绳子断后A是否仍是匀速上升？请描述A的运动情况。
[解析] (1)否。物体B与A整体匀速上升，气球的浮力与总重力等大反向；绳子断后，B由于惯性仍有向上的速度，在重力作用下，B将先减速上升再加速下落。
(2)否。绳子断后，A受浮力大于其重力，合力方向向上，所以A的运动状态发生变化做变速运动。
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
(1)伽利略通过理想斜面实验得出的力与运动的关系是怎样的？
提示：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
(2)牛顿第一定律的内容是什么？
提示：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。
(3)物体惯性的大小由什么因素决定？
提示：物体的质量。
不系安全带，安全气囊就是个“炸弹”
为了保证安全气囊在适当的时候打开，生产厂家都给汽车安全气囊设置了起爆条件，只有满足了这些条件，安全气囊才能够弹出。虽然在一些交通事故中，车内乘客已经碰得头破血流，但是如果达不到安全气囊爆炸的条件，安全气囊也是不会打开的。
安全气囊打开需要合适的速度和角度。理论上讲，只有速度高于30千米/小时，并且车辆的正前方左右大约60°之间位置撞击在固定的物体上，安全气囊才会打开。
技术人员设计气囊的初衷是希望气囊充分展开到位之后再来保护乘客，这个时候气囊已经完全展开，内部压力变得平衡。但是，乘客如果不系安全带，在碰撞刚一发生的时候过早地向前倾，或者在车内飞起，这样就会过早和还没有充分展开的气囊接触。由于气囊的展开速度过快，气囊内部的压力还没有达到平衡，没有完全打开的安全气囊还在爆破状态就遇到了乘客的身体，这样必然会对乘客造成更大伤害。
这个时候，如果系上了座椅安全带，就能够在碰撞刚刚发生的时候控制住乘客的身体避免乘客过早地向前倾，从而能够让安全气囊充分打开，气囊内部的压力达到平衡的时候接触到安全气囊，这样才能最大限度地降低安全气囊产生的副作用。
当汽车刹车时，没有安全带和安全气囊情况如何？有安全带和安全气囊情况如何？
提示：当汽车急刹车的时候，乘客的身体会在惯性的作用下继续前倾，这个时候，如果没有安全带和安全气囊，乘客很可能会飞出座位，撞到方向盘、仪表板或者挡风玻璃等这些车内比较坚硬的结构。如果使用了安全带和安全气囊，乘客身体在碰撞中直接接触的首先将是安全气囊和座椅安全带这些比较柔软的部件，这样就会大大降低乘客受伤的风险。
课时分层作业(十四) 牛顿第一运动定律
题组一 伽利略理想斜面实验
1．如图所示，为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图。实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验，以下叙述正确的是( )
A．小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的
B．小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的
C．因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的
D．上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的
D [小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的，故A错误；小球最终也会在右侧水平面上停下来，是由于受到摩擦力的作用，故B错误；因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是一种理想的推论，但是却有着非常重要的现实意义，它开创了物理学研究的新方法，故C错误；上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的，故D正确。]
2．爱因斯坦在评价伽利略所取得的成就时认为“……是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”这主要是基于伽利略( )
A．定义了“惯性”和“力”的概念
B．通过实验推翻了“重物比轻物下落得快”的错误观点
C．通过理想斜面实验推翻了以亚里士多德为代表的关于“力是维持物体运动的原因”的观点
D．把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学思维方式和研究方法
D [爱因斯坦认为：“伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学思维方式和研究方法，伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”故A、B、C错误，D正确。]
题组二 对牛顿第一定律的理解
3．(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是( )
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来也不会偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
BCD [伽利略认为，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：运动的物体如果不受力，将保持这一速度永远运动下去，B正确；笛卡儿做了补充：如果运动的物体不受力的作用，它将保持该速度沿同一直线运动，既不会停下来也不会偏离原来的方向，C正确；牛顿做了总结：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，即惯性，故D正确。]
4．在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都以相对船相同的速度起跳，则在船上跳的距离( )
A．向北跳得最远
B．向南跳得最远
C．向东、向西跳得一样远，但没有向南跳得远
D．无论向哪个方向跳都一样远
D [运动员跳起前，由于惯性，运动员具有与船等值的速度，所以以船为参考系，运动员跳起后，向各个方向的速度大小相等，所以无论向何方跳都一样远。故选项D正确。]
5．如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右水平拉动木块，小球的位置可能落在桌面上的( )
A．A点 B．B点
C．O点D．无法确定
C [小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的运动状态不变，在重力的作用下，小球落在O点，故C正确。]
6．一天，下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了。列车减速进站过程中，他发现水面的形状如图中的( )
A B
C D
C [列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C所示一致，故C正确，A、B、D错误。]
7．如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球A、B(m1>m2)，两个小球原来随小车一起运动。当小车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球( )
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．不一定相碰D．无法确定
B [因为小车表面光滑，所以小球在水平方向上没有受到外力作用。原来两个小球与小车有相同速度，当小车突然停止时，因为惯性，两个小球的速度不变，所以一定不相碰，故B正确。]
题组三 惯性的理解和应用
8．卡车匀速行驶在公路上，发现前方有危险，司机采取紧急刹车后安全停下，此过程中关于卡车的惯性，下列说法正确的是( )
A．卡车匀速运动时的惯性大
B．卡车刹车时的惯性大
C．卡车的惯性保持不变
D．卡车静止时没有惯性
C [卡车的惯性只与卡车的质量有关，与卡车的运动状态无关，故C正确，A、B、D错误。]
9．如图所示，在平直轨道上匀加速行驶的封闭车厢中，悬挂一个有滴管的盛油的容器。当滴管依次滴下三滴油时，三滴油落在车厢的地板上，下列说法正确的是( )
A．三滴油依次落在O点
B．三滴油依次落在同一位置上
C．三滴油依次落在A到O之间，而且后一滴比前一滴离O点近些
D．三滴油依次落在O到A之间，而且后一滴比前一滴离O点远些
B [三滴油离开容器时由于惯性和车同速，在水平方向上相对车的初速度为零，在竖直方向上运动情况相同，落到车厢地板上的时间相同。在水平方向上油滴相对于车的加速度方向向左，所以在水平方向上油滴相对于车的位移方向向左，位移大小x＝12at2，所以三滴油依次落在同一位置上，选项B正确。]
10．下列现象不能用惯性知识解释的是( )
A．跳远运动员的助跑速度越大，跳远成绩往往越好
B．用力将物体抛出去，物体最终要落回到地面上
C．子弹离开枪口后，仍能继续高速向前飞行
D．古代打仗时，使用绊马索能把敌方飞奔的马绊倒
B [跳远运动员助跑后跳起，由于惯性仍保持向前的运动状态，故速度越大，向前冲出的距离越远，成绩越好；抛出去的物体最终落回到地面上，是由于重力作用，与惯性无关；子弹离开枪口后，由于惯性，仍继续向前高速飞行；敌方飞奔的马，遇到绊马索后，马腿被绊住，但马的上身由于惯性仍保持向前的运动，结果被绊倒在地。]
11．如图所示，将一玻璃瓶装水后密闭，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小气泡处于静止状态，现用力突然将瓶子向前推动，使其在桌面上向前运动一段后停止，可看到气泡相对瓶子的运动情况是( )
A．向前 B．向后
C．先向前，再向后 D．先向后，再向前
C [当玻璃瓶静止时，水和玻璃瓶保持相对静止，气泡在玻璃瓶中间；当突然用力将瓶子向前推动一下，水要保持原来的静止状态，向玻璃瓶后方运动，把气泡挤向玻璃瓶前进的方向。当瓶子运动起来后，最终静止，因此瓶子必然要减速运动，这时气泡右边的水受瓶的作用随瓶一起减速运动，而气泡左边的水将相对于瓶向前(右)运动，气泡将相对于瓶向后移动。故C正确，A、B、D错误。]
12．某同学为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)为了使小车滑到水平面时的________相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。
(2)比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越远，说明小车运动的速度改变得越______________(选填“快”或“慢”)。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做 _________________运动。说明运动的物体不需要力来维持。
(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，该定律_____________。
A．能用实验直接验证
B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确
C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的
[解析] (1)为了使小车滑到水平面时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。
(2)小车滑行的距离越远，说明小车运动的速度改变得越慢。
(3)如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做匀速直线运动。
(4)实际中不存在不受力的物体，牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的，不能用实验直接验证，但这是个正确的定律。
故选C。
[答案] (1)速度 (2)慢 (3)匀速直线 (4)C
13．伽利略观察原先处于静止状态的一块石头从高处下落，并不断获得新的速率增量时，就相信这样的增加是以极其简单的对任何人都很明显的方式进行的。这一信念促使伽利略按匀加速运动的规律来处理落体运动。
(1)但是在定义匀加速运动时，他似乎走了一段弯路。起初，他也跟别人一样，假设下落过程中物体的速度与下落距离成正比，即v∝s，他又是通过理想实验做出了正确的判断。他假设物体在落下第一段距离后已得到某一速度，于是在落下的距离加倍时，速度也应加倍。果真如此的话，会推出什么荒谬的结论呢？
(2)于是伽利略转而假设物体的速度与时间成正比。后来他设计了如图所示的“斜面实验”，当时只能靠滴水计时。伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道：“我们将木板的一头抬高，使之略呈倾斜，再让铜球由静止滚下……为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，然后用极精密的天平称水的重量……”。若将小球由静止滚下的距离记为L，对应时间内收集的水的质量记为m，请你分析说明如何证明小球的运动为匀变速直线运动。
[解析] (1)他假设物体落下某距离s得到速度v，于是在落下的距离加倍时，速度也应加倍。此时通过两段距离的时间和通过第一段距离时间相等。也就是说，通过第二段距离不必花时间，可见这是荒谬的。
(2)由细管流出的水速可以看作是恒定的，则对应时间内收集的水的质量应该与时间成正比，即
m∝t
如果下落距离与收集到的水质量的平方成正比，即
L∝m2
则下落距离与下落时间的平方成正比，即
L∝t2
若小球的运动为匀变速直线运动，则速度与时间成正比，则
v∝t
则
L＝v2t∝t2
故只要能证明L∝m2，则L∝t2，则v∝t，即小球的运动为匀变速直线运动。
[答案] (1)通过第二段距离不必花时间 (2)证明L∝m2，则小球的运动为匀变速直线运动
14．如图所示，一个玻璃杯内盛有半杯水，上面盖一块塑料板，板上放一只鸡蛋，用小木棒猛击塑料板，塑料板离杯飞出，鸡蛋却稳稳地落入杯中，请解释这一现象。
[解析] 塑料板受到小木棒的击打，外力迫使它改变原来的静止状态，因此会飞出。由于惯性，塑料板被击出后，鸡蛋的状态来不及改变，稳稳地落入杯中。
[答案] 见解析
亚里士多德观点
有外力的作用时物体才能运动，要维持物体的运动就需要外力。
伽利略理想实验
(1)现象：当小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面的坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。
(2)维持物体的运动不需外力。
笛卡儿观点
若无其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动。
惯性与质
量的关系
质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大
惯性与力
的关系
惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关
惯性与
速度
一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关
惯性与
惯性定律
惯性是物体具有的一种固有属性；惯性定律是物体不受外力时所遵循的一条规律，惯性定律揭示了物体的惯性
1．知道牛顿第一定律的内容，了解惯性的含义。知道质量是物体惯性大小的量度。
2．学会根据理想实验的条件，结合现行器材，探究实验结果的正确性并进行讨论，能交流探究过程及结果。
3．通过伽利略、笛卡儿等相关史实，能认识到物理学研究是不断完善的，坚持实事求是，激发学习与探究兴趣。
知识点一 力与运动的关系
1．时空对话
2．运动状态：速度是描述物体运动状态的物理量，运动状态的改变是指速度的改变。
3．力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
伽利略理想实验中的“理想”指的是什么？
提示：斜面光滑，水平面无限长。
1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)
(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。(√)
(2)笛卡儿认为物体的运动状态不需力来维持。(√)
(3)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。(×)
知识点二 牛顿第一运动定律及其意义
1．内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。
2．意义
(1)指出了物体不受力(或所受合外力为零)时的运动状态是静止或匀速直线运动状态。
(2)明确了力的作用效果，即力是改变物体运动状态的原因。
(3)指出了一切物体都具有保持原有运动状态不变的性质。
3．惯性
(1)定义：任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性。
(2)大小：质量是描述物体惯性大小的物理量。物体的质量大，惯性大；质量小，惯性小。
(3)惯性的大小体现在运动状态改变的难易程度上，和物体是否受力，是否运动无关。
惯性是物体的固有属性，与物体是否受力无关，与物体的运动状态及所在的地理位置均无关。
2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)
(1)牛顿第一运动定律是可以通过实验验证的。(×)
(2)力的作用效果不仅可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态。(√)
(3)牛顿第一运动定律说明一切物体都具有惯性。(√)
马拉车，车就前进，停止用力，车就停下来。这是否说明必须有力作用在物体上，物体才能运动？
提示：停止用力，车停下来是因为受到了地面摩擦力的作用，不能说明必须有力作用在物体上，物体才能运动。
考点1 伽利略理想实验
1．理想实验
理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验如下：
(1)操作过程：让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下。
(2)实验现象：无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。
(3)实验结论：斜面的倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远，当斜面倾角逐渐减小到0时，右侧变为水平面，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。
2．伽利略理想实验的意义
(1)研究方法：伽利略的理想实验将可靠的事实和理论推理结合起来，即采用“可靠事实＋抽象思维＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点，初步揭示了运动和力的正确关系。
(2)历史意义：第一次确立了实验在物理学中的地位。
【典例1】 理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，下面是关于该实验被打乱的步骤：
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。
②如图所示为两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
③如果两个斜面是光滑的，小球将上升到原来释放时的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
(1)请将上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列________(只填写序号即可)。
(2)在上述的理想实验步骤中，有的是可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，则步骤②属于________。
[解析] 伽利略设计了一个理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。故实验步骤是②③①④，并且步骤②属于实验事实。
[答案] (1)②③①④ (2)实验事实
[跟进训练]
1．理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是( )
A．只要接触面“相当光滑”，物体在水平面上就能匀速运动下去
B．实际上这个实验是永远无法做到的
C．利用气垫导轨，就能使实验成功
D．要使物体运动就必须有力的作用，没有力的作用物体就静止
B [在实际情况下理想实验条件永远是理想化的，是永远不能实现的，选项B正确；即使接触面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度，选项A错误；利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条件，仍然存在一定的阻力，只不过阻力很小而已，选项C错误；力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动状态的原因，选项D错误。]
考点2 牛顿第一定律及其意义
对牛顿第一定律的认识
1．一切：说明牛顿第一定律适用于任何物体，没有范围限制。
2．没有受外力作用包含两种情况
(1)物体不受任何力的作用，一种理想状态；
(2)物体所受合外力为零。
3．总：指在成立条件下结果是确定的，没有例外。
4．或：指两种状态必居其一，是选择的意思，不能同时存在，物体只能处于两种状态中的一种。
5．定律揭示的规律
(1)物体本身有保持原来运动状态的属性，不受力是保持原来运动状态不变的原因之一。
(2)要改变物体的运动状态，必须有力作用于物体。
(3)力的作用不是维持运动，而是改变运动状态。
6．不能用实验证明，只能在实验基础上通过科学推理得到。
【典例2】 (多选)在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止。关于小球与列车的运动，下列说法正确的是( )
A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进
B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进
C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动
D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动
BC [列车加(减)速时，小球由于惯性保持原来的运动状态不变，相对于车向后(前)滚动，故B、C正确。]
牛顿第一定律应用技巧
(1)力与运动之间的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合力作用，所以根据物体的运动状态分析物体所受合力是否为零。
[跟进训练]
2．如图所示，一个劈形物体M，各表面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则直线
D．抛物线
B [由于劈形物体M的各表面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力的作用，故小球m在水平方向上将保持“静止”状态；小球m在竖直方向上受到重力及劈形物体M的支持力作用，当劈形物体从静止开始释放后，小球在碰到斜面前在竖直方向的运动状态不发生改变，B正确。]
考点3 对惯性的理解和应用
1．惯性现象的“一只”“二有”“三区别”
(1)“一只”：惯性的大小只跟物体的质量有关。
(2)“二有”：惯性是一切物体固有的属性；物体在任何情况下都有惯性。
(3)“三区别”：惯性与第一定律的区别；惯性与力的区别；惯性与速度的区别。
2．四个关系
3．惯性的“两表现”
(1)不受外力的条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态。
(2)在受力条件下，惯性表现出运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
【典例3】 如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图。当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动。当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是( )
A．向右行驶、匀速直线运动
B．向左行驶、匀速直线运动
C．向右行驶、突然刹车
D．向左行驶、突然刹车
思路点拨：
C [若汽车做匀速直线运动，则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置，故A、B错误；由题图可知摆锤向右摆动，根据惯性知识可推知，汽车可能向左加速或向右减速，故C正确，D错误。]
利用惯性解释现象的方法
(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。
(2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，分析这一部分的运动状态的变化情况。
(3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象。
[跟进训练]
3．如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别用绳悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )
A．铁球向左，乒乓球向右
B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左
D．铁球和乒乓球都向右
A [静止的小车突然向右运动，即向右加速运动，由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起向右加速运动，所以当小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，故乒乓球相对于小车向右运动，故A正确。]
1．在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：微元法、理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是( )
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是微元法
B．v＝ΔxΔt，当Δt→0时ΔxΔt就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，运用等效替代法找到三者的定量关系
D．卡文迪许利用理想实验法说明力是改变物体运动状态的原因，从而推翻亚里士多德的观点
B [在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想模型法，故A错误；v＝ΔxΔt，当Δt→0时ΔxΔt就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故B正确；在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，运用控制变量法找到三者的定量关系，故C错误；伽利略利用理想实验法说明力是改变物体运动状态的原因，从而推翻亚里士多德的观点，故D错误。故选B。]
2．春秋时期齐国人的著作《考工记·辀人篇》中有“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”的记载，如图所示，意思是马拉车的时候，马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，这一现象说明了车具有惯性，下列关于惯性的说法正确的是( )
A．马对车的力越大，车的惯性越大
B．车的速度越大，惯性越大
C．车的质量越大，惯性越大
D．车的惯性与质量无关
C [惯性大小的唯一量度是质量，与速度无关，与物体是否受力无关，质量越大，惯性越大，故A、B、D错误，C正确。]
3．下列说法正确的是( )
A．静止或匀速直线运动的物体一定不受外力的作用
B．战斗机在战斗前丢掉副油箱，目的是减小惯性
C．从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为前者惯性比较大
D．物体运动状态改变的难易程度取决于速度的大小
B [物体处于静止状态或匀速直线运动状态也可能是因为受到的合外力为零，选项A错误；战斗机为了提高作战的灵活性，战斗前丢掉副油箱，从而减小飞机的质量，减小飞机的惯性，增加飞机的机动性，选项B正确；从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为从高处下落的玻璃杯受到的冲击力大，所以容易碎，惯性大小取决于玻璃杯的质量，选项C错误；对于运动的物体，惯性表现为运动状态改变的难易，选项D错误。]
4．(新情境题：以气球上升为背景，考查牛顿第一定律)如图所示，物体B在气球A的带动下匀速上升，运动到某一时刻，连接A、B的绳子断了，关于A、B后来的运动情况，则：(不考虑空气阻力)
(1)B是否立即下落？请描述B的运动情况。
(2)绳子断后A是否仍是匀速上升？请描述A的运动情况。
[解析] (1)否。物体B与A整体匀速上升，气球的浮力与总重力等大反向；绳子断后，B由于惯性仍有向上的速度，在重力作用下，B将先减速上升再加速下落。
(2)否。绳子断后，A受浮力大于其重力，合力方向向上，所以A的运动状态发生变化做变速运动。
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
(1)伽利略通过理想斜面实验得出的力与运动的关系是怎样的？
提示：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
(2)牛顿第一定律的内容是什么？
提示：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。
(3)物体惯性的大小由什么因素决定？
提示：物体的质量。
不系安全带，安全气囊就是个“炸弹”
为了保证安全气囊在适当的时候打开，生产厂家都给汽车安全气囊设置了起爆条件，只有满足了这些条件，安全气囊才能够弹出。虽然在一些交通事故中，车内乘客已经碰得头破血流，但是如果达不到安全气囊爆炸的条件，安全气囊也是不会打开的。
安全气囊打开需要合适的速度和角度。理论上讲，只有速度高于30千米/小时，并且车辆的正前方左右大约60°之间位置撞击在固定的物体上，安全气囊才会打开。
技术人员设计气囊的初衷是希望气囊充分展开到位之后再来保护乘客，这个时候气囊已经完全展开，内部压力变得平衡。但是，乘客如果不系安全带，在碰撞刚一发生的时候过早地向前倾，或者在车内飞起，这样就会过早和还没有充分展开的气囊接触。由于气囊的展开速度过快，气囊内部的压力还没有达到平衡，没有完全打开的安全气囊还在爆破状态就遇到了乘客的身体，这样必然会对乘客造成更大伤害。
这个时候，如果系上了座椅安全带，就能够在碰撞刚刚发生的时候控制住乘客的身体避免乘客过早地向前倾，从而能够让安全气囊充分打开，气囊内部的压力达到平衡的时候接触到安全气囊，这样才能最大限度地降低安全气囊产生的副作用。
当汽车刹车时，没有安全带和安全气囊情况如何？有安全带和安全气囊情况如何？
提示：当汽车急刹车的时候，乘客的身体会在惯性的作用下继续前倾，这个时候，如果没有安全带和安全气囊，乘客很可能会飞出座位，撞到方向盘、仪表板或者挡风玻璃等这些车内比较坚硬的结构。如果使用了安全带和安全气囊，乘客身体在碰撞中直接接触的首先将是安全气囊和座椅安全带这些比较柔软的部件，这样就会大大降低乘客受伤的风险。
课时分层作业(十四) 牛顿第一运动定律
题组一 伽利略理想斜面实验
1．如图所示，为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图。实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验，以下叙述正确的是( )
A．小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的
B．小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的
C．因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的
D．上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的
D [小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的，故A错误；小球最终也会在右侧水平面上停下来，是由于受到摩擦力的作用，故B错误；因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是一种理想的推论，但是却有着非常重要的现实意义，它开创了物理学研究的新方法，故C错误；上述实验表明“如果没有摩擦阻力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的，故D正确。]
2．爱因斯坦在评价伽利略所取得的成就时认为“……是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”这主要是基于伽利略( )
A．定义了“惯性”和“力”的概念
B．通过实验推翻了“重物比轻物下落得快”的错误观点
C．通过理想斜面实验推翻了以亚里士多德为代表的关于“力是维持物体运动的原因”的观点
D．把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学思维方式和研究方法
D [爱因斯坦认为：“伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学思维方式和研究方法，伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”故A、B、C错误，D正确。]
题组二 对牛顿第一定律的理解
3．(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是( )
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来也不会偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
BCD [伽利略认为，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：运动的物体如果不受力，将保持这一速度永远运动下去，B正确；笛卡儿做了补充：如果运动的物体不受力的作用，它将保持该速度沿同一直线运动，既不会停下来也不会偏离原来的方向，C正确；牛顿做了总结：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，即惯性，故D正确。]
4．在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都以相对船相同的速度起跳，则在船上跳的距离( )
A．向北跳得最远
B．向南跳得最远
C．向东、向西跳得一样远，但没有向南跳得远
D．无论向哪个方向跳都一样远
D [运动员跳起前，由于惯性，运动员具有与船等值的速度，所以以船为参考系，运动员跳起后，向各个方向的速度大小相等，所以无论向何方跳都一样远。故选项D正确。]
5．如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右水平拉动木块，小球的位置可能落在桌面上的( )
A．A点 B．B点
C．O点D．无法确定
C [小球在水平方向上不受摩擦力的作用，所以水平方向的运动状态不变，在重力的作用下，小球落在O点，故C正确。]
6．一天，下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了。列车减速进站过程中，他发现水面的形状如图中的( )
A B
C D
C [列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C所示一致，故C正确，A、B、D错误。]
7．如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球A、B(m1>m2)，两个小球原来随小车一起运动。当小车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球( )
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．不一定相碰D．无法确定
B [因为小车表面光滑，所以小球在水平方向上没有受到外力作用。原来两个小球与小车有相同速度，当小车突然停止时，因为惯性，两个小球的速度不变，所以一定不相碰，故B正确。]
题组三 惯性的理解和应用
8．卡车匀速行驶在公路上，发现前方有危险，司机采取紧急刹车后安全停下，此过程中关于卡车的惯性，下列说法正确的是( )
A．卡车匀速运动时的惯性大
B．卡车刹车时的惯性大
C．卡车的惯性保持不变
D．卡车静止时没有惯性
C [卡车的惯性只与卡车的质量有关，与卡车的运动状态无关，故C正确，A、B、D错误。]
9．如图所示，在平直轨道上匀加速行驶的封闭车厢中，悬挂一个有滴管的盛油的容器。当滴管依次滴下三滴油时，三滴油落在车厢的地板上，下列说法正确的是( )
A．三滴油依次落在O点
B．三滴油依次落在同一位置上
C．三滴油依次落在A到O之间，而且后一滴比前一滴离O点近些
D．三滴油依次落在O到A之间，而且后一滴比前一滴离O点远些
B [三滴油离开容器时由于惯性和车同速，在水平方向上相对车的初速度为零，在竖直方向上运动情况相同，落到车厢地板上的时间相同。在水平方向上油滴相对于车的加速度方向向左，所以在水平方向上油滴相对于车的位移方向向左，位移大小x＝12at2，所以三滴油依次落在同一位置上，选项B正确。]
10．下列现象不能用惯性知识解释的是( )
A．跳远运动员的助跑速度越大，跳远成绩往往越好
B．用力将物体抛出去，物体最终要落回到地面上
C．子弹离开枪口后，仍能继续高速向前飞行
D．古代打仗时，使用绊马索能把敌方飞奔的马绊倒
B [跳远运动员助跑后跳起，由于惯性仍保持向前的运动状态，故速度越大，向前冲出的距离越远，成绩越好；抛出去的物体最终落回到地面上，是由于重力作用，与惯性无关；子弹离开枪口后，由于惯性，仍继续向前高速飞行；敌方飞奔的马，遇到绊马索后，马腿被绊住，但马的上身由于惯性仍保持向前的运动，结果被绊倒在地。]
11．如图所示，将一玻璃瓶装水后密闭，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小气泡处于静止状态，现用力突然将瓶子向前推动，使其在桌面上向前运动一段后停止，可看到气泡相对瓶子的运动情况是( )
A．向前 B．向后
C．先向前，再向后 D．先向后，再向前
C [当玻璃瓶静止时，水和玻璃瓶保持相对静止，气泡在玻璃瓶中间；当突然用力将瓶子向前推动一下，水要保持原来的静止状态，向玻璃瓶后方运动，把气泡挤向玻璃瓶前进的方向。当瓶子运动起来后，最终静止，因此瓶子必然要减速运动，这时气泡右边的水受瓶的作用随瓶一起减速运动，而气泡左边的水将相对于瓶向前(右)运动，气泡将相对于瓶向后移动。故C正确，A、B、D错误。]
12．某同学为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)为了使小车滑到水平面时的________相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。
(2)比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越远，说明小车运动的速度改变得越______________(选填“快”或“慢”)。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做 _________________运动。说明运动的物体不需要力来维持。
(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，该定律_____________。
A．能用实验直接验证
B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确
C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的
[解析] (1)为了使小车滑到水平面时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。
(2)小车滑行的距离越远，说明小车运动的速度改变得越慢。
(3)如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做匀速直线运动。
(4)实际中不存在不受力的物体，牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的，不能用实验直接验证，但这是个正确的定律。
故选C。
[答案] (1)速度 (2)慢 (3)匀速直线 (4)C
13．伽利略观察原先处于静止状态的一块石头从高处下落，并不断获得新的速率增量时，就相信这样的增加是以极其简单的对任何人都很明显的方式进行的。这一信念促使伽利略按匀加速运动的规律来处理落体运动。
(1)但是在定义匀加速运动时，他似乎走了一段弯路。起初，他也跟别人一样，假设下落过程中物体的速度与下落距离成正比，即v∝s，他又是通过理想实验做出了正确的判断。他假设物体在落下第一段距离后已得到某一速度，于是在落下的距离加倍时，速度也应加倍。果真如此的话，会推出什么荒谬的结论呢？
(2)于是伽利略转而假设物体的速度与时间成正比。后来他设计了如图所示的“斜面实验”，当时只能靠滴水计时。伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道：“我们将木板的一头抬高，使之略呈倾斜，再让铜球由静止滚下……为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，然后用极精密的天平称水的重量……”。若将小球由静止滚下的距离记为L，对应时间内收集的水的质量记为m，请你分析说明如何证明小球的运动为匀变速直线运动。
[解析] (1)他假设物体落下某距离s得到速度v，于是在落下的距离加倍时，速度也应加倍。此时通过两段距离的时间和通过第一段距离时间相等。也就是说，通过第二段距离不必花时间，可见这是荒谬的。
(2)由细管流出的水速可以看作是恒定的，则对应时间内收集的水的质量应该与时间成正比，即
m∝t
如果下落距离与收集到的水质量的平方成正比，即
L∝m2
则下落距离与下落时间的平方成正比，即
L∝t2
若小球的运动为匀变速直线运动，则速度与时间成正比，则
v∝t
则
L＝v2t∝t2
故只要能证明L∝m2，则L∝t2，则v∝t，即小球的运动为匀变速直线运动。
[答案] (1)通过第二段距离不必花时间 (2)证明L∝m2，则小球的运动为匀变速直线运动
14．如图所示，一个玻璃杯内盛有半杯水，上面盖一块塑料板，板上放一只鸡蛋，用小木棒猛击塑料板，塑料板离杯飞出，鸡蛋却稳稳地落入杯中，请解释这一现象。
[解析] 塑料板受到小木棒的击打，外力迫使它改变原来的静止状态，因此会飞出。由于惯性，塑料板被击出后，鸡蛋的状态来不及改变，稳稳地落入杯中。
[答案] 见解析
亚里士多德观点
有外力的作用时物体才能运动，要维持物体的运动就需要外力。
伽利略理想实验
(1)现象：当小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面的坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。
(2)维持物体的运动不需外力。
笛卡儿观点
若无其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动。
惯性与质
量的关系
质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大
惯性与力
的关系
惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，惯性大小与物体的受力情况无关
惯性与
速度
一切物体都有惯性，惯性大小与物体是否有速度及速度的大小无关
惯性与
惯性定律
惯性是物体具有的一种固有属性；惯性定律是物体不受外力时所遵循的一条规律，惯性定律揭示了物体的惯性
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