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高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律学案
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律学案，共20页。
[学习任务] 任务1．了解伽利略关于运动和力的关系的认识，体会伽利略的研究方法。
任务2．能准确叙述牛顿第一定律的内容，并用来解释生活中的常见问题。
任务3．知道惯性的概念，知道质量是物体惯性大小的量度。
[问题初探] 问题1 伽利略关于力与运动的关系的认识是什么？
问题2 牛顿第一定律的内容揭示了什么？
问题3 惯性的大小与什么有关？
[自我感知] 经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
理想实验的魅力
[链接教材] 如图所示是教材中现代人利用频闪照相记录的小球在斜面上的运动情境，该实验说明了什么？
提示：说明了力不是维持物体运动的原因。
1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。
2．伽利略的理想实验
(1)斜面实验：如图甲所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果斜面的倾角减小(如图乙所示)，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长，当斜面最终变为水平面时(如图丙所示)，小球要到达原有高度将永远运动下去。
(2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。
3．笛卡儿的观点：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。
在伽利略的斜面实验的各个过程中(如图所示)。
问题1 上述过程中，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？
提示：小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成。
问题2 伽利略是通过怎样的思想方法来获得结论？
提示：观察—假设—科学推理—论证。
1．“理想实验”揭示了力不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。
2．“理想实验”是一种思维活动，是人们在抽象思维中设想出来的，而实际上无法做到的实验。
3．“理想实验”是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验。所以说伽利略理想实验方法是科学的，结论是可靠的。
【典例1】 (对斜面实验的理解)(多选)下列关于伽利略的理想实验的叙述正确的是( )
A．这个实验是凭空想象的
B．这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的
C．理想实验是一种科学方法
D．理想实验是一个纯思维实验，其正确性应该再接受实验验证
BC [伽利略的理想实验是在实验基础上假想的，A错误；伽利略的理想实验虽然是假想的，但是，是在实验基础上，抓住主要因素，忽略次要因素，合理推理得到的，它得出的结论是可靠的，B正确；理想实验是一种科学方法，C正确；理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验，不能用实验验证，D错误。]
牛顿第一定律
1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2．惯性
(1)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作惯性定律。
(2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。
2023年3月18日至26日世界女子冰壶锦标赛于瑞典桑德维肯举办。冰壶比赛过程中，运动员在冰壶前面擦扫冰面，可以使表面冰层融化，形成一层薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壶可以滑行得更远。
问题1 比赛中的冰壶为什么会停下来？这说明了什么问题？
提示：冰壶停下来是因为受到了冰面的摩擦力的作用。说明力是改变物体运动状态的原因。
问题2 试猜想：如果冰壶不受外力作用将处于什么状态？
提示：冰壶原来静止，不受外力作用时，仍然保持静止；冰壶原来运动，不受外力作用时，将保持匀速直线运动状态。
问题3 从问题1、2中，我们能得到什么结论？
提示：物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态。
1．运动状态变化的三种情况
(1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动)
(2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速圆周运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做曲线运动)
2．对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了力和运动的关系
①力是改变物体运动状态的原因(或者说力是使物体产生加速度的原因)，而不是维持物体运动状态的原因。
②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。
(2)揭示了一切物体都具有惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
【典例2】 (对牛顿第一定律的理解)(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变
C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是没有外力维持木块运动的结果
D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
ABD [牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用改变了其运动状态，C错误；奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，D正确。]
【典例3】 (牛顿第一定律的应用)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(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，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
[思路点拨] (1)小车表面光滑且不考虑其他阻力说明小球在水平方向上不受力的作用。(2)两小球随车一起运动说明两小球速度相同。
B [小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用。原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰，故B正确。]
力和运动的关系
(1)力的作用效果是使物体发生形变或运动状态发生改变，而运动状态的改变就意味着物体的速度发生了改变，物体具有加速度，因此，力是使物体产生加速度的原因。
(2)力是改变物体运动状态的原因，因此，物体运动状态发生改变时必定受到不为零的外力作用。
惯性与质量
1．描述物体惯性的物理量是它的质量。质量大的物体惯性大。
2．质量：只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。
如图甲所示，公交车上站着的乘客身体突然向后倾倒；如图乙所示，公交车内站着的乘客身体突然向前倾倒。
甲 乙
问题1 什么情况下会出现图甲的现象？
提示：公交车快速启动或突然加速时，乘客会向后倾倒。
问题2 什么情况下会出现图乙的现象？
提示：公交车急刹车时，乘客会向前倾倒。
问题3 公交车的速度越大，刹车时上述现象越明显，这能说明速度越大惯性越大吗？
提示：不能，物体惯性的大小与物体的速度无关。
1．对惯性的理解
(1)惯性是物体保持原来运动状态的一种性质，是物体维持运动状态的原因。
(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性。
2．惯性的表现形式
(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态。
(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变。
3．四个关系
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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，属性不同于规律。惯性定律揭示了物体的惯性。
【典例4】 (对惯性的理解)下列关于惯性的说法，正确的是( )
A．物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性
B．抛出去的物体，脱手后能继续向远处运动靠的是惯性
C．同一物体在地球上的惯性比在月球上的惯性大
D．物体在高速运动时不容易停下来，所以物体的速度越大，惯性越大
B [任何物体在任何情况下都有惯性，故A错误；抛出去的物体，脱手后能继续向远处运动靠的是惯性，故B正确；质量是惯性大小的唯一量度，故同一物体在地球上的惯性和在月球上相同，故C错误；惯性与速度大小无关，故D错误。]
【典例5】 (应用惯性解释现象)情景甲：一名行人走路时踩到香蕉皮而摔倒；情景乙：一名骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地。下面是从物理的角度去解释这两种情境，其中正确的是( )
A．情景甲中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了
B．情景乙中人和车摔倒是由雨天路面太滑造成的
C．踩香蕉皮摔倒是由下半身速度大于上半身的速度造成的
D．自行车行驶速度越大，其惯性越大，所以造成人车倒地现象
C [情景甲中踩了香蕉皮摔倒是因为人的脚受到的摩擦力突然变小，脚不能立刻停下来，脚向前滑，由于惯性，上半身还要保持原来的运动状态，从而使得人下半身速度大于上半身的速度，所以人会向后倾倒，而不是因为人惯性变小了，故A错误，C正确；情景乙中人和车摔倒是因为车的前轮陷入水坑后前轮立刻停止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此人和车将向前倾倒。而不是由雨天路面太滑造成的，故B错误；惯性只与物体的质量有关，与速度大小无关，故D错误。]
【教用·备选例题】
【典例1】 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的
B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义
C．牛顿第一定律表明，力是维持物体运动的原因
D．物体不受力的作用一定处于静止状态
A [牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的，故A正确；不受力作用的物体是不存在的，牛顿第一定律也适用于合力为零的物体，故B错误；牛顿第一定律表明，力是改变物体运动状态的原因，故C错误；物体不受力的作用也可能处于匀速直线运动状态，故D错误。]
【典例2】 我国《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)系好安全带。这是因为( )
A．系好安全带可以减小人的惯性
B．系好安全带可以减小车的惯性
C．系好安全带是为了增大人与座椅间的摩擦力
D．系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害
D [质量是物体惯性大小的唯一的量度，系好安全带不可以改变人和车的惯性，故A、B错误；安全带系在人的身上，对人有一定的作用力，可以改变人的运动状态，所以系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，故C错误，D正确。]
1．我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考探索。根据所学知识分析，下列说法正确的是( )
A．“力，刑(形)之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因
B．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度减小而减小
C．“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动
D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作用力的效果可以相互抵消
A [力是改变物体运动状态的原因，故A正确；物体的惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；力不是维持物体运动的原因，故C错误；相互作用力不是作用在同一个物体上的，作用效果不会抵消，故D错误。]
2．关于惯性的下列说法，正确的是( )
A．球由静止释放后加速下落，说明力改变了惯性
B．2023年10月26日，神舟十七号成功发射，物体随着飞船进入太空，其惯性将消失
C．投掷出去的标枪靠惯性向远处运动
D．物体沿水平面滑动，速度越大滑行的时间越长，说明速度大惯性就大
C [惯性是物体本身的固有属性，惯性大小只与物体的质量有关，与运动的状态无关，球由静止释放后加速下落是由于受到重力的原因，惯性没有变化，物体随着神舟十七号飞船进入太空，物体的质量没有变化，则物体的惯性没有变化，物体的速度增大但是惯性不变，故A、B、D错误；投掷出去的标枪是靠惯性向远处运动的，故C正确。]
3．关于牛顿第一定律(惯性定律)，下列理解正确的是( )
A．向上抛出的物体，在向上运动的过程中，一定受到向上的作用力，否则不可能向上运动
B．汽车在运动过程中，速度大时的惯性一定比速度小时的惯性大
C．牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的
D．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证
D [向上抛出的物体，由于惯性继续向上运动，故A错误；惯性只取决于物体的质量，质量越大，惯性越大，故B错误；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，并不是实验定律，但它是正确的，故C错误，D正确。]
4．(多选)高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是( )
A．高铁匀速向左运动
B．高铁可能突然向左加速运动
C．高铁可能突然向左减速运动
D．高铁可能突然向右减速运动
BD [如果高铁正在向左匀速运动，突然加速，则水杯中的水由于惯性仍保持原有的速度，就会向右洒出，故B正确；如果高铁正向右匀速运动，突然减速，则水杯中的水由于惯性仍保持原来的速度，就会向右洒出，故D正确。]
回归本节知识，完成以下问题：
1．亚里士多德关于力与运动的观点是什么？
提示：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力作用，物体就静止在某个地方。
2．伽利略关于力与运动的观点是什么？
提示：力不是维持物体运动的原因。
3．牛顿第一定律的深刻含义有哪些？
提示：(1)明确了惯性的概念。
(2)揭示了力与运动的关系。
(3)反映了物体不受外力时的运动状态。
4．物体惯性大小的量度是什么？
提示：质量。
课时分层作业(十四)
题组一 理想实验的魅力
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家的研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做的贡献的叙述中，正确的是( )
A．亚里士多德认为较重物体与较轻物体下落得一样快
B．伽利略通过理想斜面实验认为物体的运动不需要力维持
C．笛卡儿认为如果物体受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一方向运动下去
D．牛顿认为力不仅可以维持物体的运动，而且可以改变物体的运动状态
B [亚里士多德认为重的物体下落得快，轻的物体下落得慢，A错误；伽利略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动状态的原因，B正确；笛卡儿认为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，C错误；牛顿认为力不是维持物体运动状态而是改变物体运动状态的原因，D错误。]
2．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，但是却有非常重要的现实意义，它开创了物理研究的新的方法，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。]
题组二 牛顿第一定律
3．下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据
B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的
C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法
D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用
C [牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故选项A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故选项C正确；物体静止时不受外力或合力为零，故选项D错误。]
4．下列说法正确的是( )
A．静止的物体一定不受其他物体的作用
B．物体受力才会运动，当外力停止作用后，物体会慢慢停下来
C．物体不受力的作用，运动状态也能改变
D．物体运动状态发生变化，一定受到外力作用
D [静止的物体可能不受其他物体的作用或受到平衡力的作用，故A错误；力是改变物体运动状态的原因，运动中的物体不受力时，仍会保持原来的运动状态，故B错误；由牛顿第一定律可知，物体不受力的作用时，其运动状态一定不会改变，故C错误；力是改变物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变时一定受到力的作用，故D正确。]
5．下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．地球上不存在不受力的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义
B．不受力的物体运动状态有可能改变
C．公共汽车紧急刹车时乘客站着比坐着容易摔倒是因为站着比坐着惯性大
D．惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，与物体的运动状态是否改变无关
D [牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，虽不能直接通过实验得出，但能经受住实践的检验，故A错误；不受力的物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，运动状态不可能改变，故B错误；物体惯性大小仅与质量有关，与其他因素无关，故C错误；惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，是物体的固有属性，与物体的运动状态是否改变无关，故D正确。]
题组三 惯性与质量
6．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(zhu)犹能一取焉”，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。]
7．大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动(如图1)，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板(如图2)。则下列说法正确的是( )
A．油罐车向前启动时，由于惯性，油罐内的油将向前涌动
B．油罐车内设置挡板，减小了油罐内的油的惯性
C．油罐车在变速行驶过程中容易涌动，是油罐内的油惯性不断变化引起的
D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动
D [油罐车向前启动时，由于惯性，油要保持原来的运动状态将向后涌动，故A错误；惯性取决于物体的质量，质量不变惯性不变，与其他无关，故B、C错误；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板油也几乎不会涌动，故D正确。]
8．(多选)如图所示，小车上竖直放置一个木块，右侧有一挡板，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被挡板制动时，车上的木块向右倾倒。下列分析正确的是( )
A．木块上部有惯性，下部没有惯性
B．木块倾倒是因为木块有惯性
C．小车碰到挡板时，木块上部受到了惯性力的作用而向前运动
D．木块底部受到摩擦力，很快停止运动，上部没有受摩擦力，由于惯性要继续运动
BD [惯性是物体的固有属性，惯性的大小与物体的运动状态无关，木块的上部与下部都有惯性，A错误；当小车被制动后，木块底部受到摩擦力，很快停止运动，上部没有受摩擦力，由于惯性要继续运动，最后木块倾倒，B、D正确；小车碰到挡板时，木块上部由于惯性继续前行才倾倒，不能说受到了惯性力的作用而向前运动，C错误。]
9．如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以有多种方案，方案一：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端；方案二：手持球筒，使球与球筒一起下落敲击水平面，假设球筒与水平面碰后速度立即变为0，下列说法正确的是( )
A．方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来
B．方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从下端出来
C．方案二利用羽毛球受到的重力，使其从下端出来
D．方案二中球筒敲击水平面后速度变为0，其惯性随之消失
A [方案一中用力击打羽毛球筒的上端，球筒向下运动，利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，故A正确，B错误；方案二中球与球筒一起下落敲击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，利用羽毛球的惯性，使其从下端出来，故C错误；惯性是物体本身的属性，与速度无关，故D错误。]
10．如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，A的上表面水平，在A的上表面上放一光滑的小球B。劈形物体A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．无规则曲线
D．抛物线
B [小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零。当劈形物体A由静止释放，A沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，而小球又光滑，除竖直方向有力的作用外，其他方向上不受力，因为力是使物体运动状态改变的原因，故小球只能在竖直方向上运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条直线，即竖直向下的直线。故选B。]
11．(多选)在静止的列车上，有两个注满水的容器，容器中分别用细线系着铁球和乒乓球，在列车启动的过程中，小球所处状态表示正确的是(图中箭头表示启动方向)( )
A B C D
BD [因为列车由静止向右启动，铁球、乒乓球和水都有向右运动的趋势。但是，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，即速度增加慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度增加快，而且水和容器一起运动，所以列车启动时，铁球相对于容器向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对于容器向右运动，故B、D正确。]
12．(多选)如图所示，重球系于绳DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是( )
A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断
B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断
C．在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳先断
D．在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳先断
AC [在绳的A端缓慢增加拉力，重球受力如图所示，使得重球在足够的时间发生了微小的位移，以致CD绳的拉力
FT 2逐渐增大，这个过程进行缓慢，可以认为重球始终处于平衡状态，即FT 2＝FT1＋mg，随着FT1增大，FT 2也增大，且FT 2总是大于FT1，所以CD绳先被拉断，A项正确，B项错误；若在A端突然猛拉，因为重球质量很大，力的作用时间极短，由于惯性，重球向下的位移极小(可以看成运动状态未来得及改变)，以致CD绳的拉力几乎未增加，故AB绳先断，C项正确，D项错误。]
13．水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管，液体中有一气泡，水平静止时，气泡位于玻璃管中央，如图甲所示。一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪，一个沿车头方向，一个垂直于车头方向。某时刻，气泡位置如图乙所示，则此时关于火车运动的说法可能正确的是( )
A．加速行驶，且向左转弯
B．加速行驶，且向右转弯
C．减速行驶，且向左转弯
D．减速行驶，且向右转弯
B [由题意可知，水平静止或匀速直线运动时，气泡位于玻璃管中央，由题图乙可以看出：沿车头方向的水平仪气泡向车头方向移动，当火车加速时，气泡和液体由于惯性不会随火车立即加速，还会以原来的速度运动，相对火车向后运动，因为气泡密度小于液体密度，所以气泡在液体作用下就向前运动，故C、D错误；垂直于车头方向的装置中气泡处于右端，因原来火车做直线运动，气泡位于中心位置，当火车向右转弯时，气泡和液体由于惯性不会立即随火车右转，还会沿直线运动，所以气泡和液体就相对火车向左运动，因为气泡密度小于液体密度，所以气泡在液体的作用下相对中心位置向右运动，所以此时刻火车应是加速运动且向右转弯，故A错误，B正确。]
[学习任务] 任务1．了解伽利略关于运动和力的关系的认识，体会伽利略的研究方法。
任务2．能准确叙述牛顿第一定律的内容，并用来解释生活中的常见问题。
任务3．知道惯性的概念，知道质量是物体惯性大小的量度。
[问题初探] 问题1 伽利略关于力与运动的关系的认识是什么？
问题2 牛顿第一定律的内容揭示了什么？
问题3 惯性的大小与什么有关？
[自我感知] 经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
理想实验的魅力
[链接教材] 如图所示是教材中现代人利用频闪照相记录的小球在斜面上的运动情境，该实验说明了什么？
提示：说明了力不是维持物体运动的原因。
1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。
2．伽利略的理想实验
(1)斜面实验：如图甲所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果斜面的倾角减小(如图乙所示)，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长，当斜面最终变为水平面时(如图丙所示)，小球要到达原有高度将永远运动下去。
(2)推理结论：力不是(选填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。
3．笛卡儿的观点：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。
在伽利略的斜面实验的各个过程中(如图所示)。
问题1 上述过程中，哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？
提示：小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成。
问题2 伽利略是通过怎样的思想方法来获得结论？
提示：观察—假设—科学推理—论证。
1．“理想实验”揭示了力不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。
2．“理想实验”是一种思维活动，是人们在抽象思维中设想出来的，而实际上无法做到的实验。
3．“理想实验”是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验。所以说伽利略理想实验方法是科学的，结论是可靠的。
【典例1】 (对斜面实验的理解)(多选)下列关于伽利略的理想实验的叙述正确的是( )
A．这个实验是凭空想象的
B．这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的
C．理想实验是一种科学方法
D．理想实验是一个纯思维实验，其正确性应该再接受实验验证
BC [伽利略的理想实验是在实验基础上假想的，A错误；伽利略的理想实验虽然是假想的，但是，是在实验基础上，抓住主要因素，忽略次要因素，合理推理得到的，它得出的结论是可靠的，B正确；理想实验是一种科学方法，C正确；理想实验是一种以可靠的事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到理想状态，从而揭示自然现象本质的假想实验，不能用实验验证，D错误。]
牛顿第一定律
1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2．惯性
(1)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作惯性定律。
(2)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。
2023年3月18日至26日世界女子冰壶锦标赛于瑞典桑德维肯举办。冰壶比赛过程中，运动员在冰壶前面擦扫冰面，可以使表面冰层融化，形成一层薄薄的水膜，而水膜的阻力比冰面要小，所以冰壶可以滑行得更远。
问题1 比赛中的冰壶为什么会停下来？这说明了什么问题？
提示：冰壶停下来是因为受到了冰面的摩擦力的作用。说明力是改变物体运动状态的原因。
问题2 试猜想：如果冰壶不受外力作用将处于什么状态？
提示：冰壶原来静止，不受外力作用时，仍然保持静止；冰壶原来运动，不受外力作用时，将保持匀速直线运动状态。
问题3 从问题1、2中，我们能得到什么结论？
提示：物体不受外力作用或所受合力为零时，总保持静止或匀速直线运动状态。
1．运动状态变化的三种情况
(1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动)
(2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速圆周运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做曲线运动)
2．对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了力和运动的关系
①力是改变物体运动状态的原因(或者说力是使物体产生加速度的原因)，而不是维持物体运动状态的原因。
②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。
(2)揭示了一切物体都具有惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
【典例2】 (对牛顿第一定律的理解)(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变
C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是没有外力维持木块运动的结果
D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
ABD [牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用改变了其运动状态，C错误；奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，D正确。]
【典例3】 (牛顿第一定律的应用)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(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，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
[思路点拨] (1)小车表面光滑且不考虑其他阻力说明小球在水平方向上不受力的作用。(2)两小球随车一起运动说明两小球速度相同。
B [小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用。原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰，故B正确。]
力和运动的关系
(1)力的作用效果是使物体发生形变或运动状态发生改变，而运动状态的改变就意味着物体的速度发生了改变，物体具有加速度，因此，力是使物体产生加速度的原因。
(2)力是改变物体运动状态的原因，因此，物体运动状态发生改变时必定受到不为零的外力作用。
惯性与质量
1．描述物体惯性的物理量是它的质量。质量大的物体惯性大。
2．质量：只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。
如图甲所示，公交车上站着的乘客身体突然向后倾倒；如图乙所示，公交车内站着的乘客身体突然向前倾倒。
甲 乙
问题1 什么情况下会出现图甲的现象？
提示：公交车快速启动或突然加速时，乘客会向后倾倒。
问题2 什么情况下会出现图乙的现象？
提示：公交车急刹车时，乘客会向前倾倒。
问题3 公交车的速度越大，刹车时上述现象越明显，这能说明速度越大惯性越大吗？
提示：不能，物体惯性的大小与物体的速度无关。
1．对惯性的理解
(1)惯性是物体保持原来运动状态的一种性质，是物体维持运动状态的原因。
(2)一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性。
2．惯性的表现形式
(1)物体不受力时，惯性表现为保持原来的运动状态。
(2)物体受力且合力不为零时，物体仍然具有惯性，此时惯性表现为物体运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变。
3．四个关系
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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，属性不同于规律。惯性定律揭示了物体的惯性。
【典例4】 (对惯性的理解)下列关于惯性的说法，正确的是( )
A．物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性
B．抛出去的物体，脱手后能继续向远处运动靠的是惯性
C．同一物体在地球上的惯性比在月球上的惯性大
D．物体在高速运动时不容易停下来，所以物体的速度越大，惯性越大
B [任何物体在任何情况下都有惯性，故A错误；抛出去的物体，脱手后能继续向远处运动靠的是惯性，故B正确；质量是惯性大小的唯一量度，故同一物体在地球上的惯性和在月球上相同，故C错误；惯性与速度大小无关，故D错误。]
【典例5】 (应用惯性解释现象)情景甲：一名行人走路时踩到香蕉皮而摔倒；情景乙：一名骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地。下面是从物理的角度去解释这两种情境，其中正确的是( )
A．情景甲中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了
B．情景乙中人和车摔倒是由雨天路面太滑造成的
C．踩香蕉皮摔倒是由下半身速度大于上半身的速度造成的
D．自行车行驶速度越大，其惯性越大，所以造成人车倒地现象
C [情景甲中踩了香蕉皮摔倒是因为人的脚受到的摩擦力突然变小，脚不能立刻停下来，脚向前滑，由于惯性，上半身还要保持原来的运动状态，从而使得人下半身速度大于上半身的速度，所以人会向后倾倒，而不是因为人惯性变小了，故A错误，C正确；情景乙中人和车摔倒是因为车的前轮陷入水坑后前轮立刻停止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此人和车将向前倾倒。而不是由雨天路面太滑造成的，故B错误；惯性只与物体的质量有关，与速度大小无关，故D错误。]
【教用·备选例题】
【典例1】 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的
B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义
C．牛顿第一定律表明，力是维持物体运动的原因
D．物体不受力的作用一定处于静止状态
A [牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的，故A正确；不受力作用的物体是不存在的，牛顿第一定律也适用于合力为零的物体，故B错误；牛顿第一定律表明，力是改变物体运动状态的原因，故C错误；物体不受力的作用也可能处于匀速直线运动状态，故D错误。]
【典例2】 我国《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)系好安全带。这是因为( )
A．系好安全带可以减小人的惯性
B．系好安全带可以减小车的惯性
C．系好安全带是为了增大人与座椅间的摩擦力
D．系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害
D [质量是物体惯性大小的唯一的量度，系好安全带不可以改变人和车的惯性，故A、B错误；安全带系在人的身上，对人有一定的作用力，可以改变人的运动状态，所以系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，故C错误，D正确。]
1．我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考探索。根据所学知识分析，下列说法正确的是( )
A．“力，刑(形)之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因
B．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度减小而减小
C．“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动
D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作用力的效果可以相互抵消
A [力是改变物体运动状态的原因，故A正确；物体的惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；力不是维持物体运动的原因，故C错误；相互作用力不是作用在同一个物体上的，作用效果不会抵消，故D错误。]
2．关于惯性的下列说法，正确的是( )
A．球由静止释放后加速下落，说明力改变了惯性
B．2023年10月26日，神舟十七号成功发射，物体随着飞船进入太空，其惯性将消失
C．投掷出去的标枪靠惯性向远处运动
D．物体沿水平面滑动，速度越大滑行的时间越长，说明速度大惯性就大
C [惯性是物体本身的固有属性，惯性大小只与物体的质量有关，与运动的状态无关，球由静止释放后加速下落是由于受到重力的原因，惯性没有变化，物体随着神舟十七号飞船进入太空，物体的质量没有变化，则物体的惯性没有变化，物体的速度增大但是惯性不变，故A、B、D错误；投掷出去的标枪是靠惯性向远处运动的，故C正确。]
3．关于牛顿第一定律(惯性定律)，下列理解正确的是( )
A．向上抛出的物体，在向上运动的过程中，一定受到向上的作用力，否则不可能向上运动
B．汽车在运动过程中，速度大时的惯性一定比速度小时的惯性大
C．牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的
D．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证
D [向上抛出的物体，由于惯性继续向上运动，故A错误；惯性只取决于物体的质量，质量越大，惯性越大，故B错误；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，并不是实验定律，但它是正确的，故C错误，D正确。]
4．(多选)高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是( )
A．高铁匀速向左运动
B．高铁可能突然向左加速运动
C．高铁可能突然向左减速运动
D．高铁可能突然向右减速运动
BD [如果高铁正在向左匀速运动，突然加速，则水杯中的水由于惯性仍保持原有的速度，就会向右洒出，故B正确；如果高铁正向右匀速运动，突然减速，则水杯中的水由于惯性仍保持原来的速度，就会向右洒出，故D正确。]
回归本节知识，完成以下问题：
1．亚里士多德关于力与运动的观点是什么？
提示：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力作用，物体就静止在某个地方。
2．伽利略关于力与运动的观点是什么？
提示：力不是维持物体运动的原因。
3．牛顿第一定律的深刻含义有哪些？
提示：(1)明确了惯性的概念。
(2)揭示了力与运动的关系。
(3)反映了物体不受外力时的运动状态。
4．物体惯性大小的量度是什么？
提示：质量。
课时分层作业(十四)
题组一 理想实验的魅力
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家的研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做的贡献的叙述中，正确的是( )
A．亚里士多德认为较重物体与较轻物体下落得一样快
B．伽利略通过理想斜面实验认为物体的运动不需要力维持
C．笛卡儿认为如果物体受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一方向运动下去
D．牛顿认为力不仅可以维持物体的运动，而且可以改变物体的运动状态
B [亚里士多德认为重的物体下落得快，轻的物体下落得慢，A错误；伽利略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动状态的原因，B正确；笛卡儿认为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，C错误；牛顿认为力不是维持物体运动状态而是改变物体运动状态的原因，D错误。]
2．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，但是却有非常重要的现实意义，它开创了物理研究的新的方法，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。]
题组二 牛顿第一定律
3．下列说法正确的是( )
A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据
B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的
C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法
D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用
C [牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的，但无法用实验来直接验证，故选项A、B错误；理想实验的思维方法与质点概念的建立相同，都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法，故选项C正确；物体静止时不受外力或合力为零，故选项D错误。]
4．下列说法正确的是( )
A．静止的物体一定不受其他物体的作用
B．物体受力才会运动，当外力停止作用后，物体会慢慢停下来
C．物体不受力的作用，运动状态也能改变
D．物体运动状态发生变化，一定受到外力作用
D [静止的物体可能不受其他物体的作用或受到平衡力的作用，故A错误；力是改变物体运动状态的原因，运动中的物体不受力时，仍会保持原来的运动状态，故B错误；由牛顿第一定律可知，物体不受力的作用时，其运动状态一定不会改变，故C错误；力是改变物体运动状态的原因，物体运动状态发生改变时一定受到力的作用，故D正确。]
5．下列对牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．地球上不存在不受力的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义
B．不受力的物体运动状态有可能改变
C．公共汽车紧急刹车时乘客站着比坐着容易摔倒是因为站着比坐着惯性大
D．惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，与物体的运动状态是否改变无关
D [牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，虽不能直接通过实验得出，但能经受住实践的检验，故A错误；不受力的物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，运动状态不可能改变，故B错误；物体惯性大小仅与质量有关，与其他因素无关，故C错误；惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，是物体的固有属性，与物体的运动状态是否改变无关，故D正确。]
题组三 惯性与质量
6．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(zhu)犹能一取焉”，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。]
7．大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动(如图1)，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板(如图2)。则下列说法正确的是( )
A．油罐车向前启动时，由于惯性，油罐内的油将向前涌动
B．油罐车内设置挡板，减小了油罐内的油的惯性
C．油罐车在变速行驶过程中容易涌动，是油罐内的油惯性不断变化引起的
D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动
D [油罐车向前启动时，由于惯性，油要保持原来的运动状态将向后涌动，故A错误；惯性取决于物体的质量，质量不变惯性不变，与其他无关，故B、C错误；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板油也几乎不会涌动，故D正确。]
8．(多选)如图所示，小车上竖直放置一个木块，右侧有一挡板，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被挡板制动时，车上的木块向右倾倒。下列分析正确的是( )
A．木块上部有惯性，下部没有惯性
B．木块倾倒是因为木块有惯性
C．小车碰到挡板时，木块上部受到了惯性力的作用而向前运动
D．木块底部受到摩擦力，很快停止运动，上部没有受摩擦力，由于惯性要继续运动
BD [惯性是物体的固有属性，惯性的大小与物体的运动状态无关，木块的上部与下部都有惯性，A错误；当小车被制动后，木块底部受到摩擦力，很快停止运动，上部没有受摩擦力，由于惯性要继续运动，最后木块倾倒，B、D正确；小车碰到挡板时，木块上部由于惯性继续前行才倾倒，不能说受到了惯性力的作用而向前运动，C错误。]
9．如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以有多种方案，方案一：一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端；方案二：手持球筒，使球与球筒一起下落敲击水平面，假设球筒与水平面碰后速度立即变为0，下列说法正确的是( )
A．方案一利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来
B．方案一利用球筒的惯性，使羽毛球从下端出来
C．方案二利用羽毛球受到的重力，使其从下端出来
D．方案二中球筒敲击水平面后速度变为0，其惯性随之消失
A [方案一中用力击打羽毛球筒的上端，球筒向下运动，利用羽毛球的惯性，使其从球筒上端出来，故A正确，B错误；方案二中球与球筒一起下落敲击水平面，球筒与水平面碰后速度立即变为0，利用羽毛球的惯性，使其从下端出来，故C错误；惯性是物体本身的属性，与速度无关，故D错误。]
10．如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，A的上表面水平，在A的上表面上放一光滑的小球B。劈形物体A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．无规则曲线
D．抛物线
B [小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零。当劈形物体A由静止释放，A沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，而小球又光滑，除竖直方向有力的作用外，其他方向上不受力，因为力是使物体运动状态改变的原因，故小球只能在竖直方向上运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条直线，即竖直向下的直线。故选B。]
11．(多选)在静止的列车上，有两个注满水的容器，容器中分别用细线系着铁球和乒乓球，在列车启动的过程中，小球所处状态表示正确的是(图中箭头表示启动方向)( )
A B C D
BD [因为列车由静止向右启动，铁球、乒乓球和水都有向右运动的趋势。但是，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，即速度增加慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度增加快，而且水和容器一起运动，所以列车启动时，铁球相对于容器向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对于容器向右运动，故B、D正确。]
12．(多选)如图所示，重球系于绳DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是( )
A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断
B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断
C．在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳先断
D．在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳先断
AC [在绳的A端缓慢增加拉力，重球受力如图所示，使得重球在足够的时间发生了微小的位移，以致CD绳的拉力
FT 2逐渐增大，这个过程进行缓慢，可以认为重球始终处于平衡状态，即FT 2＝FT1＋mg，随着FT1增大，FT 2也增大，且FT 2总是大于FT1，所以CD绳先被拉断，A项正确，B项错误；若在A端突然猛拉，因为重球质量很大，力的作用时间极短，由于惯性，重球向下的位移极小(可以看成运动状态未来得及改变)，以致CD绳的拉力几乎未增加，故AB绳先断，C项正确，D项错误。]
13．水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管，液体中有一气泡，水平静止时，气泡位于玻璃管中央，如图甲所示。一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪，一个沿车头方向，一个垂直于车头方向。某时刻，气泡位置如图乙所示，则此时关于火车运动的说法可能正确的是( )
A．加速行驶，且向左转弯
B．加速行驶，且向右转弯
C．减速行驶，且向左转弯
D．减速行驶，且向右转弯
B [由题意可知，水平静止或匀速直线运动时，气泡位于玻璃管中央，由题图乙可以看出：沿车头方向的水平仪气泡向车头方向移动，当火车加速时，气泡和液体由于惯性不会随火车立即加速，还会以原来的速度运动，相对火车向后运动，因为气泡密度小于液体密度，所以气泡在液体作用下就向前运动，故C、D错误；垂直于车头方向的装置中气泡处于右端，因原来火车做直线运动，气泡位于中心位置，当火车向右转弯时，气泡和液体由于惯性不会立即随火车右转，还会沿直线运动，所以气泡和液体就相对火车向左运动，因为气泡密度小于液体密度，所以气泡在液体的作用下相对中心位置向右运动，所以此时刻火车应是加速运动且向右转弯，故A错误，B正确。]
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