人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系1 牛顿第一定律精品课时作业

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系1 牛顿第一定律精品课时作业，共18页。试卷主要包含了 运动与力的关系”的历史认知，牛顿第一定律等内容，欢迎下载使用。

02
预习导学
课前研读课本，梳理基础知识：
一、 运动与力的关系”的历史认知
1.亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方.
2.伽利略的理想实验
(1)斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度.减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同.当第二个斜面放平，小球将永远运动下去.
(2)推理结论：力不是(填“是”或“不是”)维持物体运动的原因.
3.笛卡尔的观点：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，既不停下来也不偏离原来的方向.
二、牛顿第一定律
1．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．意义
(1)指出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，即力是产生加速度的原因．
(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律．
3．惯性
(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．
(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．与物体的运动情况和受力情况无关．
（二）即时练习：
【小试牛刀1】中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”．这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是( )
A．力是维持物体运动的原因 B．力是物体位移变化的原因
C．力是物体位置变化的原因 D．力是物体运动状态改变的原因
【答案】D.
【解析】由题意可知：“力，刑(形)之所以奋也”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快，即力起到了改变物体运动状态的作用，与力是改变物体运动状态的原因相接近，故D正确，A、B、C错误．
【小试牛刀2】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．“强努之末，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
【答案】A
【解析】A．力是改变物体运动状态的原因，故A正确；B．物体的惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；C．力不是维持物体运动的原因，故C错误；D．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。故选A。
【小试牛刀3】(多选)在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是( )
A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速
C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速
【答案】BD
【解析】原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车向左运动，突然加速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出。②原来小车向右运动，突然减速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故B、D正确。
03
探究提升
【问题探究1】伽利略的理想斜面实验
(1)事实:AB、BC是两个对接的斜面，让小球从M斜面上某高度处由静止滚下。小球将滚上BC斜面，所达到的高度略低于在AB上释放时的高度。
推理1：如果斜面光滑，小球将上升到原来择放时的高度.
推理2：减小右侧斜面的倾角(如BD、BE)，小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但这时它要运动得远些。
推理3：继续减小右侧斜面的倾角，最后变成水平面(如BF)，小球无法到达释放时的高度，将以恒定的速率永远运动下去。
（3）结论:物体的运动不需要力来维持。
总结：谈“理想”：①接触面不可能绝对光滑；②水平面不可能做得无限长.
谈“实验"：理论实验,非真实的科学实验。
谈“魅力”：伽利略"理想实验”的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特方法，在实验事实的基础上，进行合理外推。
【典型例题1】伽利略曾用如图甲所示的“理想实验”研究力与运动的关系，用图乙所示的实验研究自由落体运动．下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，完全没有摩擦阻力的斜面实际存在，因此该实验可实际完成
B．图甲实验中，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
C．图乙实验直接验证了自由落体运动的速度是均匀变化的
D．图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使运动时间变长，便于测量
【答案】D
【解析】A．图甲中，完全没有摩擦阻力的斜面实际不存在，因此该实验不可实际完成，A错误；B．图甲实验中，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，B错误；C．图乙实验做的是斜面实验，最后合理外推到竖直状态，间接验证了自由落体运动的速度是均匀变化的，C错误；D．图乙实验中，运用斜面“冲淡”了重力的作用，使物体运动的加速度减小，从而使运动时间变长，便于测量，D正确。故选D。
【典型例题2】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
【答案】D
【解析】A．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；
BC．惯性取决于物体的质量，质量不变惯性不变，与其他无关，故BC错误；D．油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡油板油也几乎不会涌动，故D正确。故选D。
【对点训练1】伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图（a）、（b）分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是（ ）
A．图（a）通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B．图（a）中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易
C．图（b）中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成
D．图（b）伽利略通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持
【答案】BD
【解析】AB．伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明，如果速度与时间成正比，那么位移与时间的二次方就成正比。由于当时用滴水法计时，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，运动相同位移所用时间长得多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上进行了合理外推，得出了正确结论，故A错误，B正确；C．完全没有摩擦阻力的斜面是不存在的，故C错误；D．伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持的结论，故D正确。故选BD。
【对点训练2】伽利略在研究自由落体运动时，设计了如图所示的斜面实验，下列关于这个实验的说法正确的是（ ）
A．伽利略认为小球沿斜面的运动是自由落体运动
B．伽利略让小球从斜面上滚下来用来“冲淡”重力
C．斜面倾角一定时，让小球从斜面上静止滚下，测得 SKIPIF 1 < 0 ，说明小球做匀变速运动
D．伽利略将实验和逻辑推理结合起来，推出自由落体运动是匀变速运动
【答案】BCD
【解析】A．伽利略认为小球沿斜面的运动是匀加速直线运动，A错误；B．伽利略时代测量时间的器材还不是很先进，因此伽利略让小球从斜面上滚下来是用来“冲淡”重力，以便延长小球运动的时间，减小时间的测量带来的实验误差，B正确；C．伽利略时代无法测量瞬时速度，所以不能通过探究速度随时间的变化规律来证明小球的运动是匀变速直线运动，而是通过测得 SKIPIF 1 < 0 ，说明小球做匀变速运动，C正确；D．将斜面实验的结果合理“外推”，说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动，D正确。故选BCD。
【问题探究2】对牛顿第一定律的理解与应用
1．牛顿第一定律：牛顿第一定律不是实验定律，它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论；物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件，其实际意义是物体受到的合外力为零．
2．惯性：惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大．
3．惯性的两种表现形式
(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来．
(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)．
【典型例题3】如图甲和乙，是踩香蕉皮摔倒和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的照片。下面是从物理的角度去解释这两种情境，其中正确的是（ ）
A．甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了原因
B．乙图中人和车摔倒是因为雨天路面太滑造成的
C．踩香蕉皮摔倒是因为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
【答案】C
【解析】AC．甲图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，而不是人惯性变小了的原因，故A错误，C正确；B．乙图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。而不是因为雨天路面太滑造成，故B错误。D．惯性只与物体的质量有关，与速度大小没有惯性，故D错误。故选C。
【典型例题4】2021 年 8 月 8 日，东京奥运会闭幕，中国运动健儿们取得了优异的成绩，如图 是他们在运动赛场上的一些运动场景。下列有关说法正确的是（ ）
A．甲图中举重运动员比赛时手上会抹些镁粉，这是为了减小手和杆之间的摩擦
B．乙图中乒乓球运动员把乒乓球用力击出，球的速度改变，说明力可以改变物体的运动状态
C．丙图中运动员赛跑冲过终点后，还会继续前行，这是因为运动员受到了惯性的作用
D．丁图中运动员游泳过程中，运动员手对水的作用力和水对手的作用力是一对平衡力
【答案】B
【解析】A．甲图中举重运动员比赛时手上会抹些镁粉，这是为了增大手和杆之间的摩擦，A错误；B．乙图中乒乓球运动员把乒乓球用力击出，球的速度改变，说明力可以改变物体的运动状态，B正确；C．丙图中运动员赛跑冲过终点后，还会继续前行，这是因为运动员受到了惯性的作用，表述错误，应该为运动员具有惯性，C错误；D．丁图中运动员游泳过程中，运动员手对水的作用力和水对手的作用力是一对作用力与反作用力，D错误。故选B。
【对点训练3】春秋时期齐国人的著作《考工记 SKIPIF 1 < 0 辀人篇》中有“劝登马力，马力既竭，辀 SKIPIF 1 < 0 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 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
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
【答案】C
【解析】惯性大小的唯一量度是质量，与速度无关，无物体是否受力无关，质量越大惯性越大，故ABD错误，C正确。故选C。
【对点训练4】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
【答案】D
【解析】AB．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AB错误；CD．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．
【问题探究3】惯性与质量
1.惯性物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。
惯性是牛顿第一定律的表现方式，“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态” 揭示了物体的一个固有属性--惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。
2.惯性的具体表现形式:物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。
(1)当物体不受外力或者所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变： 原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。例如，冰壶在冰面运动时，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变。
(2)当物体受到外力作用时，惯性表现为改变物体运动状态的难易程度,物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。例如，静止的篮球比静止的汽车更容易运动起来。
3.惯性的量度
(1)质量是物体惯性大小的唯一量度，等价于改变物体运动状态的难易程度。质量越大，惯性越大;惯性越大，运动状态越难改变。
(2)惯性与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素均无关。例如，同样一辆汽车,停在车库时与在高速公路上行驶时，运动状态、受力情况及所处位置均发生了变化，但质量不变，惯性就不变。
【典型例题5】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．物体随着“神舟十一号”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
【答案】C
【解析】ABD．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“神舟十一号”飞船进入太空，处于完全失重状态，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ABD错误；C．投掷出去的标枪是靠惯性向远处运动的，故C正确。故选C。
【典型例题6】质量分别为m1、m2的两个物体甲与乙放在表面光滑且足够长的木板上，随木板一起以水平向右的相同速度沿同一直线做匀速直线运动，当木板突然停止时，以下说法正确的是（ ）
A．若m1>m2，甲将与乙发生碰撞
B．若m1