1、第四章 力与运动 第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律 1.古希腊哲学家亚里士多德根据一些经验认为力是_物体运动的原因.直到 17 世纪，意大利著名物理学家伽利略根据“理想实验”，打破了凭直觉得出的力是_物体运动的原因这一错误观点对人们的束缚.维持维持2.一切物体总会保持_状态或_状态，直到有_迫使它改变这种状态为止.匀速直线运动3.物体保持_的性质叫做惯性，惯性是物体的_，与物体的运动情况或受力情况无关.静止外力匀速直线运动状态或静止状态固有属性4.坐在小汽车前排的司机和乘客都要在胸前系上安全带，这主要是为了当下列哪种情况出现时，减轻可能对人造成的伤害(B.车速太慢D.紧急刹车)A.车速太
2、快C.突然启动答案：D5.下列说法正确的是()A.如果物体在运动，那么它受到的合力一定不为零B.力是使物体做变速运动的原因C.撤出作用力，运动物体最终总要停下来D.力只能改变物体运动速度的大小解析：物体做匀速直线运动时，所受合外力为零，选项 A错误；力是改变物体状态的原因，选项 B 正确；撤出作用力，物体不受外力，物体保持原来的运动状态不变，选项 C 错误；力能改变物体运动的状态，即改变速度的大小和方向，选项 D错误.答案：B知识点 1 伽利略的理想实验看图 4-1-1，讨论下列问题：原来的高度图 4-1-1(1)如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦，小
3、球将上升到_.(2)如果将斜面倾角变小，如图乙所示，小球在这个斜面上要达到原来的高度就要通过更长的路程.(3)继续减小斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而应_.以恒定的速率永远(4)伽利略的结论：力_维持物体运动的原因.运动下去不是1.伽利略理想实验表明：(1)一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度匀速直线运动下去.也就是说，力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因.(2)因为不可能消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长，所以这个实验是“理想实验”.2.伽利略的实验虽然是想象中的实验，但并不是脱离实际的主观臆想，而是建立在可靠的事实基
4、础之上，把实验与逻辑推理结合在一起得出来的.3.在自然科学的理论研究中，理想实验作为一种抽象思维的方法，可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示客观现象与过程之间的内在关系，并由此得出结论.4.不受外力的含义说明理想状态：不受外力.受到外力且合力为零.【例 1】关于伽利略的理想斜面实验，下列说法正确的是()A.完全是理想的，没有事实基础B.虽是理想推想，但我们实际可做到C.是以可靠事实为基础，将实验与逻辑推理相结合，更深刻地反映了自然规律D.以上说法都不对解析：伽利略理想实验，是以可靠事实为基础，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示自然规律，由于生活中不存在绝对光滑的物
5、体，所以我们无法验证.答案：C【触类旁通】1.(双选)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.只要接触面做得相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去B.这个实验实际上是永远无法做到的C.利用气垫导轨，就能使实验成功D.虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的解析：理想实验在实际情况下是永远不能实现的，其条件永远是理想化的，即使接触面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度，利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条件，仍然存在一定的摩擦力，只不过摩擦力很小而已.不过，理想实验是从实践中总
6、结、提炼、加工出来的，是建立在可靠的实验基础之上的，它能够由观察或实验的结果来检验.答案：BD知识点 2 牛顿第一定律探讨下列问题：(1)如图 4-1-2 所示，根据汽车中乘客出现的情况，可以判断，这辆汽车现在是如何运动的？图 4-1-2答案：汽车在减速(或者突然刹车).(2)火车在水平轨道上匀速行驶，小明站在一节车厢头，想道：“如果我不断地竖直向上跳，由于火车在前进，那我将会到达车厢尾去.”小明这一想法_实现，因为小明跳起后水平方向上_，水平方向运动的位移跟火车的位移_.不可能保持原来的状态相等1.牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.2.
7、意义(1)指出一切物体都具有惯性.(2)指出力是产生加速度的原因：力不是使物体运动或维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因.3.物体的运动状态的改变表现为速度的变化，而速度是矢量，可能是速度大小或者方向改变，或两者都改变.【例 2】(双选)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是()A.牛顿第一定律是实验定律，可以通过实验验证B.实际上不存在不受外力作用的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义C.牛顿第一定律说明运动不需要力来维持D.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因解析：牛顿第一定律是在可靠的事实基础上加以逻辑推理 而得出来的，不是实验定律，它反映的是物体在不受外力作用 下所遵循的运动规律
8、，由于自然界不受外力作用的物体是不存 在的，所以无法用实验去验证.但生活中“受到外力且合力为 零”和“不受外力作用”是等效的，所以牛顿第一定律仍具有 实际意义.牛顿第一定律揭示了力和运动的关系：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.答案：CD【触类旁通】2.(双选)下列现象中，体现了“力是改变物体运动状态的原因”的思想的是()A.树欲静而风不止B.行驶的汽车关闭发动机后逐渐停下来C.汽车在平直公路上匀速行驶D.用力推车而车不动解析：由于有力的作用，树由静到动，运动状态发生了改变；关闭发动机后，由于摩擦力的作用，汽车速度不断减小至停下来，运动状态发生了改变.所以本题应选 AB.
9、答案：AB【例 3】以下关于物体运动状态改变的说法中，正确的是()A.速度大小不变，运动状态就不变B.速度方向不变，运动状态就不变C.只有速度的大小和方向都改变了，才能说运动状态改变了D.只要速度的大小和方向其中任意一个变了，运动状态就发生了变化解析：所谓运动状态的改变就是指速度矢量的变化，可以是速度的大小变化，方向不变，可以是速度的方向变化，而大小不变，也可以是速度的大小和方向都发生变化.答案：D【触类旁通】3.(双选)下列几种情况中，哪一种物体的运动状态没有发生变化()A.物体做自由落体运动B.停在站台的火车C.运动员以恒定速率沿圆形跑道跑步D.物体在斜面上匀速滑下解析：运动状态不变指的是
10、速度的大小和方向均不变.A 选项中速度的大小增大了，C 选项中速度的方向改变了.所以本题 应选 BD.答案：BD知识点 3 惯性 情景一：如图 4-1-3 所示，往一个玻璃杯内盛半杯水，上面盖一块塑料薄板，板上放一个鸡蛋，用小棒猛击塑料板，塑料板飞出，鸡蛋则稳稳地落入杯中.图 4-1-3图 4-1-4情景二：如图 4-1-4 所示，小车上竖直放置一块木块，使木块与小车一起向右匀速直线运动.讨论：(1)情景一中，用小棒猛击塑料板，塑料板飞出，鸡蛋则_.(2)情景二中，当小车制动时，车上的木块会_倾倒.原因是木块上半部分保持原来的_状态.(3)物体保持原来的_ 状态或_ 状态的性质叫做惯性.落入怀
11、中匀速直线运动向右匀速直线运动静止1.惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性.2.惯性与物体受力的情况、运动情况及地理位置均无关.质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大.3.惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物 体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是 错误的.4.惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律.【例 4】(2012 年惠州测试)对下列现象解释正确的是()A.在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所以力是维持物体运动的原因B.向上抛出的物体由于惯性，所
12、以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小C.急刹车时，车上的乘客由于惯性一样大，所以都会向前倾倒D.质量大的物体运动状态不容易改变，是由于物体的质量大，惯性也就大的缘故解析：撤去拉力，车停止前进，是车受摩擦力的结果，A错误；向上抛出的物体，因重力作用，速度变小，但惯性不变，B 错误；急刹车时，车上的乘客都向前倾倒，是因为他们都有惯性，但不能得出他们的惯性大小关系，C 错误；物体的质量越大，惯性越大，运动状态越不容易改变.答案：D【触类旁通】4.下述说法中正确的是()A.汽车以更高速度行驶时具有更大的惯性B.物体静止时有惯性，一旦运动起来运动状态就发生改变，物体也就失去了惯性C
13、.在相同的外力作用下，获得加速度大的物体惯性小D.物体做匀速直线运动时具有惯性，但合外力不为零时惯性将消失解析：惯性是物体的固有属性，在经典力学框架下，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态或是否受力无关.在相同的外力作用下，运动状态越易改变惯性越小.答案：C有关惯性的解题技巧与方法1.涉及惯性问题的分析思路(1)明确研究物体原来的运动状态.(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，这部分的运动状态的变化情况，描述该部分运动状态时，一般以与其关联的物体作为参考系.(3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态，最后出现怎样的情况.2.关键点(1)一是物体具
14、有惯性，有维持原来的运动状态的性质.(2)二是力是改变物体运动状态的原因.(3)物体惯性的大小只与其质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，质量越小.3.物体的运动状态的变化的情况(1)速度的方向不变，只有大小改变.(2)速度的大小不变，只有方向改变.(3)速度大小和方向都改变.【例 5】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.列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的()ABCD解析：列车匀速运动时，水速等于车速，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，水相对于 车向前运动，所以水向前涌，液面形状和选项 C 一致.答案：C【触类旁通】5.如图所示，一个密闭的容器中充满水，里面有一个用线系住的乒乓球，球的一端固定在容器的底部，容器静止时，线在竖直方向上，当容器向左做匀加速直线运动时，容器中乒乓球相对于容器静止后所在的位置是下图中的()ABCD解析：容器向左匀加速运动，容器内的水和球由于惯性要 保持静止，由于水的密度大于球的密度，因此球被水挤向前方，正确答案为 A.答案：A