2021学年第4节 牛顿第一定律课时训练

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一、牛顿第一定律
内容：一切物体在没有受到外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律也叫惯性定律
两个结论：力是改变物体运动状态的原因；物体的运动不需要力来维持
对牛顿第一定律的理解
牛顿第一定律的研究对象是“一切物体”，这里包括运动的物体和静止的物体
牛顿第一定律成立条件是“没有受到外力的作用”，即物体不受外力作用时的运动规律，它描述的是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受到的外力的合力为零时（受到平衡力的作用），其作用效果跟不受外力作用时相同，因此，我们可以把“没有受到力的作用”推广为“合力为零”
物体在没有受到外力作用的时候，是保持静止状态还是匀速直线运动状态，这要看物体的初始状态，若物体原来是运动的，在没有受到外力作用的时候，将保持匀速直线运动状态
二、惯性
定义：一切物体都有保持原有的速度大小和运动方向的性质，即惯性
惯性是物体本身具有的性质，是物体的固有属性，它不随外界条件及物体的运动状态的的改变而改变，一个物体在任何条件下，在任何状态下都具有惯性
惯性是一种性质，不是力，因此不能理解为“受到惯性作用”
物体的惯性的大小只与物体的质量有关。物体的质量越大，惯性越大，物体的惯性与运动速度等因素无关
惯性和惯性定律的区别
惯性是物体的固有属性，而惯性定律是物体的运动规律，惯性在任何情况下都存在，惯性定律是只有当物体不受外力作用时才遵守的规律
【例题精析】
例1．如图所示，货车内部用细线悬挂一个小球，在行驶过程中发现小球的细线摆角不同，下列关于货车运动情况的描述，正确的是（ ）
A．甲车在加速B．甲车在做匀速直线运动
C．乙车在刹车D．乙车在加速前进
例2．下列有关惯性的说法正确的是（ ）
A．小明没有推动静止的汽车，是由于汽车没有惯性
B．拍打衣服灰尘脱落，是由于灰尘有惯性
C．高速飞行的子弹穿入木头后静止，它的惯性就消失了
D．跳远运动员要助跑后起跳，是为了增大惯性
例3．自新型冠状病毒防控工作开展以来，全国多地启用无人机对公共场所进行空中巡视、空中喊话宣传等助力疫情的防控工作，有效降低了病毒传播。如图所示是无人机工作时的情景，下列分析正确的是（ ）
A．无人机在空中向上飞行时，相对于地面是静止的
B．无人机由静止变为向上运动，无人机的惯性会减小
C．加速、减速的无人机运动状态一定改变，但匀速圆周运动的无人机运动状态没有改变
D．无人机直立栖息在树枝上时，树枝对无人机的支持力和无人机对树枝的压力是一对相互作用力
例4．小丽学习惯性的知识后，在探究跳远成绩是否与地球自转有关的研究中，她查了相关资料，发现地球由西向东自转，如图，假如我们此时在进行立定跳远测试，关于跳远成绩与地球自转关系的分析正确的是（ ）
A．因为人惯性小，地球惯性大，所以向东跳成绩更好
B．如果地球在加速转动，人的惯性和地球的惯性都会变大
C．因为跳起后，地球会向东自转一段距离，所以向西跳更有利于提高成绩
D．因为人和地球都有惯性，且自转速度仍然相同，无论向哪跳对成绩都没有影响
例5．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程
（1）伽利略经过图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去。结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序 。（用字母表示）
（2）笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善：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直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？答： 。
（3）下列结论的得出，与得出“牛顿第一定律”的“研究方法”相同的是 。
A．欧姆定律
B．真空不能传声
C．并联电路的电流特点
例6．阅读下列短文后回答问题
一辆空车和一辆装满货物的车（两车的型号一样）。在相同牵引力的作用下由静止开始运动，空车的质量较小，在较短的时间内可以达到某一速度，运动状态容易改变；装满货物的车质量较大，在较长的时间内才能达到相同的速度，运动状态难改变。质量小的物体，运动状态容易改变。我们说它的惯性小；质量大的物体，运动状志难改变，我们说它的惯性大。
惯性的大小在实际生活中经常要考虑到，当我们要求物体的运动状态容易改变时，应该尽可能减小物体的质量来减小物体的惯性；相反，当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量来增大物体的惯性。
汽车安全带是用于保护驾乘人员安全的装置，如图甲。安全带结构般由软带、卷带装置等部分组成。汽车正常行驶时，卷带装置中的卷收器借助如图乙所示的弹簧，使软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛。当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，安全带能在人尚未移动时拉紧软带，将乘员紧紧地绑在座椅上，待冲击力峰值过去时，适当放松安全带，避免因拉力过大造成二次伤害，同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使软带固定在某一个位置上，有效保护乘员的安全。
（1）阅读上述文章可以得到的结论是：物体的惯性大小与物体的 有关。
（2）歼击机在战斗前要抛掉副油箱，是为了通过减小飞机的 来减小飞机的惯性，使自身的 更容易改变，以提高歼击机的灵活性。
（3）发生碰撞时，安全带对人的拉力随时间变化的图象是 （单选）
【巩固提高】
一．选择题（共7小题）
1．水平放置的密闭玻璃管内充有水，如图所示，当玻璃管突然沿水平方向向左运动时，水中的气泡将（ ）
A．向右运动B．向左运动C．保持不动D．无法判断
2．实施代号为“奥德赛黎明”的军事打击。如图，若从一架沿水平方向匀速飞行的飞机上先后落下三颗炸弹，不计空气阻力，在炸弹未落地之前，站在地面上的人看到飞机和三颗炸弹的运动情况是（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示为足球射向球门过程中的运动轨迹，下列说法中正确的是（ ）
A．足球在空中运动过程中，运动状态不变
B．足球在空中运动过程中，不受重力作用
C．足球在空中能够继续运动是由于具有惯性
D．足球在空中能够继续运动是由于受到踢力
4．同学们到科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“∩”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中，小球能落回小孔是因为（ ）
A．小球在空中运动的过程中受到了水平向前的力
B．小球在空中运动的过程中受到了斜向下的力
C．由于惯性，小球在空中运动的过程中没有受到重力
D．由于惯性，小球在水平方向保持与火车相同的速度
5．如图所示为掷出的实心球的运动轨迹，若当实心球在最高点时所受的外力全部消失，实心球将（ ）
A．保持静止状态
B．向上做匀速直线运动
C．水平向右做匀速直线运动
D．竖直向下做加速直线运动
6．忽略空气阻力，抛出的小球在空中运动轨迹如图所示，下列有关抛出后小球的说法正确的是（ ）
A．小球在空中运动过程中没有受到力的作用
B．小球在空中没受到手给的推力，运动状态不发生改变
C．从运动轨迹可知小球在空中运动状态在发生改变
D．小球受到手给的推力作用，运动状态发生改变
7．如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别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（以小车为参照物）（ ）
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
二．多选题（共1小题）
8．2020年2月15日，短道速滑世界杯混合接力赛中国队摘得金牌，比赛中运动员过弯道的情景如图所示，过弯道过程中对运动员的分析正确的是（ ）
A．以看台为参照物运动员静止
B．运动员的运动状态不变
C．运动员的惯性不变
D．蹬冰面的同时冰面给运动员作用力
三．填空题（共4小题）
9．超速和超载是造成重大交通事故的主要原因，当汽车 时（选填“超速”或“超载”），它的惯性将变大。在一辆行驶的汽车车厢里其顶壁上挂着一个小球，当出现了如图所示的情景时，汽车在向右做 运动（选填“加速”、“匀速”或“减速”）。
10．如图是某市高速公路发生一起交通事故，两辆同向行驶的汽车发生“追尾”，虽然B车驾驶员紧急刹车，仍撞击了A车。
（1）小明根据物理知识解释“追尾”原因：虽然B车驾驶员紧急刹车，但由于汽车具有 ，不能立即停止，因此仍然发生了撞击事故。
（2）小红认为：由于是B车撞击A车，且A车损坏更严重，因此撞击发生时，一定是B车对A车的作用力先发生，且比A车对B车作用力更大。
你认为小红的解释是否合理，并说明理由： ；理由： 。
11．一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上的A处有个小球。若车箱中的旅客突然发现小球沿如图（俯视图）中的虚线从A点运动到B点，判断列车在 （选填“匀速”、“加速”或“减速”）行驶中，并且向 （选填“东”、“南”、“西”或“北”）转弯。
12．如图1所示，盛有水的烧杯随小车一起水平向右做 （选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动；若此时小车突然刹车减速，烧杯中的水面应是图 （选填“2”或“3”）的形状，作出上述判断的依据是 （选填“水”或“烧杯”）具有惯性。
四．综合能力题（共1小题）
13．阅读短文，回答问题。
第一艘国产航母﹣﹣山东舰
2019年12月17日，中国首艘国产航母山东舰正式列装服役，标志着我国海军正式迈入了双航母时代。山东舰一直被称为首艘国产航母，不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母，更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料，如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等，都是我国独立自主研发的，完全没有依赖进口，并且拥有完全自主产权，百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备，其中舰载机是航母战斗力的核心，舰载机可以在航母上起飞、着落，执行各种军事任务。
（1）舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，这个过程中，舰载机上飞行员的惯性 （选填“发生”或“不发生”）变化。舰载机机身表面采用的复合材料受力不易形变，说明该材料的 较大。
（2）下列说法正确的是 。
A．舰载机在航母上着落时，舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力
B．航母航行时，使航母前进的力的施力物体是空气
C．舰载机着落在航母甲板上，航母甲板不发生形变
D．航母沿直线匀速航行，停在水平甲板上的舰载机不受甲板对它的摩擦力
（3）航母的舰体呈流线型，目的是为了 。如果航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比，当航母以最高航速54km/h匀速航行时受到的阻力是9×105N，则当航母以10m/s的速度匀速航行时受到的阻力为 N。
（4）某次训练中，从水平匀速飞行的飞机上间隔相等的时间自由释放三个物体，不考虑空气阻力，站在航母上的人看到这些物体在空中的排列队形是 （选填“竖直”或“倾斜”）的，相邻两个物体间距离 （选填“相等”或“不相等”）。
（5）为庆祝“山东舰”列装服役，各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火，其特点是不会爆炸，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重6倍的恒定的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火受到的最大阻力为 N，焰火能够达到的最大速度为 。（火药的质量不计，g取10N/kg）
五．解答题（共5小题）
14．如图所示的实验中，在小车上竖放一木块。
（1）当突然向右拉动小车时，你看到的现象是 。
（2）当向右匀速运动的小车突然停下时，你看到的现象是 。
（3）若小车的上表面光滑，则第（2）次实验中，当小车突然停下来时，请你猜想一个合理的现象是 。
15．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回地面，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究方法。
（1）研究中牛顿基于的可靠事实是
（2）根据以上资料和牛顿的“大炮”草图，推测牛顿当年的重要结论是 。
（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 。
16．材料阅读
物体的惯性
一辆空车和一辆装满货物的车，在相同的牵引力的作用下由静止开始运动，空车的质量小，在较短的时间内可以达到某一速度，运动状态容易改变。装满货物的车，质量大，要在较长的时间内才能达到相同的速度，运动状态难改变。质量小的物体，运动状态容易改变，我们说它的惯性小。质量大的物体，运动状态难改变，我们说它的惯性大。
惯性的大小在实际中是经常要加以考虑的。当我们要求物体的运动状态容易改变时，应该尽可能减小物体的质量来减小物体的惯性。相反，当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量来增大物体的惯性。
通过上述阅读，请你回答以下问题：
（1）阅读上述文章可以得到的结论是：物体的惯性与物体的 有关。
（2）请你解释一下：为什么歼击机在战斗前要抛掉副油箱？
答：歼击机在战斗前要抛掉副油箱，是为了减小飞机的 来减小飞机的 ，使自身的 容易改变，以提高歼击机的灵活性。
（3）请你注意：在本文第一自然段的叙述中较好的体现了“控制变量”这种研究方法，这一自然段所控制是：两车受到的 相同和两车的 改变相同。
17．如图所示，挡板放在小车上一起在向左做匀速直线运动，若某一时刻小车突然刹车
（1）挡板怎么运动？
（2）若小车与挡板的接触面是光滑的，则挡板怎么运动？
18．阅读下列材料，按要求回答问题。
空心锤子
在生产、生活和科学实验中，我们常常要用到锤子。如在墙上钉钉子时，我们用锤子反复击打钉子，钉子便进入墙里。但是，在宇宙空间，当宇航员用锤子敲击物体时，锤子给物体一个作用力，物体受力运动的同时，人和锤子也会向背离被击物体的方向运动，并且敲击时的作用力越大，人和锤子就会被弹得越远，根本无法进行再次敲击。
怎样解决这一问题呢？
科学家把宇航员用的锤子设计成空心的，并在里面装入一定量的钢砂。当手握锤子敲击物体时，锤头会把受到的反作用力传给钢砂，使原来处于相对静止的钢砂运动起来。钢砂运动产生的相互摩擦克服了此状态下的反作用力，同时产生热量，减慢了锤子的运动，使锤子不会反跳起来。由此攻克了在宇宙空间不能用锤子反复敲击物体的难题。
（1）用锤子击打钉子时，钉子由于 而发声。而宇航员在太空敲击物体时，却听不到声音，这是由于 不能传声；
（2）文中叙述到物体受力运动的同时，人和锤子也会反向运动，这说明物体间 。锤子离开物体后，仍能继续运动，是由于锤子具有 ；
（3）请在原文用横线画出介绍空心锤中装入钢砂“使锤子不会反跳起来”本质原因的文字。