高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5章 牛顿运动定律第1节 牛顿第一运动定律优秀当堂达标检测题
展开考点1:对牛顿第一定律的理解
1.明确了惯性概念
定律的前半部分内容“一切物体总保持静止或匀速直线运动状态”,揭示了所有物体普遍具有的一种属性——惯性,即物体保持静止状态或匀速直线运动状态,是本质属性,不需要条件.一切物体在任何情况下都具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质.因此,牛顿第一定律又叫惯性定律.
2.明确了力的作用效果
定律的后半部分内容“除非有外力迫使它改变这种状态”,说明了力的作用效果可以改变物体的运动状态.定律中明确指出力可以改变物体的运动状态.
3.揭示了力和运动的关系
牛顿第一定律指出物体不受外力时的运动规律,定律描述的只是一种理想状态,而实际中物体不受外力作用的情况是不存在的,当物体所受到的合外力为零时,其效果跟不受外力的作用效果相同.力与运动的关系:运动不需要力维持,但运动状态的改变离不开力的作用.
【例1】 下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是实验定律
B.牛顿第一定律只是提出了惯性的概念
C.牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时,物体将处于静止状态
D.牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律,又提出了力是改变物体运动状态的原因
【分析】 解答本题时应注意以下三点:
(1)牛顿第一定律和惯性的区别.
(2)力和运动的关系.
(3)力和运动状态变化的关系.
【解析】D 牛顿第一定律不是实验定律,A错误;牛顿第一定律提出了惯性的概念,同时又指出了物体运动状态改变的原因,B错误;牛顿第一定律提出了物体不受外力作用时,物体将处于静止状态或匀速直线运动状态,所以C错误;综上所述,选项D是正确的.
【技巧与方法】
牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态——总保持匀速直线运动或静止状态,同时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.分析此类问题时要注意牛顿第一定律与惯性的区别.
【针对训练】
1.根据牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落到车厢原来的位置
B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
【解析】C 依据牛顿第一定律可知,人竖直跳起离开车厢瞬间,人与车在水平方向上的速度相同.如果车子静止或做匀速直线运动,则人都将落回原地;如果车加速前进,则在相同时间内人的水平位移比车子的水平位移小,故人会落在起跳点的后方;反之,如果车子减速前进,则在相同时间内人的水平位移将比车子的水平水平位移大,故人会落在起跳点的前方,故C正确.
2.如图所示,一个劈形物体M放在固定的粗糙斜面上,劈形物体上表面水平,在劈形物体的上表面上放一光滑的小球m,劈形物体沿斜面从静止开始下滑,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,其轨迹无法确定
D.抛物线
【解析】B 小球光滑,因此在水平方向上不受力,由牛顿第一定律可知,水平方向的运动状态不变,总是处于静止状态;当劈形物体沿斜面下滑时,小球将竖直向下运动,直到碰到斜面以前,一直竖直向下运动.因此,小球在碰到斜面前的运动轨迹是竖直向下的直线,故B正确.
考点2: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.惯性与力的关系
(1)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.
(2)力是改变物体运动状态的原因,惯性是维持物体运动状态的原因.力越大,运动状态改变越快;惯性越大,运动状态越难改变.
(3)惯性与物体的受力情况无关.
3.惯性与速度的关系
(1)惯性与运动状态无关,不论物体是处于怎样的运动状态,惯性总是存在的,当物体静止时,它一直“想”保持这种静止状态;当物体运动时,它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动.
(2)一切物体都有惯性,和物体是否有速度及速度的大小均无关.
4.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.
【例2】 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
【解析】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均错误;由图可知摆锤向右摆动,可知摆锤具有水平向左的加速度,故汽车加速度向左,汽车可能向左加速或向右减速,故C正确,D错误.
【技巧与方法】
利用惯性解释现象的方法
明确研究的物体原来处于怎样的运动状态.
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,这一部分的运动状态的变化情况.
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.
【针对训练】
3.(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
【解析】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.
4.下列现象中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
【解析】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.
考点达标
一、选择题(本题共7小题,每小题6分,共42分)
1.关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是 ( )
A.完全是理想的,没有事实为基础
B.利用气垫导轨,就能使实验成功
C.是以可靠事实为基础,经科学抽象,深刻反映自然规律的
D.该实验说明力是改变物体运动状态的原因
【解析】C 伽利略的推论是不能用实验证明的,这是因为物体完全不受外力的作用实际上是不可能的,物体不受阻力的条件也是无法实现的.但是随着现代科学技术的进步,可以将摩擦阻力减小到很小,例如可以用气垫导轨实验近似地验证.伽利略理想实验仅仅说明了物体的运动不需要力来维持.故C正确.
2.关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体的速度不断增大,表示物体必受外力作用
B.物体向着某个方向运动,则在这个方向上必受力的作用
C.物体的速度大小不变,则其所受的合外力必为零
D.物体处于平衡状态,则该物体必不受外力作用
【解析】A 当物体速度增大时,运动状态发生了变化,而力是改变运动状态的原因,故物体必受外力作用,A正确;物体向某个方向运动,可以不在此方向上受力的作用,故B错误;当物体的速度大小不变时,其速度方向可能发生变化,即运动状态可能变化,合外力不一定为零,故C错误;物体处于平衡状态时,所受合外力为零,并不是物体不受外力的作用,故D错误.
3.如图所示为月球车示意图,当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时,下列判断正确的是 ( )
A.在地面运动时的惯性较大
B.在月面运动时的惯性较大
C.在地面和月面惯性一样大
D.在地面运动时的质量较大
【解析】C 惯性的大小仅与物体的质量有关,与物体的运动状态无关,所以当该月球车分别在地面和月面时的惯性是一样大的,A、B错误,C正确;质量是物体的固有属性,是不变的,D错误.
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
【解析】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.如图是我国自主研发的新型军用飞机歼20,具有隐身功能,其性能直逼美国的最新型战机F22,引起举世震惊.据有关专家分析,歼20比我国原来的战机歼10性能会更强,除具有隐身功能以外,全机空重及最大起飞重量、作战半径、飞行速度、续航能力、最大载弹量、电子设备等都有大幅度提高.有同学根据网络信息作出如下判断,其中正确的是( )
A.空载时歼20战机比歼10战机的惯性小
B.飞机在战斗时会抛掉副油箱这样会提高战斗的灵活性
C.歼20战机比歼10战机有更大的飞行速度,说明歼20战机惯性更小
D.歼20战机的作战半径比歼10的作战半径大,说明歼20的惯性更小
【解析】B 物体的惯性的大小只取决于物体的质量,由此可知C、D项错误;空载时歼20的质量要比歼10的质量大,故空载时歼20战机比歼10战机会有更大的惯性,由此可知A错误;飞机在战斗时会抛掉副油箱,这样会减小飞机质量,提高战斗的灵活性,B正确.
6.(多选)如图所示,正在行驶的火车车厢内,有一人相对车厢静止释放一小球,则小球( )
A.可能落在A处 B.可能落在B处
C.可能落在C处 D.以上都不可能
【解析】ABC 正在行驶的火车怎样运动未知,可能加速、匀速、减速,所以小球落在A、B、C处都有可能.故选项A、B、C正确.
7.(多选)如图所示,一向右运动的车厢顶上悬挂两小球M与N,它们只能在图示平面内摆动,某一瞬间出现图示情景,由此可知车厢的运动及两小球相对车厢运动的可能情况是( )
A.车厢做匀速直线运动,M在摆动,N静止
B.车厢做匀速直线运动,M在摆动,N也摆动
C.车厢做匀速直线运动,M静止,N在摆动
D.车厢做匀速直线运动,M静止,N也静止
【解析】AB 由牛顿第一定律知,当车厢做匀速直线运动时,相对于车厢静止的小球,其悬线应在竖直方向上,故M球一定不能在图示情况下相对于车厢静止,说明M正在摆动;而N既有可能相对于车厢静止,也有可能相对于车厢摆动恰好到达图示位置,A、B正确,C、D错误.
二、非选择题
8.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.
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