常考实验03 验证牛顿第一定律的实验--【物理实验】2025年中考物理二轮复习必考实验专项精练

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一、选择题
1. （2024湖南）如图所示，探究“阻力对物体运动的影响”实验中，保持同一小车每次从斜面同一高度由静止滑下，只改变水平木板表面的粗糙程度，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 小车在水平木板上运动过程中只受摩擦力的作用
B. 小车在粗糙程度不同的水平木板表面滑行的距离相同
C. 水平木板表面越粗糙，该小车在水平木板上运动时所受的摩擦力越大
D. 该实验能直接验证当物体受到的阻力为零时，物体将一直做匀速直线运动
【答案】C
【解析】A．不计空气阻力，小车在水平木板上运动过程中，在竖直方向受到重力和支持力，在水平方向只受摩擦力的作用，故A错误；
B．小车在粗糙程度越大的水平木板表面滑行时，受到的阻力越大，运动速度减小的越快，小车滑行的距离越小，故B错误；
C．小车在水平木板上运动时，对水平木板的压力一定，因此水平木板表面越粗糙，所受的摩擦力越大，故C正确；
D．由于绝对光滑的水平面是不存在的，因此该实验不能直接验证当物体受到的阻力为零时，物体将一直做匀速直线运动，而是根据科学推理得出的，故D错误。
故选C。
二、填空题
1. （2020无锡）如图所示，在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中。
(1)需将小车从斜面的同一位置由静止释放，以保证小车到达水平面时的______相同。
(2)让小车先后在铺有锦布、木板和玻璃板的水平面上滑行，最后所停的位置分别如图中的小旗1、2、3所示。由此可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程______；我们可以通过小车所受阻力减小时其运动路程变化的趋势，推理出阻力减小到零时，运动的小车将______。
【答案】 (1)速度 (2)越远 (3)匀速直线运动
【解析】实验中每次均让小车从斜面的同一位置由静止释，是为了使小车运动到斜面底端时的速度相等。
让小车先后在铺有锦布、木板和玻璃板的水平面上滑行，小车通过的距离不同，由实验知：接触面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。
如果运动的小车不受力时，根据牛顿第一定律可知，小车的运动状态将不会改变，则它将做匀速直线运动。
三、实验探究题
1. 在“探究阻力对物体运动的影响”实验中，实验装置如图所示。

（1）实验过程中，让同一小车从同一斜面、同一高度由静止滑下，其目的是使小车进入水平面时的______相同；
（2）让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动，最终小车静止时的位置如图所示，可观察到小车在______表面滑行的距离最远，由此可得出：小车受到的阻力越______，速度减小越慢。进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持______运动状态；
（3）冰雪天气路面湿滑，阻力较小，结合该实验结论，开车时应______才能保证行驶安全（写出一个合理答案即可）。
【答案】 （1）速度 （2） 木板 小 匀速直线 （3）减速慢行
【解析】（1）实验中，为了使小车到达水平面时速度相同，让小车在同一斜面上从同一高度由静止滑下。
（2）在不同材料的表面上，小车滑行的距离是不同的，在表面光滑的木板上滑行的距离最长，在最粗糙的毛巾上滑行的距离最短，可见小车在毛巾上运动受到的摩擦力最大，在木板上运动受到的摩擦力最小，以上实验表明：小车受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动的距离越远；进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持匀速直线运动状态。
（3）雪天气路面湿滑，阻力较小，开车时应减速慢行才能保证行驶安全，否则刹车时汽车运动的距离较大，容易发生追尾事故。
2. （2022梧州）小芋利用如图所示的装置，探究在水平面上阻力对物体运动的影响。
（1）实验中需要小车每次从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，目的是使小车到达斜面底端时的 ___________相同；
（2）小芊多次实验分析论证得出：小车受到的阻力越小，速度减小得越 ___________，运动得越远。并进一步推测：若水平面完全光滑且足够长，小车将一直做 ___________，表明物体的运动 ___________（选填“需要”或“不需要”）力来维持；
（3）从能量转化的角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功 ___________（选填“在毛巾上更多”、“在棉布上更多”、“在木板上更多”或“三次一样多”）；
（4）小芋思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，假设受到的力全部消失，自己将处于怎样的运动状态呢？你认为下列选项中正确的是 ___________（图中的黑点表示小芊）
（5）小芊想测出小车在毛巾表面运动时所受阻力的大小，请你利用合适的实验器材，帮她写出实验步骤：___________。
【答案】 （1）速度 （2）慢 匀速直线运动 不需要 （3）三次一样多 （4） D （5）见解析
【解析】（1）该实验要比较的是小车在阻力不同的水平面上滑行的距离，这样就要求我们控制初速度相同，而让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，可以保证每次到达水平面时的初速度相同。
（2）从上述实验中，小车在毛巾运动的近些，在木板上运动得远，而毛巾对小车的阻力较大，木板对小车的阻力较小，故可以得出结论是：平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。如果运动的物体不受力，那么它的速度不发生改变，即它将做匀速直线运动，同时也表明物体的运动不需要力来维持。
（3）在上述两次实验中，小车的动能都用来克服摩擦力做功了，小车的动能转化为内能，由于小车质量和初速度相同，所以三次实验的初动能相同，克服摩擦力做的功也相同。
（4）当秋千荡到最高点时，此时动能为零，则速度为零，此时处于静止状态，如果此时所有的力均消失，小芋将保持静止状态不变，故D符合题意。故选D。
（5）用到的实验器材有：木块、毛巾、弹簧测力计。实验步骤为：用弹簧测力计拉木块在毛巾上做匀速直线运动，木块处于平衡状态，由平衡条件可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数，故可测出小车在毛巾表面运动时所受阻力的大小。
3. （2022湖南株洲）在研究“阻力对物体运动的影响”实验中，可供使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾、天平和小车。
（1）在上述器材中，不需要用到的器材有______。
（2）固定斜面，分别将小车从斜面上______（填“同一”或“不同”）高度由静止释放。
（3）如图描述了先后两次实验中所呈现的现象，根据实验现象可作出如下科学推理：若没有阻力，则运动的小车将在水平面上______（填“静止”或“匀速直线运动”）。伽利略运用“实验+科学推理”的方法，揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质。
（4）设实验中运动的小车在棉布上克服阻力做功为W1，在木板上克服阻力做功为W2，则W1______W2（填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】 （1）天平 （2）同一 （3）匀速直线运动 （4）等于
【解析】（1）本实验通过比较小车在水平面上运动的距离的大小来比较阻力对物体运动的影响，不需要测量物体的质量，所以天平不需要。
（2）要研究小车在水平面上滑行的距离，必须控制小车的初速度相同，即让小车从斜面的同一高度滑下。
（3）由图可知，小车在棉布表面上滑行的距离较近，在水平木板表面滑行的距离较远，说明小车受到的阻力越小，运动的距离越远，进一步推理可得：若没有阻力，运动小车的运动状态不变，即做匀速直线运动。
（4）因小车达到水平面时初速度相同，则小车最初的动能相同，最终速度为，小车的动能全部转化为内能，减小的动能等于克服阻力做的功，所以，小车在棉布上克服阻力做功和在木板上克服阻力做功相等，即
4. （2022四川内江）为探究“力与运动的关系”，设计了如图所示的斜面实验，让小车从斜面滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。
（1）实验中，让同一小车从同一斜面的相同位置由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的______相同；小车到达水平面的初始动能是由______势能转化而来的；
（2）比较甲、乙、丙三次实验，发现：水平面阻力越小，小车滑行的距离就越______（选填“远”或“近”）；进一步推理得出：如果水平面绝对光滑，物体受到的阻力为零，则物体将在水平面上做______（选填“匀速”或“变速”）直线运动。
【答案】 （1）速度 重力 （2）远 匀速
【解析】（1）高度不同，小车的起始的速度不同，到达水平面时速度不同，故让同一小车从同一斜面的相同位置由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的速度相同；小车到达水平面时，高度降低，重力势能减小，动能增大，故重力势能转化为小车的动能。
（2）如图所示，接触面越来越光滑，阻力越来越小，小车滑行的距离也越来越远；如果水平面绝对光滑，物体受到的阻力为零，小车的速度将不变减小，将保持原来的速度一直做匀速直线运动。
5.（2020牡丹江鸡西）如图是研究牛顿第一定律的实验。
请回答：
(1)三次实验中让小车从斜面同一高度由静止开始滑下，是为了使它在平面上开始运动的速度______；
(2)实验为了让小车受到不同的阻力，采用的做法是______；
(3)实验结论是：平面越光滑，小车受到的摩擦力越______，速度减小得越______；
(4)根据实验结论，可推理得出：运动的小车如果所受的阻力为零，小车将做______运动；
(5)可见力不是使物体运动的原因，而是改变物体______的原因；
(6)牛顿第一定律是建立在______（填序号）。
A．日常生活经验的基础上 B．科学家猜想的基础上
C．直接实验结果的基础上 D．实验和科学推理相结合的基础上
【答案】 (1)相同 (2)改变水平地面的粗糙程度 (3)小 慢 (4) 匀速直线 (5) 运动状态 (6) D
【解析】(1)采用控制变量法开展实验，在三次实验中让小车从斜面同一高度由静止开始滑下，是为了使它在平面上开始运动的速度相同。
(2)如图所示，实验为了让小车受到不同的阻力，采用的做法是改变水平地面的粗糙程度。
(3)滑动摩擦力与压力、接触面粗糙度有关，实验结论是：平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，速度减小得越慢。
(4)根据实验结论，根据牛顿第一定律可推理得出：运动的小车如果所受的阻力为零，小车将做匀速直线运动。
(5)由实验可知，力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
(6)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，而不是直接通过日常生活经验或实验得出的，更不是科学家猜想出来的，故D符合题意。
6. 小明采用如图所示的实验装置，探究“阻力对物体运动的影响”，每次让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，观察小车在粗糙程度不同的水平面上滑行的距离∶
(1)每次让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，这样做的目的是∶______
(2)分析实验现象可知，小车在水平面上运动速度的减小是因为受到_____的作用；通过对实验现象的分析，推理可知∶如果运动的物体受到的阻力为零时，它的运动状态将会_____｡在初中物理学习中，运用科学推理法的实验还有∶_______｡
【答案】 (1)使小车到达水平面时的初速度相同 (2)阻力 (3)不变 探究真空不能传声的实验
【解析】(1)在三次实验中，让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，这样做的目的是使小车到达水平面时的初速度相同。
(2)由题知，实验中通过改变水平面的粗糙程度改变小车在水平面上受到的阻力大小，车在水平面上运动速度的减小。
根据实验现象知：木板上小车受到的阻力更小，则小车运动的距离更远，速度减小的更慢；推理可得：若小车运动中不受任何阻力，它将保持恒定的速度永远运动下去，即做匀速直线运动，它的运动状态将会不变；这用到了科学推理法，在研究真空不能传声的实验中也用到了此方法。
7. 在“探究阻力对物体运动的影响”实验中，实验装置如图所示。

（1）实验过程中，让同一小车从同一斜面、同一高度由静止滑下，其目的是使小车进入水平面时的______相同；
（2）让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动，最终小车静止时的位置如图所示，可观察到小车在______表面滑行的距离最远，由此可得出：小车受到的阻力越______，速度减小越慢。进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持______运动状态；
（3）冰雪天气路面湿滑，阻力较小，结合该实验结论，开车时应______才能保证行驶安全（写出一个合理答案即可）。
【答案】 （1）速度 （2） 木板 小 匀速直线 （3）减速慢行
【解析】（1）实验中，为了使小车到达水平面时速度相同，让小车在同一斜面上从同一高度由静止滑下。
（2）在不同材料的表面上，小车滑行的距离是不同的，在表面光滑的木板上滑行的距离最长，在最粗糙的毛巾上滑行的距离最短，可见小车在毛巾上运动受到的摩擦力最大，在木板上运动受到的摩擦力最小，以上实验表明：小车受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动的距离越远；进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持匀速直线运动状态。
（3）雪天气路面湿滑，阻力较小，开车时应减速慢行才能保证行驶安全，否则刹车时汽车运动的距离较大，容易发生追尾事故。
8. （2023湖北鄂州）在学习牛顿第一定律时，同学们分组进行了“探究阻力对物体运动的影响”实验，如图所示。

（1）实验中每次都使同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时具有相同的___________；
（2）按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的内容见下表：
同学们分析表中内容，得到的实验结论是：在其他条件相同时，小车受到的阻力越小，运动的距离越远；进一步推理得出的结论是：不受阻力作用时，运动的小车将___________；
（3）上述实验除了用到实验推理的方法外，还用到了控制变量法和___________法。
【答案】 （1）速度 （2）做匀速直线运动 （3） 转换
【解析】（1）探究阻力对物体运动的影响实验时，应控制速度相同，改变接触面粗糙程度，所以使同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时速度相同。
（2）通过实验发现，在其他条件相同时，小车受到的阻力越小，运动的距离越远，所以可以进一步推理，小车在不受阻力作用时，将保持原来的运动状态，做匀速直线运动。
（3）实验中通过改变接触面的材料来改变小车受到的阻力大小，所以还运用了转换法。
9. 在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车每次从斜面顶端处由静止自由滑下，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离，结果记录在下表中。
（1）每次实验均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，自的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小__________（选填：“相等”或“不相等”）；本实验是通过观察小车在水平面上运动的距离来判断阻力对物体运动的影响，这种研究问题的方法叫__________法；
（2）第三次实验中，小车在水平木板上滑行后，停下来的位置如图所示，读出小车在木板上滑行的距离并填写在上面表中相应空格处__________；
（3）分析表中内容可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，前进的距离就越__________。
【答案】 （1）相等 转换 （2）32.50 （3）远
【解析】（1）每次实验均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，由于斜面的状况和小车的状况不变，小车每次到达水平面时的速度大小相等，满足控制变量法的要求。
实验通过观察小车在水平面上运动的距离来判断阻力对物体运动的影响，小车运动的越远，说明阻力越小，这种研究问题的方法叫转换法，把看不到的阻力大小转换为看得到的运动距离。
（2）小车有一定的长度，可以读车头对应的刻度变化，也可以读车尾对应的刻度变化；小车的车尾从零刻度开始运动，静止时车尾到达32.50cm，所以小车运动的距离是32.50cm。
（3）由表中数据可知，接触面的粗糙程度影响摩擦力的大小，接触面越光滑，摩擦力就越小，小车受到的阻力越小，小车运动的距离越远。
10. 小舟骑自行车时发现猛踩脚踏板提升车速后，车子能滑行的距离比不踩时远，车子在较光滑路面上滑行的距离比粗糙的路面上滑行要远。基于上述生活经验，小舟想影响物体运动的因素有哪些呢？他进行如下研究，装置如图。
【建立猜想】①……；②物体运动可能与阻力大小有关
【设计方案】
方案一：在水平木板上不铺材料，让小车从斜面的不同高度由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离。
方案二：在水平木板上分别铺上毛巾、棉布和不铺材料，让小车从斜面顶端由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离。
【交流反思】
（1）方案一的设计，小舟基于的猜想是___________。
（2）方案二中观察到小车在毛巾表面滑行距离最近，木板表面最远，由此现象可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。进一步推理可得，不受阻力的小车将___________。
（3）很多运动项目都需要助跑，如跳远、跳高、标枪等，目是提高成绩，其原因是___________。
【答案】 （1）物体运动可能与速度大小有关 （2）永远运动下去 （3）助跑能获得更快的速度（或助跑能获得更大的动能）
【解析】（1）让小车从斜面的不同高度由静止开始滑下，则小车到水平面时候的速度不相同，小车在水平面上运动的距离也会不同，所以小舟的猜想是物体运动可能与速度大小有关。
（2）小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。所以当不受阻力的时候，小车不再减小速度，小车将永远运动下去。
（3）助跑会增大动能，将更多的动能转化为其他形式的能来提高成绩。
11.在一次物理兴趣小组活动中，某组同学给大家展示了“探究阻力对物体运动的影响”实验，如图所示。
毛巾
甲
棉布
乙
木板
丙
（1）实验中每次都使同一辆小车从斜面的____高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时具有相同的_______。
（2）按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的内容如下表∶
分析表中内容，得到的实验结论是∶在其他条件相同时，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越___ ；进一步推理出的结论是∶运动的小车不受阻力作用时，将_____。早在300多年前，意大利物理学家___就通过实验和科学推理的方法研究过“力和运动的关系”。本实验所运用的实验方法和科学推理的方法还可用于研究_____（填写实验名称即可）。
（3）上述实验除用到实验推理的方法外，还用到了控制变量法和_________法。
（4）实验中若再添加一小木块，就可用图丙装置来探究“动能与速度的关系”。具体的操作是让同一小车从斜面的___________由静止自由滑下，去撞击置于木板表面相同位置的木块并进行比较。
【答案】 (1)同一 速度 (2)远 做匀速直线运动 伽利略 研究声音的传播需要介质 (3) 转换法 (4)不同高度
【解析】(1)实验中为了保证变量唯一，要让小车从斜面的同一位置由静止释放，这样做可以使小车进入水平面后具有相同的速度。
(2)根据表格可以看出，在其他条件相同时，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越远。
如果小车不受阻力，那么小车在水平面上将会做匀速直线运动。
意大利物理学家伽利略就通过理想斜面实验和科学推理的方法证明力不是维持物体运动状态的原因。
本实验所运用的实验方法和科学推理的方法还可用于研究声音的传播需要介质。
(3)本实验小车在水平面上所受的阻力使通过小车在水平面上运动的距离间接知道的，我们把这种方法称为转换法。
(4)动能与速度的关系时要改变小车到达水平面时的速度，即通过改变下滑高度来改变，所以应该让同一小车从斜面的不同位置由静止下滑。
12．在一次物理兴趣小组活动中，某组同学给大家展示了“探究阻力对物体运动的影响”实验，如图所示。
（1）实验中每次都使同一辆小车从斜面的____高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时具有相同的_______。
（2）按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的内容如下表∶
分析表中内容，得到的实验结论是∶在其他条件相同时，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越___ ；进一步推理出的结论是∶运动的小车不受阻力作用时，将_____。早在300多年前，意大利物理学家___就通过实验和科学推理的方法研究过“力和运动的关系”。本实验所运用的实验方法和科学推理的方法还可用于研究_____（填写实验名称即可）。
（3）上述实验除用到实验推理的方法外，还用到了控制变量法和_________法。
（4）实验中若再添加一小木块，就可用图丙装置来探究“动能与速度的关系”。具体的操作是让同一小车从斜面的___________由静止自由滑下，去撞击置于木板表面相同位置的木块并进行比较。
【答案】（1）同一 速度（2） 远 做匀速直线运动 伽利略 研究声音的传播需要介质
（3）转换法（4） 不同高度
【解析】(1)实验中为了保证变量唯一，要让小车从斜面的同一位置由静止释放，这样做可以使小车进入水平面后具有相同的速度。
(2)根据表格可以看出，在其他条件相同时，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越远。
如果小车不受阻力，那么小车在水平面上将会做匀速直线运动。
意大利物理学家伽利略就通过理想斜面实验和科学推理的方法证明力不是维持物体运动状态的原因。
本实验所运用的实验方法和科学推理的方法还可用于研究声音的传播需要介质。
(3)本实验小车在水平面上所受的阻力使通过小车在水平面上运动的距离间接知道的，我们把这种方法称为转换法。
(4)动能与速度的关系时要改变小车到达水平面时的速度，即通过改变下滑高度来改变，所以应该让同一小车从斜面的不同位置由静止下滑。
接触面材料
小车受阻力情况
小车在水平面运动的距离s/cm
毛巾
大
23.2
棉布
较大
45.3
木板
小
97.5
接触面
毛巾
棉布
木板
小车受到的阻力大小
大
较大
小
小车运动的距离s/cm
18.30
26.83
接触面材料
小车受摩擦力情况
小车在水平面运动的距离s/cm
毛巾
大
20.2
棉布
较大
40.0
木板
小
90.1
接触面材料
小车受摩擦力情况
小车在水平面运动的距离s/cm
毛巾
大
20.2
棉布
较大
40.0
木板
小
90.1