人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律精练

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TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 牛顿第一定律的理解】
\l "_Tc25206" 【题型2 惯性的理解】
\l "_Tc9103" 【题型3 理想实验】
\l "_Tc6522" 【题型4 探索过程】
\l "_Tc10925" 【题型5 综合问题】
\l "_Tc2094" 【题型6 惯性的应用】
\l "_Tc22177" 【题型7 惯性的危害】
【题型1 牛顿第一定律的理解】
【例1】下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是( )
A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态
B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用
C．惯性定律与惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大
答案 B
解析 当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故A项错误．由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B项正确．惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，C项错误．虽然物体运动不需要力来维持，但物体的惯性与运动速度大小无关，D项错误．
【变式1-1】关于牛顿第一定律及惯性的说法正确的是__________。
(1)牛顿第一定律是理想的实验定律
(2)牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
(3)惯性定律与惯性的实质是相同的
(4)物体的运动不需要力来维持
(5)质量为m的物体，以20 m/s的速度运动时比以10 m/s的速度运动时惯性大
(6)物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变
(7)置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关
(8)让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性
答案：(2)(4)(8)
【变式1-2】如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球( )
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．不一定相碰 D．无法确定
解析：选B 因小车表面光滑，因此小球在水平方向上不会受到外力作用，原来两小球与小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度将不变，所以不会相碰。
【变式1-3】根据牛顿运动定律，以下选项中说法正确的是( )
A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置
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
答案 C
解析 人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，由于惯性，人在水平方向上仍然具有和车厢一样的速度，且在水平方向上不受力，即跳起后，人在水平方向上与车厢同步运动，所以，人仍然落在车厢的原来位置，A、B都错．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，人在水平方向上只具有车厢当时的瞬时速度v0，但是由于车厢加速前进，所以，人将落在起跳点的后方，C正确．同理可分析，当人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的前方，D错．
【题型2 惯性的理解】
【例2】关于惯性的认识，以下说法正确的是( )
A．物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变
B．置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关
C．让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定的时间，这是因为物体具有惯性
D．同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来所用的时间较长，说明惯性与速度有关
答案 C
【变式2-1】[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
解析：选BD 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。
【变式2-2】如图所示，一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(以小车为参考系)( )
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
解析：选A 因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起向右运动，所以小车向右运动时，铁球相对小车向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动。
【变式2-3】一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论正确的是( )
A.车速越大，它的惯性越大
B.质量越大，它的惯性越大
C.车速越大，刹车后滑行的路程越长
D.车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
答案 BC
解析 惯性是物体的固有属性，它与物体的质量有关，与物体的速度无关，故A错误，B正确；根据x＝eq \f(v2,2a)可知，车速越大，刹车后滑行的路程越长，与惯性的大小无关，故C正确，D错误.
【题型3 理想实验】
【例3】伽利略的斜面实验证明了( )
A．使物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止
B．使物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体将运动
C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态
D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或者静止状态
解析：选D 伽利略的斜面实验证明了：运动不需要力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，故D正确。
【变式3-1】伽利略对自由落体运动及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)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
答案 B
解析 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；完全没有摩擦阻力的斜面是不存在的，故C错误；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错误.
【变式3-2】意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是( )
A．力不是维持物体运动的原因
B．力是使物体产生加速度的原因
C．自由落体运动是一种匀变速直线运动
D．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性
解析：选C 测量铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大的情况就是90°时，这时铜球做自由落体运动，由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直线运动。故C正确。
【变式3-3】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)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
解析：选B 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，那么位移与时间的平方成正比；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，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做了合理外推。故A错误，B正确。完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的，故C错误。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，故D错误。
【题型4 探索过程】
【例4】在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是( )
A．亚里士多德、伽利略 B．伽利略、牛顿
C．伽利略、爱因斯坦 D．亚里士多德、牛顿
解析：选B 伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了牛顿第一定律，即惯性定律，故选项B正确。
【变式4-1】(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.下列说法中符合历史事实的是( )
A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B.伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C.笛卡儿指出，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
D.牛顿认为，物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
答案 BCD
解析 亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，故A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：力不是维持运动的原因，即运动必具有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，故B正确；笛卡儿指出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，故C正确；牛顿认为物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，故D正确.
【变式4-2】下列对运动的认识不正确的是( )
A.亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动
B.伽利略认为力不是维持物体速度的原因
C.牛顿认为力的真正效果总是改变物体的运动状态
D.伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
答案 A
解析 亚里士多德认为力是维持物体速度的原因，故A错误；伽利略认为力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故B正确；牛顿认为力的真正效果总是改变物体的速度，即产生加速度，故C正确；伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去，故D正确.
【变式4-3】[多选]伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是( )
A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B．没有力作用，物体只能处于静止状态
C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动
解析：选AD 惯性是物体本身的一种属性，是物体抵抗运动状态变化的本领(性质)，A正确，C错误。没有力作用时，物体可能静止也可能做匀速直线运动，B错误，D正确。
解析：选C 质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性与物体的运动状态无关。故C正确。
【题型5 综合问题】
【例5】(多选)如图所示，光滑水平面上静止着一辆小车，在酒精灯加热一段时间后塞子喷出。下列说法正确的是( )
A．由于塞子的质量小于小车的质量，喷出时塞子受到的冲击力将大于小车受到的冲击力
B．由于塞子的质量小于小车的质量，喷出时塞子受到的冲击力将小于小车受到的冲击力
C．塞子喷出瞬间，小车对水平面的压力大于小车整体的重力
D．若增大试管内水的质量，则可以增大小车整体的惯性
解析：选CD 喷出时塞子受到的冲击力和小车受到的冲击力大小相等，方向相反，故A、B错误；塞子喷出瞬间，试管内的气体对小车整体有斜向左下方的作用力，所以小车对水平面的压力大于小车整体的重力，故C正确；若增大试管内水的质量，则小车整体的惯性增大，故D正确。
【变式5-1】下列说法正确的是( )
A.划船时桨向后推水，水就向前推桨，因为水推桨的力大于桨推水的力，船才被推着前进
B.完全失重的物体将不受到重力，所以此刻一切由重力引起的现象都将消失
C.人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方
D.物体的运动与外界的推、拉等行为相联系，如果不再推、拉，原来的运动将停下来，这说明必须有力作用，物体才能运动
答案 C
解析 划船时桨向后推水，水就向前推桨，水推桨的力与桨推水的力是一对作用力和反作用力，大小相等，选项A错误；完全失重的物体仍将受到重力作用，但此刻一切由重力引起的现象都将消失，选项B错误；人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，人在水平方向匀速运动，而车加速运动，可知人的水平位移比车的水平位移小，人将落在起跳点的后方，选项C正确；力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因，选项D错误.
【变式5-2】下列关于牛顿运动定律说法正确的是( )
A．力是维持物体运动的原因
B．牛顿第一定律可以用实验直接验证
C．作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
D．作用力与反作用力的性质一定相同
解析：选D 由牛顿第一定律可知，力不是维持物体运动的原因，A错误；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证，B错误；不相互接触的两个物体之间也可能存在作用力与反作用力，如相互吸引且并未接触的两块磁铁，C错误；作用力与反作用力的性质相同，D正确。
【变式5-3】抖空竹是人们喜爱的一项体育活动．最早的空竹是两个如同车轮的竹筒，中间加一个转轴，由于外形对称，其重心在中间位置，初玩者能很好地找到支撑点而使之平衡．随着制作技术的发展，如图所示的不对称的空竹也受到人们的欢迎，现在的空竹大多是塑料制成的，也有天然竹木制成的．关于抖空竹，在空气阻力不可忽略的情况下，下列说法中正确的是( )
A．空竹启动前用绳子拉住提起，要保证支持力和重力在同一条直线上
B．空竹的转动是依靠绳子的拉动，绳子与转轴之间的摩擦力越小越好
C．空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和惯性作用
D．空竹从抛起到接住，转速会减小，表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动
答案 AD
解析 本题考查牛顿第一定律．空竹启动前用绳子拉住提起，此时要选择恰当的位置，保证支持力和重力在同一条直线上，满足二力平衡的条件，否则空竹就要翻倒从绳子上落下，选项A正确；空竹是利用绳子与转轴之间的摩擦力使其转动的，因此绳子选用比较粗糙、摩擦力比较大的比较好，选项B错误；空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和空气阻力的作用，空竹的运动状态发生改变，速度越来越小，然后下落，选项C错误；空竹从抛起到接住，由于空气阻力的作用，转速比抛出前减小，因此表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动，选项D正确．
【题型6 惯性的应用】
【例6】某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则( )
A.此同学无法取出羽毛球
B.羽毛球会从筒的下端出来
C.羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
D.该同学是在利用羽毛球的惯性
答案 D
解析 羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球具有惯性，要保持原来的静止状态，所以会从筒的上端出来，D正确.
【变式6-1】鞋子上粘上泥巴，在地面上脚跟朝下磕两下，泥巴就掉了，这是利用( )
A．鞋的惯性 B．泥巴的惯性
C．地面的惯性 D．脚的惯性
解析：选B 当鞋遇地面停止运动后，泥巴由于惯性继续运动而脱离鞋子，B正确。
【变式6-2】如图所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，运动员与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略运动员和滑板在运动中受到的阻力，则运动员( )
A．起跳时脚对滑板的作用力斜向后下方
B．在空中水平方向先加速后减速
C．越过杆后落在滑板的后方
D．越过杆后仍落在滑板上起跳的位置
解析：选D 运动员相对于滑板竖直向上起跳，所以脚对滑板的作用力竖直向下，A错；运动员在空中时，水平方向不受力的作用，水平方向速度不变，B错；由于运动员和滑板的水平速度始终相同，所以运动员落在滑板上起跳的位置，C错，D对。
【变式6-3】如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，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．向左行驶、突然刹车
B．向右行驶、突然刹车
C．向左行驶、匀速直线运动
D．向右行驶、匀速直线运动
答案 B
【题型7 惯性的危害】
【例7】(多选)我国《道路交通安全法》中规定：机动车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带，下列说法正确的是( )
A.系好安全带可以减小惯性
B.是否系好安全带对人和车的惯性没有影响
C.系好安全带可以减小因车的惯性而造成的伤害
D.系好安全带可以减小因人的惯性而造成的伤害
答案 BD
【变式7-1】如图所示的照片记录了一名骑车人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的过程。下列各选项是从物理的角度去解释此情境的，其中正确的是( )
A．因为水坑里的水对自行车前轮的阻力太大，而使人和车一起倒地
B．因为骑车人与自行车原来处于运动状态，车前轮陷入水坑后前轮立刻静止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此人和车一起倒地
C．因为自行车的前轮陷入水坑后，自行车还能加速运动，所以人和车一起倒地
D．因为自行车的前轮陷入水坑后，自行车的惯性立即消失，而人由于惯性将保持原有的运动状态，故人向原来的运动方向倒地
解析：选B 骑车人之所以摔倒，是因为自行车前轮陷入水坑后突然静止，而人和车的后半部分由于惯性仍要保持原来的运动状态。
【变式7-2】下列关于惯性的说法中，正确的是 ( )
A.汽车刹车时，乘客的身子会向前倾斜，是因为汽车有惯性
B.做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性
C.物体的惯性只有在物体速度改变时才表现出来
D.物体都具有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关
答案 D
解析 汽车刹车时，乘客的身子会向前倾斜，是因为人有惯性，A错；一切物体都具有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关，B、C错，D对.
【变式7-3】关于惯性，下列说法正确的是( )
A．静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为火车静止时惯性大
B．战斗机投入战斗时，必须抛掉副油箱，是要减小惯性，保证其运动的灵活性
C．在绕地球运转的宇宙飞船内的物体处于失重状态，因而不存在惯性
D．快速抛出的乒乓球和网球，乒乓球运动距离小，是因为乒乓球惯性大的缘故
解析：选B 物体的质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的惯性是物体的固有属性，只与质量有关，与物体的运动状态无关，抛掉副油箱可以减小质量，B正确，A、C错误；乒乓球运动距离小是空气阻力造成的，其质量小，惯性小，D错误。