中考物理专题复习--牛顿第一定律及其实验

牛顿第一定律及其相关实验讲义

一、实验

1、亚里士多德的观点: 力是维持物体运动的原因

例：桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。

古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但沿用两千年是否就一定正确呢？直到三百年前，人们才开始对这个观点是否正确提出疑问，并由伽利略和牛顿几位科学家对力和运动的关系提出了科学的论断。

2、伽利略观点:：物体的运动不需要力维持（运动的物体停下来是由于受到摩擦力），力是改变运动状态

的原因。

例：在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。伽利略通过斜面小车实验和对实验进行理想推论，反驳亚里士多德观点。

（1）毛巾、棉布、木板三种不同材料，表面粗糙程度不同（毛巾最粗糙，棉布次之，木板较平滑），对小车阻力大小不同（毛巾阻力最大，木板最小）。

（2）阻力大小通过小车在该表明上运动距离长短比较。

（3）同一辆小车从同一高度下滑，保证到达斜面底端速度相同（控制变量法）。

斜面小车实验：探究阻力对物体运动的影响

【实验步骤】：

①将实验器材取出，并按要求将斜面和水平木板接在一起，调整斜面高度h（同一高度）。

②在水平木板上面铺上毛巾，保证平面平整，毛巾长度和宽度足够小车运行。

③将小车放到指定高度（最好以斜面最高处为下落点），然后让小车自由滑下斜面，并记录小车在毛巾

水平面上通过的距离。

④记录下小车在毛巾上滑过的距离S1,并填写在相应数据栏内。

⑤将毛巾取下，在水平木板上铺上棉布，然后将小车放到同一高度，让小车自由滑下斜面。

⑥记录下小车在棉布上滑过的距离S2 ,并填写在相应数据栏内。

⑦将棉布取下，使平面为水平木板面，将小车放到同一高度，让小车自由滑下斜面。

⑧记录下下车在木板上滑过的距离S3,并填写在相应数据栏内。

【实验现象总结】：

①观察上述实验现象，比较小车的距离，有什么不同之处？

小车在毛巾上运动的最短，在棉布上运动得较长，在木板上运动的最长。

②小车为什么会停下来，为什么在木板上运动的最长。

因为小车受到阻力，木板阻力最小，所以小车运动得最远。

③从上述实验可以发现如果平面阻力越小，小车运动得越远。假如阻力为零，那么小车将怎样运动？

不会停止，一直运动下去。

伽利略正是在上面实验基础上，通过理论推论，证明物体停下来，是因为受到阻力作用。假如阻力消失，物体将一直运动下去。即物体的运动不需要力来维持。从而否定亚里士多德的观点。

二. 牛顿第一定律

1、牛顿第一定律

内容：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

对定律的理解：

（1）“一切”说明该定律对于所有物体都适用，不是特殊现象。

（2）“没有受到力的作用”是定律成立的条件。“没有受到力的作用”有两层含义：一是该物体确定没有受到任何力的作用，这是一种理想化的情况(实际上，不受任何力的作用的物体是不存在的)；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。

（3）“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体在不受力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。

(4) 牛顿第一定律的内涵：物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态，说明力不是维持

物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说：物体的运动不需要力来维持，要改变物体的运动状态，必须对物体施加力的作用。

（5）牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。

（6）牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律，它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律，在不受任何力时，物体要保持原有的运动状态不变

2.惯性

惯性的概念：一切物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性。

说明：（1）对“惯性”的理解需注意的地方：

①“一切物体”包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体、气体。

②惯性是物体本身所固有的一种属性，不是一种力，所以说“物体受到惯性”或“物

体受到惯性力”等，都是错误的。

③同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢，不论受力还是不受力，都具

有惯性，而且惯性大小是不变的。惯性的大小只与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，而与物体的运动状态无关。

(2)在解释一些常见的惯性现象时，可以按以下来分析作答：

①确定研究对象。②弄清研究对象原来处于什么样的运动状态。

③发生了什么样的情况变化。

④由于惯性研究对象保持原来的运动状态，于是出现了什么现象。

例题1.在太空中飞行的宇宙飞船，如果它受到的一切外力消失，那么宇宙飞船将（）

A．立即静止B．减速飞行C．加速飞行D．匀速飞行

【答案】D

【变式】小冬用绳子拴着一石块，使石块绕手做圆周运动，如果石块受到的力突然全部消失，石块将（）A．立即停止运动B．做匀速直线运动

C．继续做圆周运动D．速度越来越慢直到停止运动

【答案】B

例题2.关于物体的惯性，下列说法正确的是( )

A．赛车能很快停下来，说明车没有惯性B．跳远运动员起跳前助跑，是为了获得惯性

C．足球射入球门时才具有惯性

D．百米运动员到达终点时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性

【答案】D

【变式】下列说法正确的是( )

A．惯性是物体的一种属性B．物体只有静止时才有惯性

C．物体只有受到力的作用时才具有惯性D．物体只有运动时才有惯性

【答案】A

例题3.下列关于惯性的说法正确的是

A．高速行驶的火车不容易停下来，说明速度越大惯性越大

B．跳高运动员助跑起跳是为了增大惯性

C．羽毛球容易被扣杀是因为它的惯性小

D．宇宙飞船在太空中运行时没有惯性

答案：C

例题4. 下列用于防止因惯性造成事故的交通规则是

A．桥梁设有限重标志B．车辆靠右行驶C．严禁超速超载 D．红灯停、绿灯行E．请保持车距 F．小汽车驾驶员驾车时，系好安全带

答案：C、E、F

【变式1】以下现象利用惯性知识的是：

A．洗衣机将衣服甩干B．奔跑时被脚下的石头绊倒

C．打篮球时投球入篮筐D．上车后，请扶好把手

【答案】A、C

例题5.木块竖立在小车上，随小车一起以相同的速度向右作匀速直线运动，不考虑空气阻力，下列分析正确的是（）

A．小车的运动速度增大，则它的惯性和动能也随之增大

B．小车受到阻力突然停止运动时，那么木块将向左倾倒

C．小车对木块的支持力力与木块的重力是一对平衡力

D．木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力

答案： C