7.1科学探究牛顿第一定律2

沪科版八年级第七章《力与运动》7.1科学探究：牛顿第一定律【知识梳理】一、维持运动是否需要力（1）亚里斯多德认为：要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力。力是维持物体运动状态的原因，这种观点是错误的。（2）伽利略认为：运动物体如果不受其他力的作用，将会继续保持同样的速度沿直线运动下去。力是改变物体运动状态的原因，这种观点是正确的。2.牛顿第一定律（1）内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或者静止状态。注意：牛顿第一定律不可能简单从实验中得出，它是通过实验为基础、通过分析和科学推理得到的。力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因。探究牛顿第一定律中，每次都要让小车从斜面上同一高度滑下，其目的是使小车滑到水平面时速度相同。3.惯性惯性：任何物体都有保持原来的匀速直线运动状态或者静止状态的性质叫做惯性。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性质，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。【易错点】1.一切物体都具有惯性。惯性不是一种力，在描述惯性时要用“由于惯性”，不能说物体受到惯性的作用或惯性力。惯性的大小只与物体的质量大小有关。2.在没有受到外力作用时，原来静止的物体由于惯性仍要保持静止状态，原来运动的物体由于惯性仍要保持原来运动速度的大小和方向做匀速直线运动。【规律总结】1.物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力的作用。2.牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。3.惯性只与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，而与物体是否受力、物体的运动状态无关。【典例分析】（2022·贵州黔西·统考中考真题）如图所示，王亚平老师在做太空抛物实验。抛出后的冰墩墩不受外力作用，下列判断正确的是（）A．冰墩墩的惯性会消失B．冰墩墩竖直加速下落C．冰墩墩沿抛出方向做匀速直线运动D．冰墩墩的运动方向会不断改变【答案】C【分析】惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体都有惯性；抛出后的冰墩墩不受外力作用，根据牛顿第一定律分析解答。【解析】A．一切物体都有惯性，所以冰墩墩被王亚平抛出后，冰墩墩的惯性不会消失。故A错误；BCD．抛出后的冰墩墩不受外力作用，由牛顿第一定律可知，冰墩墩将沿抛出方向做匀速直线运动（即速度大小和运动方向都不变），故C正确，BD错误。故选C。【思路小结】首先判断在一切外力消失前，物体的状态是处于运动状态还是静止状态，然后根据牛顿第一定律，原来静止的物体始终处于静止状态，原来处于运动状态的物体将保持匀速直线运动状态，从而确定物体的运动状态。【夺冠训练】一、单选题1．（2022·广西贺州·统考中考真题）正在冰面上滑动的冰壶，如果冰壶所受的外力同时消失，那么它将（）A．做匀速直线运动 B．改变原来运动的方向C．做加速运动 D．立即停下来【答案】A【解析】根据牛顿第一定律我们知道，物体不受外力作用时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动，速度的大小和方向都不改变。因为物体原来是运动状态，当外力突然消失，物体仍然保持原来的运动状态，所以物体将沿原来的运动方向、原来的速度做匀速直线运动，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2．（2022·四川自贡·统考中考真题）小强和爷爷周末乘车到荣县双溪水库风景区去游玩，下列有关惯性的说法正确的是（）A．小强和爷爷都系上安全带，是为了减小汽车行驶中人的惯性B．汽车紧急刹车时，小强向前倾，是由于受到惯性力的作用C．驾驶员踩刹车后，汽车仍向前滑行了一段距离，是由于汽车具有惯性D．高速公路严禁超速，是因为汽车速度越大，惯性越大【答案】C【解析】A．惯性大小只和质量有关，则系安全带不会改变小强和爷爷的惯性，故A错误；B．行驶中的汽车紧急刹车时，小强会向前倾，这是由于惯性的缘故，但惯性不是力，不能说小强受到了惯性力的作用，故B错误；C．汽车原来是运动的，踩刹车后，汽车由于惯性仍保持原来的运动状态，会继续向前滑行一段距离，故C正确；D．惯性只和质量有关，质量越大，惯性越大。对汽车限速，是因为汽车速度越大，从刹车到停止的时间越长，行驶的距离越远，对突发事件的控制越弱，故D错误。故选C。3．（2022秋·河北唐山·八年级统考期中）下列关于牛顿第一定律的理解，说法正确的是（）A．牛顿第一定律可以用实验直接验证B．水平面上滑动的木块渐渐停下来是由于不受力的作用C．做匀速直线运动的物体一定不受力的作用D．竖直上抛的石块到达最高点时所有外力全部消失，物体会处于静止状态【答案】D【解析】A．牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括而来的，不能用实验直接验证，故A错误；B．水平面上滑动的木块渐渐停下来，是由于受到阻力的作用，力是改变物体运动状态的原因，故B错误；C．做匀速直线运动的物体受到的一定是平衡力，不受力的作用的物体是不存在的，故C错误；D．竖直上抛的石块到达最高点时速度为零，所有外力全部消失，物体会处于静止状态，故D正确。故选D。4．（2022秋·广东汕头·八年级统考期末）如图所示，为了探究阻力对物体运动的影响，第一次实验时让小车从棉布表面滑过，第二次实验时去掉棉布，让小车直接从木板表面滑过，观察小车滑行的距离。下列说法正确的是（）A．两次实验可将小车从斜面上不同的位置释放B．从实验中可以看出，运动的小车所受的阻力减小，滑行距离变长，速度减小变慢C．两次实验中运动的小车都会停下来，说明物体的运动需要力来维持D．从该实验现象中可以直接得出牛顿第一定律【答案】B【解析】A．实验中，为了使小车到达水平位置时，具有相同的速度，让小车在同一斜面的同一高度处从静止开始下滑，故A错误；B．由实验现象可知，接触面越光滑，阻力越小，小车运动的距离越远，运动时间越长，速度减小变慢，故B正确；C．小车最终停下来是因为受到阻力的作用，即力可以改变物体的运动状态，故C错误；D．牛顿第一定律是在大量实验的基础上进一步推理概括出来的，故D错误。故选B。5．（2022秋·江苏无锡·八年级统考期末）如图所示是探究阻力对物体运动影响的实验，下列说法中正确的是（）A．实验中运动的小车会停下来，说明力是维持物体运动的原因B．小车在水平木板表面运动时，受到非平衡力作用C．实验表明，小车在毛巾表面运动时受到的阻力最大，速度减小得最慢，滑行距离最短D．利用此实验可得出牛顿第一定律【答案】B【解析】A．物体的运动不需要力去维持，实验中运动的小车因受阻力而停下来，说明力是改变物体运动状态的原因，故A错误；B．小车在水平木板表面运动的速度越来越慢，做减速运动，因此处于非平衡状态，故B正确；C．从毛巾、棉布到木板，接触面粗糙程度变小，小车运动时受到的阻力变小，根据实验现象可知，小车在毛巾上阻力最大，速度减小得最快，滑行距离最短，故C错误；D．一切物体在不受外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学推理得出的，不能由此实验直接得出，故D错误。故选B。6．（2022秋·安徽滁州·八年级校联考期末）伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处由静止滚下，由于不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，若把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况，模拟实验如图，则下列说法中正确的是（）A．小球从斜面滚下过程中受平衡力B．此实验可以说明力是维持物体运动状态的原因C．减小右侧斜面与水平面的夹角后，小球在右侧斜面上运动的距离不变D．根据这一实验，可以科学推理出运动物体不受力时将如何运动【答案】D【解析】A．由于小球的速度再变化，故小球从斜面滚下过程中不受平衡力，故A错误；B．此实验可以说明力是改变物体运动状态的原因，阻力越来越小，小球运动得越远，当不受力时，小球将做匀速直线运动，故B错误；C．减小右侧斜面与水平面的夹角后，小球在右侧斜面上运动的距离越变越大，故C错误；D．根据这一实验，阻力越变越小，小球在右侧斜面上运动的距离越来越大，故可以科学推理出运动物体不受力时将如何运动，故D正确。故选D。7．（2022秋·山东聊城·八年级统考期中）关于牛顿第一定律和惯性，下列说法正确的是（）A．牛顿第一定律可以用实验直接验证B．牛顿第一定律是公认的物理学基本定律之一C．撞击锤柄下端使锤头套紧在锤柄上，是利用锤柄的惯性D．环绕火星运行的“天问一号”探测器中的物体没有惯性【答案】B【解析】AB．牛顿第一定律是在实验的基础上，通过概括推理得出的，不可能用实验直接验证，但是力学的重力定律之一，也是公认的物理学基本定律之一，故A错误，B正确；C．锤头与锤柄原来都向下运动，锤柄撞在硬物上受到阻力作用，改变了它的运动状态，就停止了运动，锤头由于惯性仍保持原来运动状态，继续向下运动，这样锤头就紧套在锤柄上了。这一过程是利用锤头的惯性，故C错误；D．一切物体在任何时候都有惯性，因此，环绕火星运行的“天问一号”探测器中的物体也有惯性，故D错误。故选B。8．（2022秋·福建三明·八年级统考期中）下列常见的交通警示语中，与惯性无关的是（）A．请靠右行驶 B．请系好安全带C．请保持车距 D．连续弯道，请减速慢行【答案】A【解析】A．靠右行驶只是一个交通规定，与惯性无关，故A符合题意；B．车如果刹车时，人具有惯性，会保持原来的速度向车窗冲去，故为了防止惯性带来的危害，人要系安全带，与惯性有关，故B不符合题意；C．汽车行驶过程如果紧急刹车，汽车由于惯性会继续运动，所以要保持一定车距，与惯性有关，故C不符合题意；D．当转弯时，乘客的脚和汽车一起改变运动状态，乘客上身由于惯性保持原来的运动状态容易摔倒，所以连续弯道，请减速慢行，防止由于惯性对人体造成伤害，故D不符合题意。故选A。9．（2022秋·贵州铜仁·八年级统考期中）关于惯性，下列说法正确的是（）A．高速公路严禁超速，是因为速度越大惯性越大B．运动员到达终点不能马上停下来，是由于运动员具有惯性C．汽车驾驶员系安全带，是为了减小驾驶员的惯性D．行驶的汽车紧急刹车时，乘客会向前倾，是由于惯性力的作用【答案】B【解析】A．惯性的大小只与物体的质量有关，与物体运动的速度无关，故A错误；B．运动员到达终点不能马上停下来，是由于运动员具有惯性，仍会保持原来的运动状态，故B正确；C．惯性的大小只与物体的质量有关，汽车驾驶员系安全带不能减小惯性，故C错误；D．行驶的汽车紧急刹车时，乘客会向前倾，是由于乘客具有惯性，不能说受到惯性力，故D错误。故选B。10．（2022秋·甘肃陇南·八年级统考期中）我国国家航天局在酒泉航天发射场用“长征二号”F遥十三运载火箭成功发射神舟十三号，意味着我国空间站又迎来3名宇航员。火箭助推器的燃料燃烧完后会自动脱离火箭，如图所示，当助推器脱离火箭后，助推器（）A．静止 B．立即下落C．匀速直线运动 D．先上升一段距离后下落【答案】D【解析】火箭在升空的过程中在推力作用下做加速运动，当火箭助推器燃料燃烧完后脱离火箭，助推器由于惯性继续上升，在重力作用下，最后下落，故助推器将会先上升一段距离后下落。故选D。二、填空题11．（2022秋·山东烟台·八年级统考期中）关于力和运动之间的关系，提出“力是维持物体运动状态的原因”的学者是___________。首先通过实验，正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动状态的原因”的物理学家是___________，在前人实验探究基础上，建立惯性定律的物理学家是___________。【答案】

亚里士多德

伽利略

牛顿【解析】[1]关于力和运动之间的关系，亚里士多德提出“力是维持物体运动状态的原因”。[2]伽利略首先通过实验，正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”。[3]牛顿在前人实验探究基础上，通过进一步的推理概括得出牛顿第一定律。12．（2022春·重庆·八年级重庆实验外国语学校校考期末）英国科学家牛顿总结了前人的研究成果，概括出一条重要物理定律：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或______状态，这一定律是通过______选填“实验”“推理”或“实验加推理”得出的．【答案】

匀速直线运动

实验加推理【解析】“一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止或匀速直线运动状态”这是牛顿第一定律的内容，牛顿总结了伽利略等前人的研究成果，概括出一条重要物理定律；这个定律是在实验的基础上，进一步推理、归纳得出来的．故答案为匀速直线运动；实验加推理．13．（2022秋·安徽亳州·八年级统考期末）如图所示是小明中考投掷实心球的场景图。若实心球在最高点时突然所有力都消失，球将做______。【答案】匀速直线运动【解析】实心球在最高点时，在水平方向上速度不为零，若此时所受外力突然完全消失，据牛顿第一运动定律知，实心球将沿水平方向做匀速直线运动。14．（2022秋·广东中山·八年级统考期中）如图所示，用细线拴一块橡皮甩起来，使橡皮绕手做匀速圆周运动，此时橡皮的运动状态______（填“发生”或“不发生”）改变，橡皮受到______（填“平衡”或“非平衡”）力的作用。如果这时橡皮所受所有的力都突然消失，橡皮将做______运动。【答案】

发生

非平衡

匀速直线【解析】[1][2]橡皮的速度大小不变，但方向改变，所以其运动状态改变，橡皮的运动方向时刻变化，所以受到非平衡力的作用。[3]由牛顿第一定律可知，若橡皮所受所有的力都消失，橡皮将做匀速直线运动。15．（2022秋·河南南阳·八年级统考期中）如图所示，小球从A点由静止释放，经过B点时，若小球所受的一切外力全部消失，则小球将保持___________状态，你判断的依据是___________。【答案】

匀速直线运动

见解析【解析】[1][2]根据牛顿第一定律可知，物体不受外力作用时，原来静止的物体将永远保持静止状态，原来运动的物体将永远做匀速直线运动，速度的大小和方向都不改变；小球从A点由静止释放，经过B点时有一定的速度，若小球所受的一切外力全部消失，小球将保持匀速直线运动状态。16．（2022春·上海普陀·八年级校联考期末）下图给出了惯性和速度关系的一个假设，请根据伽利略理想实验中的推理方法，判断推理过程是否正确。分析图可知，图空格处应填写________，推论2和规律_________________矛盾（选“有”、“没有”）。这个“假设”___________（选填“正确”或“错误”）【答案】

没有

有

错误【解析】[1]由图得，推论1：物体速度越小，惯性越小，即由推论1可得，当物体速度为0时，物体没有惯性，推论2是由推论1得出，因此推论2中的空格处应填没有。[2][3]一切物体都有惯性，说明静止的物体也有惯性，因此推论2和规律相矛盾，因此这个假设时错误的。17．（2022秋·安徽合肥·八年级统考期中）超速和超载是造成重大交通事故的主要原因，当汽车______（选填“超速”或“超载”）时，它的惯性将变大。【答案】超载【解析】惯性大小只跟物体的质量大小有关，质量越大，惯性越大。因此当汽车超载时，质量变大，惯性将变大，紧急情况下难以改变运动状态造成事故。三、简答题18．（2022秋·贵州·八年级统考期中）行驶中的汽车突然刹车时，乘客身体会前倾；汽车突然开动时，乘客身体会后仰。为什么？【答案】见解析【解析】汽车刹车前，人和车向前运动，当汽车突然急刹车时，人的脚和汽车停止运动，人的上半身由于惯性，保持原来的向前运动状态，所以会向前倾倒。汽车开动前，人和车保持静止，当汽车突然向前启动时，人的下半身随汽车向前运动，而上半身由于惯性，要保持原来的静止状态，所以向后仰。四、实验题19．（2022秋·河南商丘·八年级统考期中）如图所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，观察将毛巾、棉布分别铺在水平木板上和只有木板的三种情况下，让小车分别从斜面顶端由静止下滑，研究小车在水平面上滑行的距离。（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止下滑的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小_____（填“相等”或“不相等”）；（2）实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变_____来实现的；（3）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近；在_____（填“木板”或“棉布”）表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小，速度减小得越_____（填“快”或“慢”）；（4）推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，它将做_____；（5）在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一定律，所以牛顿第一定律虽然不是直接由实验得出的，但是通过符合逻辑的_____得出的正确结论；（6）牛顿第一定律告诉了我们物体的运动_____（填“需要”或“不需要”）力来维持，一切物体都有保持原来_____不变的性质。【答案】

相等

接触面的粗糙程度

木板

慢

匀速直线运动

推理

不需要

运动状态【解析】（1）[1]根据控制变量法可得，实验中每次均让小车从斜面顶端由静止下滑，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的速度相同。（2）[2]从毛巾、棉布到木板，接触面的粗糙程度变小，故在实验中是通过改变接触面的粗糙程度来改变小车所受阻力大小的。（3）[3][4]在实验中，发现小车在毛巾表面上滑行的距离最近，小车在毛巾上受到的阻力最大；在棉布表面滑行的距离较远，小车在棉布上受到的阻力较大；在木板上滑行的距离最远，小车在木板上受到的阻力最小；说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。（4）[5]因受到的阻力越小，物体滑行的越远，据此推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，它将运动的无限远，即做匀速直线运动。（5）[6]在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了牛顿第一定律，即为一切物体在没有受到力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，所以牛顿第一定律不是直接由实验得出的，而是通过符合逻辑的推理得出的正确结论。（6）[7][8]一切物体在没有受到力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使其改变这种状态为止，这是牛顿第一定律，牛顿第一定律告诉了我们物体的运动不需要力来维持，一切物体都有保持原来运动状态不变的性质。20．（2022·辽宁大连·统考中考真题）两千多年前，亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确。（1）使小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验，实验现象如图所示。①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下，目的是使小车每次到达水平面时__________相同；②根据实验现象可以得出：小车受到的阻力越小，运动的距离__________。（2）十六世纪末，伽利略已通过类似实验和推理得出结论：如果运动的物体没有阻力的影响，它将在水