8.1 牛顿第一定律-【帮课堂】2023-2024学年八年级物理下册同步学与练(人教版)(解析版).docx
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1、第八章 运动和力第1节 牛顿第一定律学习目标1.理解牛顿第一定律和惯性的概念,了解牛顿第一定律的建立过程,正确理解力和物体运动的关系。2.培养学生的观察能力、思维能力以及应用定律解决实际问题的能力。3.通过探究牛顿第一定律,学会利用“实验+推理”的研究方法进行科学推理,能利用证据表达自己的观点,具有初步的分析归纳能力和质疑创新意识。4.经历“阻力对物体运动的影响”探究过程,初步形成提出问题、猜想假设、实验论证、交流合作的科学探究能力。5.在学习牛顿第一定律建立的过程中,学习伽利略与牛顿等科学家的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神。在研究生活中对惯性的利用及预防过程中,树立将所学知识应
2、用于生产和生活实践的意识。02预习导学1.阻力对物体运动的影响(1)一般人认为:如果要使物体持续运动,就必须 对它施加力的作用 ,如果 这个力被撤掉 ,物体就会停止运动。 (2) 伽利略 通过实验分析得出:物体的运动 不需要力来维持 ,运动的物体之所以停下来,是因为 受到了阻力 。(3) 同一 (同一/不同)小车从 同一 (同一/不同)斜面 相同 的高度由 静止 滑下目的是: 小车到达水平面的速度相同 。(4)水平桌面铺上粗糙程度不同的毛巾、棉布目的: 小车在水面运动时受到的阻力不同 。(5)结论:平面越光滑,小车运动的距离 越远 ,这说明小车受到的阻力 越小 ,速度减小得 越慢 。推理:如果
3、运动物体 不受力 ,它将保持 匀速直线运动 。2.牛顿第一定律(也叫惯性定律)(1)内容: 一切物体 在 没有受到力的作用 的时候,总保持 匀速直线运动状态或静止状态 。(2)理解 一切物体在失去所有外力时,原来静止的物体则 保持静止 ,原来不论做什么运动的物体在不受力时都将做 匀速直线运动 。两种状态不同时存在。 牛顿第一定律揭示了 “力”的本质: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。 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 而概括出来的,不可能用 实验 直接验证(周围物体都受力的作用)。(这种方法就是物理学上常用的“ 科学推理法 ”,也叫“
4、理想实验法 ”)。3.惯性(1)一切物体都有 保持原来运动状态不变 的性质,我们把这种性质叫做惯性。(2)理解: 一切物体在任意时刻都具有惯性。(没有条件) 惯性大小只与物体 质量 有关, 质量 越大,物体具有的惯性越大。(惯性大小与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度无关) 惯性不是力,只能说“具有惯性”、“由于惯性”(不能说“受到惯性”)03考向释疑考向一:阻力对物体运动的影响【重点释疑】1.两种观点(1)亚里士多德的观点:如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤掉,物体就会停止运动。即物体的运动需要力来维持;(2)伽利略的观点:物体的运动并不需要力来维持,运
5、动的物体之所以会停下来,是因为受到了阻力。即力是改变物体运动状态的原因。2.实验:阻力对物体运动的影响(1)设计并进行实验让同一辆小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,使其分别在铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板的水平面上运动,观察小车在不同水平面上运动的距离。(2)实验现象及分析现象:小车在不同水平面上的运动距离不同,随着水平面越来越光滑,小车运动的距离也越来越远。分析:小车在不同水平面上受到的阻力大小不同。水平面越光滑,小车受到的阻力越小,其速度减小得越慢,运动距离越远。(3)实验结论阻力改变了小车的运动状态。阻力越小,运动状态改变越慢,小车运动的距离越远。(4)实验推理对以上实验进一步推理
6、,如果水平面绝对光滑,物体受到的阻力为零,物体的速度将不再减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去,即物体将做匀速直线运动。由本实验可以得出伽利略的观点是正确的,即物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。(5)注意事项实验时要用同一辆小车,使其从同一斜面的同一位置由静止滑下,以保证小车进入水平面时的速度相同。选用的木板尽量长一些。当小车在水平面上运动时,只改变水平面的粗糙程度,其他因素保持不变。【例题精讲】例1(2022下江西宜春八年级江西省万载中学校考期中)小明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,进行如下操作:a、如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶
7、端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。b、如图乙,取下毛巾,将棉布铺在斜面和木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。c、如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。请针对以上操作回答下列问题:(1)以上操作中错误的一次是 (选填“a”、“b”或“c”);(2)实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是:使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时 ;(3)实验中改变小车所受阻力大小,是通过改变 来实现的。对比两次正确实验操作能说明:小车受到的阻力越小,通过的距离越 ;(4)纠正错误后,多次实验进行分析,并进一步推测:
8、在水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,它将做 运动。这样的实验方法叫做 ;(5)在大量类似实验基础上,牛顿概括出了著名的牛顿第一定律。在实际生活中有着广泛的应用。一架运输机参加某次抗震救灾时,在沿水平向右做匀速直线运动的过程中,间隔相同时间先后从飞机上静止释放三个相同的物资。若不计空气阻力,且地面水平。那么,在地面上看,能正确表示物资在空中的排列情况和着地位置的图示(戊)组合是 ABCD【答案】 b 初速度相同 接触面的粗糙程度 远 匀速直线 实验推理法 A【解析】(1)1为了使小车到达水平面时的速度相等,应让小车从相同斜面的同一高度由静止开始下滑,则b步骤错误,因为在斜面上铺上棉布改变了
9、接触面的粗糙程度,就不能保持小车到达水平面时的初速度相同了,不符合控制变量法的要求。(2)2实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,小车受到的阻力,运动的路径都一样,小车从斜面上同一位置到达底端水平面时的速度相同。(3)3在做“斜面小车实验”时,给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体,目的是探究阻力对物体运动的影响,由毛巾表面到棉布再到木板,接触面的粗糙程度减小,小车受到的阻力也减小;因此改变小车所受阻力大小,是通过改变接触面的粗糙程度来实现的。4对比a、c两次实验,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远,说明:小车受到的阻力越小,通过的距离越远。(4)56由实验可知,平面越光
10、滑,小车受到的阻力越小,运动距离越远,速度减小得越慢,由此进行推理得出:小车运动时不受摩擦力的作用,将保持匀速直线运动;这是在大量经验事实的基础上做出的推理,这样的实验方法叫做实验推理法。实验表明力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因,即物体的运动不需要力来维持;(5)7若不计空气阻力且地面水平,飞机沿水平向右做匀速直线运动时,从飞机上释放三个相同的物资,物体由于惯性,物资沿水平方向的速度不变,下落的同时继续向前飞行;三个物体在下落过程中,都是以原来的速度向前运动,三个物体下落间隔的时间相同,因此落到地面上后间隔的距离也相等,所以正确,错误。小球受地球引力的作用下,同时向下做自
11、由落体运动,故三个小球下落时,在同一条垂线上,所以正确,错误。故A符合题意,BCD不符合题意。 故选A。【巩固训练】1(2023下重庆八年级重庆十八中校考期中)关于“阻力对物体运动的影响”问题,某学习小组进行了如下探究实验:依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上,让小车分别从斜面顶端由静止自由下滑,观察小车在水平面上滑行的最大距离,三种情况下的运动如图所示。(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑,目的是 ,本实验中的“阻力”是指小车受到的 ;(2)分析图运动情况可知:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,说明小车受到的阻力越大,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);(3)牛顿在伽利略等人的研究
12、基础上,概括出牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持 状态或 状态;(4)牛顿第一定律 (选填“是”或“不是”)直接由实验得出的,其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个重要方法。【答案】 保证小车到达斜面底端的初速度相同 摩擦力 快 静止 匀速直线运动 不是【解析】(1)12探究“阻力对物体运动的影响”时,阻力来自于接触面对小车的摩擦力,因此要控制小车到达斜面底端运动的速度相同,即控制小车下滑的高度相同,通过改变接触面的粗糙程度来进行实验。(2)3由实验现象可知,小车在毛巾表面上滑行的距离最短,说明毛巾对小车的阻力最大,小车运动的距离最近,说明小车受到的阻力越大,速度减小的越快。
13、(3)45牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。(4)6由于绝对光滑的水平面不存在,因此不能直接得出实验结论,牛顿第一定律的结论是在实验与科学推力基础上得出的。考向二:牛顿第一定律【重点释疑】 1.牛顿第一定律的建立(1)伽利略:通过斜面小车实验认识到运动物体受到的阻力越小,它的速度减小的越慢,运动时间越长,物体的运动不需要力来维持。(2)笛卡尔:如果运动物体不受任何力的作用,不仅速度大小不变,而且运动反向也不变,它将沿原来的方向匀速运动下去。(3)英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上,对大量的实验事实进行了深入研究,总结出牛顿第一定律
14、。2.牛顿第一定律(1)内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。(2)理解“没有受到力的作用”是定律成立的条件,包含两层意思:a.该物体没有受到任何力的作用,这是一种理想情况;b.物体受力,但所受的力相互抵消,相当于物体不受力。牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动情况:若物体原来是静止的,则保持静止;若物体原来是运动的,则保持匀速直线运动。牛顿第一定律的实质:物体的运动状态不需要力来维持,即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。如果物体的运动状态发生了改变,那么该物体一定受到了力的作用。(3)牛顿第一定律不是实验定律牛顿第一定律是在大量经验事实的基
15、础上,通过进一步的推理而概括出来的。我们周围的物体都受到力的作用,因此不可能用实验来直接验证牛顿第一定律。【例题精讲】例2(2022黑龙江齐齐哈尔统考二模)关于“牛顿第一定律”的实验,以下的说法错误的是()A“牛顿第一定律”可以通过实验得到验证B实验中,小车每次都要从斜面的同一高度处滑下C小车在水平面滑行的距离越远,说明小车所受的阻力越小D小车的速度减小得越快,说明小车所受的阻力越大【答案】A【解析】A牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括得出的规律,故A错误,符合题意;B每次让小车从斜面同一高度滑下,这是为了让小车滑到水平面时的初速度相同,这样才能单纯地比较受力与运动的关系,即控制住初速度这一
16、变量,故B正确,不符合题意;C由实验现象可知,小车在水平面滑行的距离越远,小车速度减小的越慢,说明小车所受的阻力越小,故C正确,不符合题意;D由实验现象可知,小车的速度减小得越快,在水平面滑行的距离越近,说明小车所受的阻力越大,故D正确,不符合题意。故选A。【巩固训练】2(2023上河南郑州九年级校考开学考试)物理学的发展推动了科学技术的创新和革命。下列对于运动和力的说法中错误的是()A物体受到力的作用时,它的运动状态不一定会发生改变B亚里士多德认为“力是维持物体运动状态的原因”,这个观点是错误的C牛顿第一定律是力学的基本定律之一,它能够通过现代实验手段直接验证的D伽利略采用实验和推理相结合的
17、方法,发展了人类的科学思维方式和科学研究方法【答案】C【解析】A物体受非平衡力时,运动状态改变,受平衡力时运动状态不变,故A正确,A不符合题意;B亚里士多德认为物体只要运动就需要力来维持,没有力运动物体就会慢慢停下来,力是维持物体运动的原因,亚里士多德观点忽略了阻力对物体运动的影响,由牛顿第一定律可知物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因,故B正确,B不符合题意;C牛顿第一定律是力学的基本定律之一,因为牛顿第一定律的内容是在物体不受任何外力的作用下,而现实生活中没有不受任何外力的物体,所以牛顿第一定律是在实验的基础上,结合推理得出来的,故C错误,C符合题意;D伽利略对理想斜面的研
18、究采用把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来的方法,从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法,故D正确,D不符合题意。故选C。3(2023下山东济南八年级统考期中)疫情过后,大家更加注重锻炼身体,篮球便是很多青少年喜欢的其中一项运动。篮球从地面弹起向上运动时,如果它所受的一切外力同时消失,那么它将()A立刻停在空中B立刻向下加速运动C向上做匀速直线运动D先减速上升,后加速下降【答案】C【解析】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;由于篮球从地面弹起向上运动时,是运动状态,所以当外力突然消失,
19、篮球仍然保持原来的运动状态,故保持原来的速度做匀速直线运动,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。考向三:惯性【重点释疑】1.实验探究(1)实验1:用力击打一摞棋子中的一个现象:被击打的象棋飞出,而它上面的象棋落下。分析:上面象棋因保持原来的静止状态在重力作用下落下。(2)实验2:把足球踢出去现象:足球被踢出后,没有立即停下来,而是继续运动一段距离才停下来。分析:足球原来是运动的,因保持原来的运动状态,所以无法立即停下来。(3)探究归纳:原来处于静止状态的物体,具有保持静止状态的性质;原来处于运动状态的物体,具有保持运动状态的性质。即物体都有保持原来运动状态不变的性质。2.惯性:原来静止的物
20、体具有保持静止的性质,原来运动的物体具有保持原有的速度做匀速直线运动的性质,一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这种性质叫作惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。3.特点:(1)一切物体都有惯性,惯性是物体的物理属性;(2)一切物体在任何时候、任何状态下都有惯性;(3)惯性不是力,只有大小,没有方向。只能说物体具有惯性或由于惯性,不能说受到惯性或惯性力的作用。4.影响惯性的因素:惯性的大小只与物体的质量有关,质量大,惯性大。与物体的形状、速度、物体是否受力等因素无关。5.拓展:惯性与力惯性是物体的一种属性,它不是力,任何物体在任何时间都有惯性。物体惯性的大小只由物体的质量决定,质量越大,惯
21、性越大;惯性与物体的形状、位置、体积、是否运动及速度大小等因素均无关。【例题精讲】例3(2022下河北唐山八年级统考期中)下面是对生活中一些惯性现象的解释,正确的是()A抛出去的实心球还会在空中运动一段时间,是因为实心球受到惯性的作用B跳远运动员助跑起跳,标枪运动员助跑投掷,都是为了增大惯性C小汽车配置安全气囊,可以减小车和司机及乘客的惯性D百米运动员到终点时不能立即停下而是继续奔跑一段距离,是因为运动员具有惯性【答案】D【解析】A抛出去的实心球还会在空中运动一段时间,是因为实心球具有惯性,惯性不是力,不能用“受到”描述,故A错误;B跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳,目的是获得跳起
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