一、牛顿第一定律
1. 你认同以下观点吗?
(1) 静止的小推车,如果不去推它,它就不会运动。这可以说明没有力的作用,物体就不能运动吗?
(2) 一辆汽车以 80 km/h 的速度在水平路面上匀速直线行驶。汽车行驶时需要给它提供动力,是不是可以说明力是维持物体运动的原因?
2. 探究阻力对物体运动的影响。
(1) 思考:如果运动着的物体只受到阻力的作用,当阻力变小时,物体运动的路程将会发生怎样的变化?
(2) 设计验证实验。
观察下图所示的实验装置,并思考以下问题:

① 每次实验都要让小车从斜面的同一高度处自由下滑,其目的是什么?
② 小车分别在水平的棉布、木板和玻璃板表面上运动,在哪种材料上运动时小车所受阻力最大?在哪种材料上运动时小车所受阻力最小?
(3) 实验探究与收集证据。
实验:观察并比较每次小车停下时的位置,将实验探究结果记录在教科书第 53 页的表格内。
(4) 分析并得出结论。
① 小车在水平面上运动距离的长短与它受到的阻力大小有什么样的关系?
② 若使小车运动时受到的阻力进一步减小,小车在水平面上运动的距离将会怎样变化?
③ 根据上面的实验进行推理,若不受阻力,小车的运动速度会不会减慢?
通过上述实验我们认识到,在水平面上运动的小车,受到的阻力越小,其速度减小得越
慢
;推理可得,若小车不受阻力,它将做
匀速直线
运动。
牛顿在伽利略等科学家研究的基础上总结出了牛顿第一定律:
一切物体都保持
静止
状态或
匀速直线运动
状态,除非有
外力
迫使它改变这种运动状态。
思考:运动的物体如果要保持原有的运动状态,是不是要不断地给这个物体施加力呢?
解析:
【分析】
1. 对于两个观点判断问题,要明确力的作用是改变物体的运动状态,而非维持物体的运动状态,结合平衡状态下的受力情况分析:静止的小车不推不动是因为受摩擦力,汽车匀速行驶时动力和阻力平衡,合力为零,所以不能说明力是维持运动的原因。
2. 探究阻力对物体运动影响的实验,首先要理解控制变量法的应用,同一高度下滑是为了让小车到达水平面时初速度相同;然后根据接触面粗糙程度判断阻力大小,棉布最粗糙阻力最大,玻璃板最光滑阻力最小;再通过实验现象总结阻力和运动距离的关系,进而推理不受阻力时的运动状态,最终理解牛顿第一定律的内涵。
3. 最后结合牛顿第一定律和惯性的知识,判断运动物体维持运动是否需要持续受力。
【解析】
1. 观点判断
(1) 该观点不认同。静止的小推车不推就不动,是因为小车受到摩擦力的作用,力不是使物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,根据牛顿第一定律,不受力的物体可以保持静止或匀速直线运动状态,所以没有力的作用,物体也可以保持运动状态。
(2) 该观点不认同。汽车匀速直线行驶时,动力和阻力是一对平衡力,合力为零,汽车的匀速直线运动状态是因为受力平衡,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,物体不受力时也能保持匀速直线运动状态。
2. 探究阻力对物体运动的影响
(1) 当运动的物体只受阻力作用时,阻力越小,物体运动速度减小得越慢,运动的路程会变长。
(2) ① 每次让小车从斜面同一高度自由下滑,是为了使小车到达水平面时具有相同的初速度,控制这一变量,才能探究阻力对运动的影响。
② 接触面越粗糙,小车受到的阻力越大,棉布表面最粗糙,所以小车在棉布表面运动时阻力最大;玻璃板表面最光滑,所以小车在玻璃板表面运动时阻力最小。
(4) ① 实验现象表明:小车受到的阻力越小,在水平面上运动的距离越长;阻力越大,运动距离越短。
② 若小车受到的阻力进一步减小,小车速度减小得更慢,运动的距离会更长。
③ 若小车不受阻力,小车的运动速度不会减慢,将保持匀速直线运动。
填空与思考
通过实验可知,在水平面上运动的小车,受到的阻力越小,其速度减小得越慢;推理可得,若小车不受阻力,它将做匀速直线运动。
牛顿第一定律:一切物体都保持静止状态或匀速直线运动状态,除非有外力迫使它改变这种运动状态。
思考:不需要。根据牛顿第一定律,一切物体都具有惯性,会保持原来的静止或匀速直线运动状态,只有当外力作用时,物体的运动状态才会改变,所以运动的物体保持原有运动状态不需要持续施加力。
【答案】
1. (1) 不认同,该说法错误。小车静止是因为受到摩擦力的作用,力是改变物体运动状态的原因,不是使物体运动的原因,不受力的物体可以保持静止或匀速直线运动状态。
(2) 不认同,该说法错误。汽车匀速行驶时动力与阻力是一对平衡力,合力为零,力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因,物体不受力时会保持匀速直线运动状态。
2. (1) 当阻力变小时,物体运动的路程会变长。
(2) ① 使小车到达水平面时具有相同的初速度。
② 在棉布表面上运动时小车所受阻力最大,在玻璃板表面上运动时小车所受阻力最小。
(4) ① 小车受到的阻力越小,在水平面上运动的距离越长;阻力越大,运动距离越短。
② 小车在水平面上运动的距离会更长。
③ 小车的运动速度不会减慢,将保持匀速直线运动。
慢;匀速直线;静止;匀速直线运动;外力
思考:不需要,因为物体具有惯性,会保持原来的运动状态,只有外力作用时运动状态才会改变。
【知识点】
牛顿第一定律;阻力对运动的影响;力与运动的关系
【点评】
本题通过观点辨析和实验探究,考查对牛顿第一定律的理解,涉及控制变量法、科学推理法的应用,帮助学生厘清“力是维持运动的原因”这一错误认知,建立正确的力与运动关系的概念。
【难度系数】
0.6