§7-7探究运动和力的关系

§7-7探究运动和力的关系（一）惯性及惯性现象：1. 惯性：物体保持运动状态不变的性质,称为惯性.一切物体在任何情况下都有惯性，惯性是一切物体固有的属性。

（物体的质量是物体惯性大小的量度，质量越大惯性也越大）请看如下实例：其实，惯性的大小与物体的质量有关，物体的质量大，惯性就大。

惯性的大小与速度无关。

惯性大小表示物体改变运动状态的难易程度。

物体惯性越大，越难改变运动状态，惯性越小，越容易改变物体的运动状态。

（惯性的理解：一切物体都有一种“惰性”，这种“惰性”的表现就是不愿意改变原来的运动状态，静时只求静，动时只求动，即静者恒静；动者恒动。

外界环境影响的是物体运动状态是否发生了改变，但不能影响它不想改变运动状态的愿望。

注意：惯性是物体的固有属性，不论宏大物体，还是微小粒子，不论固体、液体、气体，不论静止物体，还是运动物体，不论物体在地球上，还是在月球上。

一切物体在任何时刻，任何情况下都具有惯性．）2. 解释惯性现象的步骤：①确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体（或同一物体的哪些部分）②弄清楚研究的物体原来处于什么样的运动状态？（运动还是静止）③什么原因使物体或同一物体的某一部分运动状态发生改变。

④由于惯性，研究对象要保持原来的运动状态，于是出现了什么现象？简言之，物体原来是什么状态，由于有惯性，它要保持什么状态，这是解释惯性现象的关键．（注意：惯性现象和惯性是有区别的。

惯性是物体的一种属性。

而惯性现象是物体本身惯性的表现。

所以解释惯性现象时不仅要用到惯性，而且要用到力是改变物体运动状态的原因这一结论。

）3. 惯性的应用在生活和生产实际中常常要用到惯性。

锤头松了，将锤把的一端在坚硬的物体上撞击几下，锤把因撞击而突然停止，锤头由于惯性仍继续前进，结果就紧紧地套在锤柄上了；铲子停在炉膛门前，煤却飞进了里面；将要停车时，司机提前关闭发动机，利用惯性使火车、汽车向前移动一段距离，可以节约燃料。

但惯性也会给人们带来不利的一面，如遇到紧急情况，火车、汽车即使急刹车，车也不会立即停下来，由于它们有惯性，仍要继续前进一段距离，可能造成交通事故。

候风地动仪实际也是惯性的应用。

（二）牛顿第一定律：看实验请思考：★小车刚到达毛巾板、棉布板、木板上时的速度是否相同？小车最后都停下来的原因是什么？★小车在三个平面上运动的时间、距离是否相同？为什么？★小车在三个平面上运动速度减小的快慢是否相同？三者速度减小的快慢与它们受到的阻力有什么关系？★如果平面十分光滑，小车不受阻力、它运动的速度是否还减小？小车将怎样运动？推理想象：（小车在水平面上运动，受到的阻力越小，运动距离越长，速度减小得越慢。

小车的速度将保持不变，一直运动下去）1. 惯性定律：历史的回顾：2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动。

这种观点的提出是很自然的。

我们从周围的事情出发，很容易就会得到这个结论。

如车不推就不走，门不拉不开等。

这种观点统治人们的思想有两千年。

直到17世纪，意大利科学家伽利略才指出这种说法是错误的，他分析到：运动的车停下来是由于摩擦力的原因，运动物体减速的原因是摩擦力。

伽利略提出了自己的看法，他指出：物体一旦具有某一速度，没有加速和减速的原因，这个速度将保持不变。

这里所指的减速的原因就是摩擦力。

为了证实结论的正确，他设计了一个理想实验，下面利用一个跟他的理想实验装置相似的实验向大家介绍一下伽利略的实验。

实验：有几个斜面，用一个小球放到左边的斜面上，放手后小球从左边斜面上滚下后滚到右边的斜面上。

在有摩擦力的情况下，到达右边斜面的高度比左边的释放高度要低。

伽利略所设计的实验是这样的：实验装置跟现在的一样，实验时若没有摩擦力，（当然没有摩擦力是不可能的，所以他的实验是想象中的理想实验。

）我们看一下小球在这个理想实验中会怎样运动。

把小球放到左边斜面的某一个高度，放手后由于有加速的原因，所以小球会从斜面上滚下，越滚越快；到右边斜面时，由于有减速的原因，小球会越滚越慢。

在没有摩擦力的情况下，小球应达到左边的释放高度。

改变右边斜面的倾角，倾角变小，小球要达到同样的高度，要在斜面上走更远的距离。

当右边倾角为零时，小球将一直滚下去永远达不到左边的释放高度，这个速度将保持不变。

这个实验虽然是个理想实验，但却是符合科学道理的。

没有摩擦的情况是很难实现的，现代技术给我们提供了阻力很小的条件。

可以看到滑块的速度基本不变。

法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出了惯性定律：如果没有其它原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么。

牛顿总结了前人的经验，指出了加速和减速的原因，这就是牛顿第一定律。

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。

这个规律叫做牛顿第一定律，通常也称惯性定律。

（理解牛顿第一定律的内容：（1）“一切物体”是指宇宙中所有的物体，牛顿第一定律是自然界中的普遍规律。

（2）“不受外力”是定律成立的条件，这是一种理想情况。

它也包含物体在某一方向上不受外力的情况。

牛顿第一定律是建立在实验的基础上，经过推理得出的。

）★★★注意：“惯性”与“牛顿第一定律”的区别．★★★惯性是自然界中的物体所具有的一种性质，这种性质表现为物体总要保持原来的运动状态，即静止或匀速直线运动状态；惯性定律是一条客观规律，是指由于物体具有惯性，在不受外力（或等效于不受外力）的情况下所遵循的规律。

（三）运动和力的关系力是使物体运动状态发生变化的原因（运动状态的改变包括：从运动到静止、从静止到运动、加速、减速和改变运动的方向）；但同时也应意识到由于具有惯性，物体也想要保持原来的运动状态。

譬如你有喜欢踢足球的爱好，这是你的一个特点，当你有课余时间，你就会去踢足球；而你在上课时，虽然你没有踢足球，但你喜欢踢足球的特点不会改变。

所以可以这样总结：不受外力由于惯性−→−−−保持静止或匀速直线运动。

受到外力克服惯性−→−−−改变运动状态。

【典型例题】例1. 人在跑动时，若脚突然被石块绊一下，人必然是向前跌倒请解释其原因。

分析与解答：在解释惯性问题时要抓住以下几个环节：研究对象→原来处于什么样的运动状态→受力情况→运动状态改变情况→惯性表现。

解：当你奔跑时碰到石块，脚因为受到石头的阻碍，不再向前运动，而人身体上部由于具有惯性要保持原来向前的运动状态，故向前冲去，因此必然是向前跌倒。

例2. 关于物体的惯性，下面哪种说法正确？（）A. 汽车行驶时，突然刹车，乘客的身体向前倾，说明刹车时人具有向前的惯性B. 快速前进的汽车，在短距离内刹车比较困难，说明速度大时，汽车的惯性大C. 匀速前进的汽车上的乘客，无论汽车的速度多大，乘客均不会发生前倾或后仰的现象，说明匀速运动的物体没有惯性D. 以上三种说法均不正确分析与解答：惯性是物体的一种属性，它没有方向．牛顿第一定律告诉我们，一切物体都有惯性，任何物体在任何情况下都有惯性．惯性的大小，只和物体的质量有关，而和物体的运动状态及速度无关．正确答案：D例3.一氢气球系着一重物以1m/s的速度竖直上升，在上升过程中系物体的绳子突然断了，在绳子断后物体将（）A. 立即匀速下落B. 立即下落，且速度越来越快C. 先上升一段距离再下落，下落的速度越来越大D. 由于惯性，物体将以1m/s的速度匀速上升分析与解答：本题的关键是正确理解惯性、力和运动的关系.当系物体的绳子突然断了以后，由于惯性，物体初始以1m/s的速度上升，但由于物体受到重力的作用，重力的方向与物体上升的速度方向相反，所以物体将做减速运动，上升一段距离当速度减小到零以后，物体在重力的作用下向下作加速运动。

本题的选项应为C。

说明：此类问题是惯性与运动问题的典型例题，分析时要明确研究对象的初始状态，然后再根据惯性以及力和运动的关系去分析，但要注意惯性不是力。

答案：C例4.汽车刹车之后现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。

司机从看到情况到肌肉动作操纵制运器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，叫反应距离。

从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段叫制动距离。

（如图所示）下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度速度（km/h）反应距离（m）制动距离（m）40 7 850 9 1360 11 2080 15 34100 19 54（1___________，汽车还会继续向前滑行一段距离；在此过程中车轮与地面间的摩擦是___________摩擦。

（2）利用上表数据，算出该司机的反应时间大约是___________s。

（3）分析上表数据，可知影响汽车制动距离的主要因素是___________。

（4）为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁设置了“雨雪路滑，减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。

分析与解答：（1）滚动、惯性、滑动（2）0.6～0.7（3）汽车的行驶速度（4）雨雪天，道路较滑，汽车所受的摩擦力较小，在相同车速的情况下，汽车刹车后滑行的距离变长，汽车较难停下来，因此为安全起见要减速慢行。

§7-5二力平衡§7-7探究运动和力的关系【模拟试题】一、填空题：1. 弹簧测力计是测量__________的工具。

如图1所示，甲乙两人用力推对方，两人均向后退，这是因为力的作用是__________的。

在校运会百米赛跑中，运动员小华第一个冲到终点后不能马上停下来，继续向前冲了一段距离，这是因为人具有__________的缘故。

如图2，某人用力推车，车未动，则车所受合力__________。

图1 图22. 汽车紧急刹车时，仍要继续向前运动一段距离才能停下来，是因为汽车具有__________。

下雪天路滑，为了防止交通事故，常在马路上撒些灰渣，这是为了增大汽车轮胎与地面的__________，尽量使汽车刹车时滑行的距离短些。

3. 小丽同学在超市购物时，用5N的水平力推着一辆小车在水平地面上做匀速直线运动，这时小车受到的阻力是_________N。

突然，小丽发现前面有一小孩，她马上用10N的水平力向后拉小车，使小车减速，在减速运动的过程中，小车所受的合力为___________N。

4. 一台计算机放在水平桌面上，计算机受到的重力为G，计算机对桌面的压力为F，桌面对计算机的支承力为N。

在这3个力中，__________和__________彼此平衡（填字母代号）。