《动力学中的四类常见题型》运动和力的关系PPT

《牛顿第一定律》运动和力的关系PPT

第一部分内容：课标要求

1．知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科研究的重要方法。

2．理解牛顿第一定律的内容及意义。

3．理解惯性的概念，会解释有关的惯性现象。

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牛顿第一定律PPT，第二部分内容：自学新教材

一、理想实验的魅力

1．填一填

(1)亚里士多德认为：必须______作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要______在某个地方。

(2)伽利略的理想实验

①斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有______，小球将上升到原来释放时的______。减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度______。当第二个斜面放平，小球将永远______下去。

②推理结论：力______ (填“是”或“不是”)维持物体运动的原因。

(3)笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以______沿______运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

2．判一判

(1)亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。(    )

(2)伽利略的理想实验可以想办法做到的。 (    )

(3)伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因。 (    )

(4)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态不会改变。(    )

3．选一选

(1)关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是 (　　)

A．只要接触面“相当光滑”，物体在水平面上就能匀速运动下去

B．这个实验实际上是永远无法做到的

C．利用气垫导轨，就能使实验成功

D．要使物体运动就必须有力的作用，没有力的作用物体就静止

(2)伽利略的斜面实验可以证明(　　)

A．要物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止

B．要物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动

C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D．力不是维持物体运动的原因

二、牛顿第一定律

1．填一填

(1)牛顿第一定律的内容：一切物体总保持______状态或______状态，除非作用在它上面的力迫使它______这种状态。

(2)惯性：物体保持原来______状态或______状态的性质，牛顿第一定律也叫作______定律。

2．判一判

(1)牛顿第一定律是可以通过实验验证的。 (    )

(2)牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动。 (    )

(3)牛顿第一定律说明一切物体都具有惯性。 (    )

(4)牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因。(    )

3．选一选

(1)下列关于牛顿第一定律的说法正确的是 (　　)

A．牛顿第一定律是牛顿在前人工作基础上研究得出的

B．牛顿第一定律是通过理想实验方法得出的，可用实验验证

C．惯性是一种力，惯性定律与惯性的实质相同

D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度决定了惯性的大小

(2)下列说法正确的是 (　　)

A．静止的物体一定不受力，受力的物体一定运动

B．物体运动状态发生变化，则物体一定受力的作用

C．物体的运动需要力来维持，没有力作用时物体就要停下来

D．物体运动状态不变时，有惯性，运动状态改变时没有惯性

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牛顿第一定律PPT，第三部分内容：提升新知能

突破点一   对伽利略理想实验的理解

[学透用活]

1．伽利略理想实验的推论：一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。

2．理想实验的意义

(1)伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。

(2)伽利略理想实验是把实验和逻辑推理相结合的一种科学研究方法。

[典例1]　理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，如图所示。下面是关于该实验的步骤：

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。

②如图为两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。

(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列____________(填写序号即可)。

(2)在上述的设想实验步骤中，有的属于可靠的实验事实，有的则是理想化的推论，请问步骤②属于___________。

[解析]　理想实验的思想方法：在实验事实的基础上，经过合理的想象，获取结论。针对题目所述的实验步骤，正确的排列顺序是②③①④，步骤②属于可靠的实验事实。

[对点练清]

1．[多选]下列说法正确的是 (　　)

A．物体越重，重力加速度越大，下落的越快

B．亚里士多德研究自然规律的方法是实验的方法

C．伽利略研究自然规律的方法是猜想和假设，数学推理和科学实验相结合的方法

D．理想斜面实验是通过“合理外推”得出自由落体运动的规律的，并没有直接验证自由落体运动的规律

2．[多选]关于伽利略的理想实验的叙述正确的是       (　　)

A．这个实验是凭空想象的

B．这个实验虽然是想象的，但它得出的结论是可靠的

C．理想实验是一种科学方法

D．理想实验是一个纯思维实验，其正确性应接受实践的检验

突破点二   对牛顿第一定律的理解

[学透用活]

1．物体运动状态变化(即速度的变化)的三种情景：

(1)速度的方向不变，大小变化。

(2)速度的大小不变，方向变化。

(3)速度的大小和方向同时发生变化。

2．对牛顿第一定律的理解

(1)揭示了力和运动的关系：

①力是改变物体运动状态的原因(或者说力是使物体产生加速度的原因)，而不是维持物体运动状态的原因。

②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。

(2)揭示了一切物体都具有惯性。因此牛顿第一定律也叫惯性定律。

[典例2]　关于牛顿第一定律(惯性定律)，下列理解正确的是(　　)

A．向上抛出的物体，在向上运动的过程中，一定受到向上的作用力，否则不可能向上运动

B．汽车在运动过程中，速度大时的惯性一定比速度小时的惯性大

C．牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的

D．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证

[规律方法]

力和运动的关系

(1)力的作用效果是使物体发生形变或运动状态发生改变，而运动状态的改变就意味着物体的速度发生了改变，物体具有加速度，因此，力是使物体产生加速度的原因。

(2)力是改变物体运动状态的原因，因此，物体运动状态发生改变时必定受到不为零的外力作用。

[对点练清]

4．[多选]下列关于牛顿第一定律的理解正确的是        (　　)

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体一定处于静止状态

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果

D．飞跑的运动员，由于遇到障碍物而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

5．下列说法正确的是(　　)

A．牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据

B．牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的

C．理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法

D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用

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牛顿第一定律PPT，第四部分内容：训练新素养

一、上段还是下段的细绳先断(核心素养之科学探究)

[选自鲁科版教材P112“迷你实验室”]

用细绳把一本较厚重的书扎一圈，然后将细绳的一端悬挂起来，另一端用手牵住(如图)。

先迅速用力将细绳往下一拉，看细绳的哪一段先断开。

再做一次，拉力逐渐加大，直到细绳被拉断，看看又是细绳的哪一段先断开。

比较两次拉断细绳的结果，想想这是为什么。

[提示]　当迅速用力拉绳时，下段细绳先断。原因是：由于书本比较厚重，惯性较大，其运动状态难以改变，在迅速向下拉绳的瞬间，书本可以认为固定不动，上段绳的力没增大，而此时下段细绳承受的力将比上段细绳承受的力大，因此，下段细绳将会先断。

当慢慢增大拉力时，由平衡知识可知，上段细绳承受的力为书的重力和手对下段细绳拉力之和，所以上段细绳的拉力总比下段细绳的拉力大，上段细绳一定先断。

二、匀速直线运动的演示(核心素养之科学探究)

[选自鲁科版教材P111“实验与探究”]

伽利略与笛卡儿的观点皆基于理想情况，在现实中很难实现。下面我们通过气垫导轨来演示在可忽略阻力情况下物体的匀速直线运动。如图所示，用气泵给气垫导轨充气，气体从气垫导轨的小孔中喷出，在滑块与导轨间形成空气薄层——气垫。这样，滑块在气垫上滑动时受到的阻力很小，可忽略不计。将气垫导轨调至水平，给滑块一个初速度，使其运动起来。利用光电门和电子计时器测出滑块在运动过程中的速度几乎不变。可见，水平方向虽没有外力作用，但滑块能保持匀速直线运动。

利用气垫导轨可以演示滑块在运动过程中的速度几乎不变，你从中可以得出什么结论？

[提示]　物体的运动并不需要力来维持，或者说力不是维持物体运动的原因。

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《实验：探究加速度与力、质量的关系》运动和力的关系PPT

第一部分内容：实验基础

1．学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。

2．学会用图像法研究加速度与质量、加速度与力之间的关系。

3．学会“化曲为直”法研究变量间的关系。

1．实验思路：控制变量法

(1)保持研究对象即小车的质量不变，通过改变悬挂槽码的个数改变小车所受的拉力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比。

(2)保持悬挂槽码的个数不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与质量成反比。

2．方案设计

(1)三个物理量的测量

①小车质量的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量。

②拉力的测量：当悬挂的槽码的质量远小于小车质量的情况下，可以认为槽码的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)。

③加速度的测量：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度。

(2)实验数据的处理——图像法、“化曲为直”法

①研究加速度a和力F的关系

以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图甲所示。若图像是一条通过原点的直线，则说明a与F成正比。

②研究加速度a与质量m的关系

如图乙所示，因为a­m图像是曲线，检查a­m图像是否是双曲线，就能判断它们之间是否存在反比例关系，但检查这条曲线是否是双曲线，直接判断有困难。若a和m成反比，则a与1m必成正比。我们采取“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以1m为横坐标，作出a­1m图像，若a­1m 图像是一条过原点的直线，说明a与1m成正比，即a与m成反比。

1．系统误差

本实验用槽码的重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的重力。槽码的质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，槽码的质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足槽码的质量远小于小车的质量的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。

2．偶然误差

摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。

1．打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车。

2．在平衡摩擦力时，不需要悬挂槽码，但小车应连接纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。

3．改变悬挂槽码的个数的过程中，要始终保证槽码的总质量远小于小车的质量。

4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。

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实验探究加速度与力质量的关系PPT，第二部分内容：实验考点

考点一  实验原理与操作

[典例1]在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下：

A．用天平称出小车和槽码的质量

B．按图安装好实验器材

C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码

D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量

E．保持槽码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验

F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值

G．作a­M关系图像，并由图像确定a与M的关系

(1)请改正实验装置图中的错误。

①电磁打点计时器位置________________；

②小车位置__________________________；

③滑轮位置__________________________。

(2)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在步骤________之后。

(3)在上述步骤中，有错误的是步骤__________，应把________________改为________________。

(4)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤________，应把________________改为________________。

[对点训练]

1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：

(1)实验环境的等效法：____________；

(2)实验条件设计的科学方法：____________；

(3)实验原理的简化：______________，即当小车质量M车≫m槽码时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码的重力m槽码g；

(4)实验数据处理的科学方法：____________；

(5)由a­M车图像转化为a­1M车图像，所用的科学方法：____________。

(以上各题均填“理想实验法”、“图像法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”)

考点二  数据处理和误差分析

[典例2]　“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

(1)下列说法正确的是________。

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．实验时应先释放小车后接通电源

C．本实验槽码B的质量应远大于小车A的质量

D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a­1mA图像

(2)某同学在实验中，打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中s1＝7.06 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.30 cm、s4＝8.92 cm，已知交流电的频率为50 Hz，则纸带加速度的大小是______ m/s2。(保留两位有效数字)

(3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是______。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。他绘出的a­F关系图像是________。

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《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT

第一部分内容：课标要求

1.理解牛顿第二定律的内容、表达式的意义。

2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

3.会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。

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牛顿第二定律PPT，第二部分内容：自学新教材

一、牛顿第二定律的表达式

1．填一填

(1)牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成_____，跟它的质量成_____，加速度的方向跟作用力的方向_____。

(2)牛顿第二定律的表达式：F＝_____，其中k是比例系数。

2．判一判

(1)牛顿第二定律既明确了力、质量、加速度三者的数量关系，也明确了加速度与力的方向关系。(   )

(2)由F＝kma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比。(   )

(3)加速度的方向决定了合外力的方向。(   )

(4)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致。 (   )

3．选一选

(1)[多选]下列对牛顿第二定律的理解正确的是 (　　)

A．由F＝kma可知，m与a成反比

B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用

C．加速度的方向总跟合外力的方向一致

D．当合外力停止作用时，加速度随之消失

(2)甲物体在5 N的合外力作用下，产生2 m/s2的加速度，乙物体在4 N的合外力作用下，产生2 m/s2的加速度，则下列说法正确的是(　　)

A．甲的惯性较大

B．乙的惯性较大

C．甲、乙两物体的惯性一样大

D．无法比较两物体的惯性大小

二、力的单位

1．填一填

(1)力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为_____。

(2)“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力就是1 N，即1 N＝1_____。

(3)国际单位制中牛顿第二定律的表达式：F＝_____。

2．判一判

(1)使质量是1 g的物体产生1 cm/s2的加速度的力叫做1 N。(   )

(2)公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取。 (   )

(3)牛顿第二定律表达式F＝kma中的系数k总等于1。 (   )

(4)物体的加速度a是物体上每一个力所产生的加速度的矢量和。(   )

3．选一选

(1)下列关于加速度大小的判断正确的是(　　)

A．由公式a＝ΔvΔt可知，a与Δv成正比、与Δt成反比

B．由公式a＝ΔvΔt可知，a与Δv成反比、与Δt成正比

C．由公式a＝Fm可知，a与F成正比、与m成反比

D．由公式a＝Fm可知，a与F成反比、与m成正比

(2)[多选]在光滑的水平地面上放一个质量m＝2 kg的物体，现对该物体同时施加两个力F1和F2，其中F1＝3 N，方向水平向东，F2＝4 N，方向水平向南，sin 37°＝0.6，则下列说法正确的是 (　　)

A．F1使物体产生大小为1.5 m/s2、方向水平向东的加速度

B．F2使物体产生大小为2 m/s2、方向水平向南的加速度

C．物体的加速度的大小为2.5 m/s2，方向为东偏南37°

D．物体的加速度的大小为2.5 m/s2，方向为南偏东37°

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牛顿第二定律PPT，第三部分内容：提升新知能

突破点一   对牛顿第二定律的理解

[学透用活]

1．对表达式F＝ma的理解

(1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位。

(2)F的含义：F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度；F是某个分力时，加速度a是该分力产生的加速度。

2．牛顿第二定律的五个性质

因果性  力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度

同体性  F、m、a都是对同一物体而言的

独立性  作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和

瞬时性  加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失

矢量性  F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同

[对点练清]

1．[多选]下列关于牛顿第二定律的说法正确的是 (　　)

A．物体的加速度大小由物体的质量和物体所受的合力大小决定，与物体的速度无关

B．物体的加速度方向只由它所受的合力方向决定，与速度方向无关

C．物体所受的合力方向和加速度方向及速度方向总是相同的

D．一旦物体所受的合力为零，则运动物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了

2．下列说法正确的是(　　)

A．由牛顿第二定律知，加速度大的物体，所受的合外力一定大

B．物体的加速度大，说明它的质量一定小

C．任何情况下，物体的加速度大，速度变化量一定大

D．a与Δv及Δt无关，但可以用Δv和Δt的比值来计算加速度a的大小

3．在粗糙的水平面上，物体在水平推力F作用下由静止开始做匀加速直线运动，一段时间后，将F逐渐减小，在F逐渐减小到零的过程中，速度v和加速度a的变化情况是(　　)

A．v减小，a减小

B．v增大，a减小

C．v先减小后增大，a先增大后减小

D．v先增大后减小，a先减小后增大

突破点二   牛顿第二定律的简单应用

1．应用牛顿第二定律的一般步骤

(1)确定研究对象。

(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图。

(3)求合力F或加速度a。

(4)根据F＝ma列方程求解。

2．求解加速度的两种方法

(1)合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力，物体所受合外力的方向即为加速度的方向。

(2)正交分解法：当物体受多个力作用处于加速状态时，常用正交分解法求物体所受的合力，再应用牛顿第二定律求加速度。为减少矢量的分解以简化运算，建立坐标系时，可有如下两种方法：

[典例1]　自制一个加速度计，其构造是：一根轻杆，下端固定一个小球，上端装在水平轴O上，杆可在竖直平面内左右摆动，用白硬纸作为表面，放在杆摆动的平面上，并刻上刻度，可以直接读出加速度的大小和方向。使用时，加速度计右端朝汽车前进的方向，如图所示，g取9.8 m/s2。

(1)硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上，则在b处应标的加速度数值是多少？

(2)刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30°，则c处应标的加速度数值是多少？

(3)刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45°。在汽车前进时，若轻杆稳定地指在d处，则0.5 s内汽车速度变化了多少？

突破点三   牛顿第二定律的瞬时性问题

[学透用活]

1．瞬时加速度问题：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻前后物体的受力情况及其变化。

2．两种基本模型

刚性绳模型(细钢丝、细线、轻杆等)

此类形变属于微小形变，其发生和变化过程时间极短，在物体的受力情况改变(如某个力消失)的瞬间，其形变可随之突变，弹力可以突变

轻弹簧模型(轻弹簧、橡皮绳、弹性绳等)

此类形变属于明显形变，其发生改变需要一段时间，在瞬时问题中，其弹力的大小不能突变，可看成是不变的

[典例3]　[多选]如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上。下列判断正确的是(　　)

A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变

B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsin θ

C．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gcos θ

D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsin θ

[规律方法]

解决此类问题的基本方法

(1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，求出各力大小(①若物体处于平衡状态，则利用平衡条件；②若处于加速状态，则利用牛顿第二定律)。

(2)分析当状态变化时(剪断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等)，哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力，发生在被撤去物接触面上的弹力都立即消失)。

(3)求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度。

... ... ...

牛顿第二定律PPT，第四部分内容：训练新素养

一、这与牛顿第二定律矛盾吗(核心素养之科学思维)

[选自鲁科版教材P118“物理聊吧”]

由牛顿第二定律可知，无论多小的力皆能使物体产生加速度，改变物体的运动状态。但是，当我们推静止的柜子时(如图)，有时即使用了很大的力却也无法推动，柜子仍处于静止状态。这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？

[提示]　牛顿第二定律F＝ma中的F为合外力，当物体所受合外力不为零时，物体就会产生加速度。而当我们用力推静止的柜子时，水平方向除了受推力外，还有地面对箱子的摩擦力，只要推力不能大于其最大静摩擦力，柜子就仍处于静止状态。故这一现象与牛顿第二定律并不矛盾。

二、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P121例题]

如图所示，一载有小孩的雪橇总质量为30 kg，在拉力F作用下，沿水平地面向右做直线运动，该拉力与水平面夹角为30°，经过50 cm，速度由0.6 m/s均匀减至0.4 m/s。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为0.2，求作用力F的大小。

[分析]由题意可知，物体做匀减速直线运动，已知初速度、末速度和位移，由运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律求出未知力。

[讨论]从本题分析可知，物体对水平面的压力不等于重力。为什么？

[策略提炼]

物体在受到多个力的情况下运用牛顿第二定律时，可用正交分解法列方程组求解。通常，先建立直角坐标系，将力和加速度分解在两个坐标轴上， 一般以物体运动的方向为x轴的正方向，列方程组Fx合＝maxFy合＝may，再求解方程组即可。　　

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《力学单位制》运动和力的关系PPT

第一部分内容：课标要求

1.知道基本单位、导出单位及单位制等有关概念。

2.明确国际单位制中七个基本物理量和力学中三个基本物理量及其单位。

3.理解单位制的有关应用。

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自学新教材

一、基本单位

1．填一填

(1)物理学的关系式：①确定了____之间的关系；②确定了物理量的____之间的关系。

(2)基本量与基本单位：选定几个物理量的单位，利用物理量之间的____ 就能推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫作____，它们相应的单位叫作____。

(3)导出量与导出单位：由基本量根据____推导出来的其他物理量叫作____，推导出来的相应单位叫作 ____ 。

(4)单位制：____单位和____单位一起组成了单位制。

2．判一判

(1)基本量可以任意选定。(    )

(2)时间的单位s是基本单位。(    )

(3)速度的单位m/s是导出单位。 (    )

(4)物理公式表示了物理量间的数量关系和单位关系。 (    )

3．选一选

(1)关于物理量和物理量的单位，下列说法正确的是    (　　)

A．在力学范围内，规定长度、质量、力为三个基本量

B．后人为了纪念牛顿，把“牛顿”作为力学中的基本单位

C．1 N＝1 kg•m•s－2

D．“秒”“克”都是基本量

(2)[多选]关于以下物理量和单位，下列判断正确的是     (　　)

①加速度　②米　③力　④千克　⑤质量　⑥秒　

⑦牛顿　⑧牛/千克　⑨时间　⑩米/秒

A．①③⑦⑨是矢量　　B．②④⑥是基本单位

C．⑤⑦⑧⑩是导出单位   D．⑧是①的单位

二、国际单位制

1．填一填

(1) 国际单位制

国际通用的、包括一切____领域的单位制，简称SI。

(2)国际单位制的基本单位

(3)在力学范围内，规定长度、____、____为基本量。 

2．判一判

(1)质量、长度、时间是力学中的基本物理量。(    )

(2)时间是国际单位制中的基本单位。(    )

(3)kg•m/s是国际单位制中的导出单位。(    )

(4)时间的单位h是国际单位制中的导出单位。(    )

3．想一想

中国“飞人”苏炳添在百米比赛的最快速度可以达到12 m/s，某人骑助力车的速度为20 km/h。中国首艘航母“辽宁舰”正常航速可达29节。仅凭所给三个速度的数值“12、20、29”能否判断其运动的快慢？为什么？

提示：不能。因为单位不统一。

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提升新知能

突破点一   对单位制的理解

1．单位制的意义

单位是物理量的组成部分，对于物理量，如果有单位一定要在数字后带上单位，同一个物理量，选用不同单位时其数值不同。统一单位，便于人们的相互交流，统一人们的认识。

2．单位制的组成

[典例1]　给出以下物理量或单位，请按要求填空。

A．米 B．牛顿　C．加速度　D．米/秒2　E．质量

F．千克　G．时间　H．秒　I．位移　J．厘米2

K．千克/米3　L．焦耳

(1)属于基本单位的是________。

(2)属于导出单位的是________。

(3)属于物理量的是________。

[对点练清]

1．下列关于单位制的说法中，正确的是 (　　)

A．在国际单位制中力学的三个基本单位分别是长度单位m、时间单位s、力的单位N

B．长度是基本物理量，其单位m、cm、mm都是国际单位制中的基本单位

C．公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取

D．公式F＝kma中，各物理量的单位都采用国际单位时k＝1

2．在物理学中，选定七个物理量的单位作为国际单位制的基本单位，利用物理量之间的关系就可以推导出其他物理量的单位。已知F＝ma，其中F表示作用在物体上的力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。则力的单位用国际单位制的基本单位表示应该是(　　)

A．kg•m/s   B．kg•m/s2

C．ND．N•s

3．[多选]在国际单位制中，下列说法正确的是 (　　)

A．在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的

B．m和s都是国际单位制中力学的基本单位

C．千克是国际单位制中力学三个基本物理量之一

D．m/s、N、m/s2都是国际单位制中的导出单位

突破点二   单位制的应用

[学透用活]

1．简化计算过程中的单位表达

解题过程中，在统一已知量的单位后，代入数据计算时就不必写出各个量的单位，只在式子末尾写出待求量的单位即可。

2．推导物理量的单位

物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位。

3．判断比例系数的单位

根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数有无单位，如在国际单位制中：①公式F＝kx中k的单位为N/m；②Ff＝μFN中的μ无单位；③F＝kma中的k无单位。

4．检验表达式的正误

对某个表达式中各量的单位统一为国际单位，则计算结果的单位与待求量的国际单位一致时，该表达式才可能是正确的。若计算结果的单位不对，则表达式一定错误。

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训练新素养

一、STSE类问题，体现活学活用

[选自第26届国际计量大会纪实]

第26届国际计量大会于2018年11月13～16日在法国巴黎召开，会议通过了“修订国际单位制”决议，将以基本物理常数重新定义“千克”“安培”“开尔文”“摩尔”4个SI基本单位。新国际单位体系已于2019年5月20日即第20个世界计量日起正式生效，至此，国际单位制的7个基本单位全部实现由常数定义，如图所示，也标志着人类社会正式迈入量子时代。

其中，最受关注的“千克”此前近130年来，都是由一个直径和高度均为39.17毫米的铂铱合金圆柱体即“国际千克原器(IPK)”定义，原器外号为“大K”，保存在巴黎西郊一个保险箱里。尽管铂铱合金是目前已知最稳定的合金之一，但由于受空气污染和氧化等因素影响，人们发现其质量出现细微变化，大约损失了50微克的质量，已难以适应现代精密测量要求。

如今“1千克”被定义为“对应普朗克常数6.626 070 15×10－34 J•s时的质量单位”，其原理是将移动质量为1千克的物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力，再通过质能转换公式算出质量。

(2019•北京高考)国际单位制(缩写SI)定义了米(m)、秒(s)等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m和s可以导出速度单位m•s－1。历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯­133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率Δν＝9 192 631 770 Hz定义s；1983年用真空中的光速c＝299 792 458 m•s－1定义m。2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义(对应关系如图，例如，s对应Δν，m对应c)，新SI自2019年5月20日(国际计量日)正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是 (　　)

A．7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性

B．用真空中的光速c(m•s－1)定义m，因为长度l与速度v存在l＝vt，而s已定义

C．用基本电荷e(C)定义安培(A)，因为电荷量q与电流I存在I＝q/t，而s已定义

D．因为普朗克常量h(J•s)的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位

二、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P125第3题]

火箭起飞时需要极大的推力，如图所示。已知某火箭总长度为49.7 m，直径为3.35 m；每个液体助推器长为15.3 m，直径为2.25 m；火箭的总起飞质量为460 t，起飞推力为6.0×106 N。取重力加速度g＝10 m/s2，试选择数据计算火箭起飞时的加速度。

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《章末优化总结》运动和力的关系PPT课件 整合提升 动力学中的临界和极值问题 1．临界状态与临界值 在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关的物理量将发生..

《超重和失重》运动和力的关系PPT课件 第一部分内容：学习目标 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象．(重点) 2．能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上..

《习题课 牛顿运动定律的综合应用》运动和力的关系PPT 第一部分内容：基础回顾 1．牛顿第二定律：F＝ma，以加速度为桥梁联系力与运动的关系． 2．基本应用 (1)已知运动求受力． (2)已..

《牛顿运动定律的应用》运动和力的关系PPT

第一部分内容：课标要求

1.学会解决从受力确定运动情况的问题。

2.学会解决从运动情况确定受力的问题。

3.掌握解决动力学的两类基本问题的综合思路。

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牛顿运动定律的应用PPT，第二部分内容：自学新教材

一、牛顿第二定律的作用

1．填一填

确定了运动和______的关系，把物体的运动情况与______情况联系起来。

2．选一选

质量为m的物体，放在粗糙的水平地面上，受到一个水平方向的恒力F的作用而运动，在运动中，物体加速度a的大小(　　)

A．和物体的运动速度有关

B．和物体跟地面间的动摩擦因数无关

C．和物体运动的时间无关

D．和恒力F成正比

二、动力学的两类基本问题

1．填一填

(1)从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由__________求出物体的______，再通过______的规律确定物体的运动情况。

(2)从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据______规律求出物体的______，结合受力分析，再根据____________求出力。

2．判一判

(1)根据所受合外力的方向可以确定物体加速度的方向。 (    )

(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。(    )

(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。 (    )

(4)只要知道物体受力情况就能确定物体的运动性质。(    )

3．选一选

(1)物体放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下由静止开始运动，经时间t通过的位移是x。如果水平恒力变为2F，物体仍由静止开始运动，经时间2t通过的位移是 (　　)

A．x　　　B．2x

C．4xD．8x

(2)行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦，刹车过程可看成匀减速直线运动) (　　)

A．450 N B．400 N

C．350 ND．300 N

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牛顿运动定律的应用PPT，第三部分内容：提升新知能

突破点一   根据物体的受力情况确定运动情况

解答该类问题的一般步骤：

(1)选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。

(2)根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，求出物体所受的合外力。

(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。

(4)结合物体运动的初始条件(即初速度v0)，分析运动情况并画出运动草图，选择合适的运动学公式，求出待求的运动学量——任意时刻的速度v、一段运动时间t以及对应的位移x等。

[特别提醒]

受力分析和运动情况分析是解决该类问题的两个关键。　　　

[典例1]如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面。人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下。人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间。

(2)人在经过C点后滑行的距离。

[规律方法]

根据物体的受力情况确定运动情况的思维流程

[对点练清]

1.如图所示，质量m＝15 kg的木箱静止在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2。现用F＝60 N的水平恒力向右拉动木箱(g取10 m/s2)。求：

(1) 3 s时木箱的速度大小。

(2)木箱在2 s内的位移大小。

2.质量为m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5。现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°，且sin 37°＝0.6。经t＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体静止，g取10 m/s2。求：

(1)物体运动过程中的最大速度。

(2)物体运动的总位移。

突破点二   根据物体的运动情况确定受力情况

[学透用活]

解答该类问题的一般步骤

(1)选定研究对象，对研究对象进行运动情况分析和受力分析，并画出运动草图及受力示意图。

(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。

(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。

(4)根据力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或与力有关的量。

[典例2]民航客机都有紧急出口，发生意外情况时打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上。如图所示，某客机紧急出口离地面高度AB＝3.0 m，斜面气囊长度AC＝5.0 m，要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过2 s，g取10 m/s2，求：

(1)乘客在气囊上滑下的加速度大小。

(2)乘客和气囊间的最大动摩擦因数。(忽略空气阻力)

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牛顿运动定律的应用PPT，第四部分内容：训练新素养

一、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P118例题]

某高速列车(如图)起动后的初始阶段，可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为3.04×105 N，列车所受阻力为7.9×104 N，列车质量为4.5×105 kg，则列车从起动至速度达到60 km/h需要多长时间？

[分析]已知牵引力F、阻力f和列车质量m，由牛顿第二定律可求出列车运动的加速度a。列车做匀加速直线运动，已知起动时的初速度为0和末速度vt的大小，结合求出的加速度a，由匀变速直线运动的速度公式可求出所需要的时间。

[讨论]一般高速列车起动时的加速度比轿车起动时的加速度小，加速到相同速度(在汽车能达到的速度范围内)需要的时间更长。查阅资料，了解高速列车的加速情况，判断本题的计算结果是否在合理范围内。

[策略提炼]

运动与力的问题一般有两大类型：第一，已知物体受力，由此确定其运动情况；第二，已知物体运动情况，由此确定其所受外力。

用牛顿第二定律解决动力学问题时，通常需明确研究对象，分析其受力及运动情况，再运用牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。其中加速度通常是联系力和运动情况的桥梁。　　

二、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P122例题]

气球上系一重物，自地面上升。当上升到离地面9 m时，速度为4 m/s，此时绳子突然断开。不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。

(1)重物从离开气球至上升到最高点，经历的时间和上升的高度各为多少？

(2)重物离开气球后经多长时间才能落地？落地时的速度是多大？

[分析]　绳子突然断开时，重物与气球具有相同的速度。由于惯性，重物将继续向上运动。重物在空中运动只受到重力作用，根据牛顿第二定律可知，重物加速度大小为g，方向始终竖直向下。因此，绳子断开后重物先竖直向上做匀减速直线运动，上升一段距离到达最高点时速度为0，然后向下做自由落体运动直到落地，如图所示。

可将运动分为上升和下降两个阶段，根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解。

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《牛顿运动定律的应用》牛顿运动定律PPT 第一部分内容：高频考点一 瞬时加速度的计算 [知识贯通] 牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。求解瞬..

《章末优化总结》运动和力的关系PPT课件 整合提升 动力学中的临界和极值问题 1．临界状态与临界值 在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关的物理量将发生..

《超重和失重》运动和力的关系PPT课件 第一部分内容：学习目标 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象．(重点) 2．能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上..

《超重和失重》运动和力的关系PPT

第一部分内容：课标要求

1.知道测量重力的两种方法。

2.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象。

3.掌握处理滑块与滑板模型问题。

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超重和失重PPT，第二部分内容：自学新教材

一、重力的测量

1．填一填

(1)方法一：先测量物体做自由落体运动的____，再用天平测量物体的____，利用____可得G＝mg。

(2)方法二：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于____状态，根据力的____可得重力等于测力计的示数，即G＝F。

2．判一判

(1)物体的重力大小G＝mg是根据牛顿第二定律确定的。(   )

(2)弹簧测力计测量重力时其示数一定等于物体的重力大小。(   )

(3)人站在体重计上静止不动时视重等于重力。 (   )

二、超重和失重

1．填一填

定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____物体所受重力的现象

产生条件：物体具有____的加速度

定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____物体所受重力的现象

产生条件：物体具有____的加速度

定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力

产生条件：物体的加速度a＝g

2．判一判

(1)物体处于超重状态时重力增大了。 (    )

(2)物体处于失重状态时重力减小了。 (    )

(3)物体处于超重或失重状态时，物体的重力没有变化。  (    )

(4)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。 (    )

3．想一想

在乘竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉：在电梯里上楼时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到楼顶时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。下楼时，在电梯里，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到楼底时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。

(1)电梯向上启动瞬间加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？

(2)电梯向上将要到达目的地减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？

(3)若电梯下降启动的瞬间或到达楼底前减速运动时，人处于超重还是失重状态？

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超重和失重PPT，第三部分内容：提升新知能

突破点一   对超重和失重的理解

1．重力与视重的区别

(1)重力：物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。

(2)视重：当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。

2．平衡、超重、失重、完全失重状态的比较

[特别提醒]

在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会消失。例如：单摆停止摆动、液体对器壁没有压强、浸在液体中的物体不受浮力等；工作原理与重力有关的仪器也不能再使用，如天平、液体气压计等，注意弹簧测力计不能测量重力，但可以测量拉力等。　　　

[典例1]　一人站在体重计上。当他静止时台秤指针指在45 kg刻度处。则在他快速蹲下不动的整个过程中，台秤指针(　　)

A．一直指在大于45 kg刻度处

B．一直指在小于45 kg刻度处

C．先指在大于45 kg刻度处，后指在小于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处

D．先指在小于45 kg刻度处，后指在大于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处

[规律方法]

判断超重、失重状态的方法

(1)从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。

(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态。

(3)注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。

[对点练清]

1．如图，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　)

A．失重、失重B．超重、超重

C．失重、超重D．超重、失重

2．[多选]有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是 (　　)

A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态

B．座舱自由下落的过程中人处于失重状态

C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态

D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态

3.如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔，静止时用手指堵住小孔不让它漏水。假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则下列说法正确的是 (　　)

A．容器自由下落时，小孔向下漏水

B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水

C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水

D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水

突破点二   超重和失重现象的应用

超重和失重现象的应用，实质上就是牛顿第二定律的应用，解题的一般思路：

(1)分析物体运动的加速度方向；

(2)判断物体处于超重状态还是失重状态；

(3)对物体进行受力分析；

(4)利用牛顿第二定律分析和求解。

[典例2]　质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示。重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。

(1)匀速上升；

(2)以4 m/s2的加速度加速上升；

(3)以5 m/s2的加速度加速下降。

[对点练清]

4.[多选]如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为12 N。关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)  了 (　　)

A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2

B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2

C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2

D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2

5．[多选]如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲—起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线可知(　　)

A．该同学体重约为650 N

B．该同学做了两次下蹲—起立的动作

C．该同学做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2 s起立

D．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态

突破点三   滑块与滑板模型

[学透用活]

1．模型概述：一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动，两者之间有相对运动，可能发生同向相对滑动或反向相对滑动。问题涉及两物体的运动时间、速度、加速度、位移等各量的关系。

2．滑块——滑板模型的三个基本关系

加速度关系

滑块与滑板保持相对静止，可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度

如果滑块与滑板之间发生相对运动，应采用“隔离法”分别求出滑块与滑板运动的加速度。应注意发掘滑块与滑板是否发生相对运动等隐含条件

滑块与滑板保持相对静止时，二者速度相同，分析清楚此时的摩擦力作用情况

滑块与滑板之间发生相对运动时，二者速度不相同，明确滑块与滑板的速度关系，从而确定滑块与滑板受到的摩擦力情况。应注意摩擦力发生突变的情况

滑块和滑板向同一方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之差

滑块和滑板向相反方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之和

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超重和失重PPT，第四部分内容：训练新素养

一、通过弹簧测力计观察超重现象(核心素养之科学探究)

[选自鲁科版教材P129“迷你实验室”]

在弹簧测力计上挂一个重物，观察并记下静止时测力计的示数。

让挂着重物的测力计缓缓地向上或向下做匀速运动，观察测力计的示数有无变化。

使挂着重物的测力计突然竖直向上做加速运动(如图)，仔细观察在加速的瞬间测力计示数有无变化。如有变化，是变大还是变小？

[提示]　当弹簧测力计缓缓地向下或向上做匀速运动时，弹簧测力计示数与静止时相同，没有发生变化。原因是重物随弹簧测力计匀速运动时，处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于重物的重力。

当弹簧测力计突然竖直向上加速运动时，测力计示数增大了。由牛顿第二定律可知，T－mg＝ma，此时测力计的示数T＝mg＋ma>mg，故示数增大了,这就是所谓的超重现象。

二、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P131例题]

一个质量为70 kg的人乘电梯下楼。若电梯以3 m/s2的加速度匀减速下降[图(a)]。求这时他对电梯地板的压力。(取重力加速度g＝10 m/s2)

[分析]人向下做匀减速直线运动，说明加速度方向与速度方向相反，即加速度方向向上。可根据牛顿第二定律求出支持力，然后由牛顿第三定律求得人对地板的压力。

[讨论]人对电梯地板的压力大于自身重力，出现超重现象。无论物体是向上运动还是向下运动，只要加速度方向向上，就必然产生超重现象。该情境中若加速度较大，人会有怎样的感受？

[策略提炼]

解决超重与失重的问题，其实是牛顿运动定律的运用。在解决此类问题时，要注意分析运动情况及受力情况，尤其要注意加速度的方向。

如果物体的加速度方向向上，则该物体处于超重状态；若加速度方向向下，则该物体处于失重状态。　　 

[迁移]若加速度方向向下，情况会怎么样呢？

在例题中，若电梯离开某楼层匀加速下降，其他条件不变，则人对电梯地板的压力又为多大？请计算得出结果。

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《章末优化总结》运动和力的关系PPT课件 整合提升 动力学中的临界和极值问题 1．临界状态与临界值 在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关的物理量将发生..

《超重和失重》运动和力的关系PPT课件 第一部分内容：学习目标 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象．(重点) 2．能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上..

《习题课 牛顿运动定律的综合应用》运动和力的关系PPT 第一部分内容：基础回顾 1．牛顿第二定律：F＝ma，以加速度为桥梁联系力与运动的关系． 2．基本应用 (1)已知运动求受力． (2)已..

《动力学中的四类常见题型》运动和力的关系PPT

第一部分内容：高频考点一  动力学中的图像问题

[知识贯通]

1．常涉及的图像：v­t图像、a­t图像、F­t图像、a­F图像等。

2．两种情况

(1)已知物体的运动图像或受力图像，分析有关受力或运动问题。

(2)已知物体的受力或运动情况，判断选择有关运动图像或受力图像的问题。

3．解决这类问题的基本步骤

(1)看清坐标轴所表示的物理量，明确图像的种类。

(2)看图线本身，识别两个相关量的变化关系，从而分析对应的物理过程。

(3)看图线的截距、斜率、交点、图线与坐标轴围成的“面积”等的物理意义。

(4)弄清“图像与公式”“图像与图像”“图像与物体”之间的对应关系，根据牛顿运动定律及运动学公式建立相关方程解题。

[集训联通]

[典例1]　(2018•全国卷Ⅰ)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是(　　)

[解析]设物块P静止时，弹簧的压缩量为x0，则有kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，物块受力如图所示，根据牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，整理得F＝kx＋ma，即F是x的一次函数，选项A正确。

[即时训练]

1．[多选]一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动。t＝0时，开始对物体施加一外力F，力F的方向与速度方向相同，大小随时间变化的关系如图所示，则物体在0～t0时间内 (　　)

A．物体的加速度a逐渐减小，速度v逐渐减小

B．物体的加速度a逐渐减小，速度v逐渐增大

C．t0时刻物体的加速度a＝0，速度v最大

D．t0时刻物体的加速度a＝0，速度v＝0

2．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示。取重力加速度g＝10 m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　　)

A．0.5 kg,0.4　B．1.5 kg，215

C．0.5 kg,0.2  D．1 kg,0.2

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动力学中的四类常见题型PPT，第二部分内容：高频考点二   动力学中的临界问题

[知识贯通]

1．动力学中临界问题的特征

在动力学问题中出现某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态即为临界问题。问题中出现“最大”“最小”“刚好”“恰能”等关键词语，一般都会涉及临界问题，隐含相应的临界条件。

2．临界问题的常见类型及临界条件

(1)弹力发生突变的临界条件

弹力发生在两物体的接触面之间，是一种被动力，其大小由物体所处的运动状态决定。相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是弹力为零。

(2)摩擦力发生突变的临界条件

摩擦力是被动力，由物体间的相对运动趋势决定。

①静摩擦力为零是运动趋势方向发生变化的临界状态。

②静摩擦力最大是物体恰好保持相对静止的临界状态。

3．求解临界极值问题的三种常用方法

把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的

临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题

将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件

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动力学中的四类常见题型PPT，第三部分内容：高频考点三   动力学中的连接体问题

[知识贯通]

1．连接体

多个相互关联的物体叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等连接在一起构成的物体系统称为连接体。

2．解决连接体问题的两种方法

把加速度相同的物体看作一个整体来研究的方法，此时不用分析内力

求系统内物体间的相互作用时，把一个物体隔离出来单独研究的方法

内力：系统内各物体间的相互作用力

外力：系统之外的物体对系统的作用力

[集训联通]

[典例3]　如图所示，质量为m1和m2的两个材料相同的物体用细线相连，在大小恒定的拉力F作用下，先沿水平面，再沿斜面，最后竖直向上匀加速运动，不计空气阻力，在三个阶段的运动中，细线上拉力的大小                      (　　)

A．由大变小

B．由小变大

C．始终不变且大小为m1m1＋m2F

D．由大变小再变大

[规律方法]

整体法与隔离法选取的原则

(1)当相互作用的两个或两个以上物体各部分加速度相同且不涉及求内力的情况时，用整体法比较简单。

(2)在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时必须用隔离法。

(3)若系统内各物体具有相同的加速度，求物体之间的作用力时，需要将整体法和隔离法有机地结合起来运用，一般是“先整体求加速度，后隔离求内力”。

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动力学中的四类常见题型PPT，第四部分内容：高频考点四  动力学中的传送带问题

[知识贯通]传送带问题涉及摩擦力的判断、物体运动状态的分析、运动学和动力学知识的综合运用，主要有以下两大类：(条件说明：传送带以速度v匀速运行，v0为物体进入传送带的初速度)

[典例5]现在使用传送带传送货物已被广泛地应用，如图所示为一水平传送带装置示意图。紧绷的传送带AB始终保持恒定的速率v＝1 m/s运行，一质量为m＝4 kg的物体被无初速度地放在A处，传送带对物体的滑动摩擦力使物体开始做匀加速直线运动，随后物体又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离L＝2 m，g取10 m/s2。

(1)求物体在传送带上运动的时间；

(2)提高传送带的运行速率，物体就能被较快地传送到B处，为了使物体从A处传送到B处的时间最短，求传送带对应的最小运行速率。

[规律方法]

倾斜传送带向下传送物体，当物体加速运动到与传送带速度相等时：

(1)若μ≥tan θ，物体随传送带一起匀速运动；

(2)若μ

《章末优化总结》运动和力的关系PPT课件 整合提升 动力学中的临界和极值问题 1．临界状态与临界值 在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关的物理量将发生..

《超重和失重》运动和力的关系PPT课件 第一部分内容：学习目标 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象．(重点) 2．能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上..

《习题课 牛顿运动定律的综合应用》运动和力的关系PPT 第一部分内容：基础回顾 1．牛顿第二定律：F＝ma，以加速度为桥梁联系力与运动的关系． 2．基本应用 (1)已知运动求受力． (2)已..

《牛顿第一定律》运动和力的关系PPT课件

第一部分内容：学习目标

1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法．(难点)

2．理解牛顿第一定律的内容及意义．(重点)

3．明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象．(难点)

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牛顿第一定律PPT，第二部分内容：新知探究

一、理想实验的魅力

1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能______；没有力的作用，物体就要______．即力是维持物体______的原因．

2．伽利略的观点

(1)理想实验：让小球沿第一个斜面从静止状态开始向下运动，然后冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球上升的高度与释放时的高度______．减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离______．

科学推论：当将第二个斜面放平时，小球将会_______________．

(2)结论：力不是______物体运动的原因．

3．笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到______的作用，它将继续以____________沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向．

二、牛顿第一定律

一切物体总保持__________________状态或______状态，除非作用在它上面的力_______________这种状态．牛顿第一定律又叫____________．

三、惯性与质量

1．惯性：物体保持原来__________________状态或______状态的性质．

2．惯性的量度：______是物体惯性大小的唯一量度．

(1)伽利略理想斜面实验是不科学的假想实验．(　　)

(2)理想实验所得到的结论是不可靠的．(　　)

(3)伽利略的“理想实验＋科学推论”的方法是一种科学方法．(　　)

(4)物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时才有惯性．(　　)

(5)物体运动速度越大，惯性越大．(　　)

(6)力无法改变物体的惯性．(　　)

(1)(2019•昭阳月考)运动和力的关系，下列说法中正确的是(　　)

A．静止的物体一定不受力的作用

B．物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用

C．物体运动的方向一定是它的受力方向

D．作用在物体上的力消失后，物体将会停止运动

提示：选B.静止的物体可以受力，只不过各力的合力为零，故A错误；力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用，故B正确；物体运动的方向与受力方向无关，故C错误；作用在物体上的力消失后，物体保持静止状态或匀速直线运动状态运动，故D错误．

(2)(2019•浙江期中)下列有关现象，分析正确的是(　　)

A．草地上滚动的足球会停下来，是因为运动要靠力来维持

B．汽车启动时乘客向后倒，是因为人在此刻才具有惯性的缘故

C．100 m比赛中运动员跑到终点后会继续向前跑一段距离，这样做是为了减小惯性

D．用力甩牙刷能把水甩走，是因为水具有惯性

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牛顿第一定律PPT，第三部分内容：师生互动

对牛顿第一定律的理解

如图所示，冰壶在冰面上的运动．如果摩擦阻力比较大，冰壶很快停下来；如果摩擦阻力很少，冰壶能滑得很远；如果摩擦阻力为零，冰壶将永远运动下去．

试结合上述现象讨论：

(1)牛顿第一定律中“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”说明运动与力有什么关系？

(2)根据牛顿第一定律思考，如果物体不受外力作用，物体将处于什么状态？

要点提示　(1)说明力是改变物体运动状态的原因．

(2)原来静止的物体，不受外力时，仍然静止；原来运动的物体，不受外力时，将永远做匀速直线运动．

【核心深化】

1．伽利略理想实验的方法和意义

“科学推理”的方法

实验事实：两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．

推理1：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．

推理2：减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度．

推理3：继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球沿水平面永远运动下去．

实验结论：力不是维持物体运动的原因

伽利略在理想实验中所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端，使人类对自然的认识由经验型转变为科学理论型．伽利略对科学的贡献就在于推翻直觉的观点而用新的观点代替它

2. 物体运动状态的变化

当物体的速度发生变化时，则这个物体的运动状态发生了变化．物体的运动状态变化有以下三种情况：

(1)速度的方向不变，只有大小改变．

(2)速度的大小不变，只有方向改变．

(3)速度的大小和方向都发生改变．

3．对牛顿第一定律的理解

关键能力1　对伽利略理想实验的理解

理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成一水平面，小球要沿水平面永远运动下去．

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列___________________________(只要填写序号即可)．

在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是(　　)

A．①是事实，②③④是推论

B．②是事实，①③④是推论

C．③是事实，①②④是推论

D．④是事实，①②③是推论

[思路点拨] 理解理想实验，应注意以下几点

(1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验．

(2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验．

(3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的．

关键能力2　对牛顿第一定律的理解

(2019•醴陵期末)关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是(　　)

A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接证明

B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义

C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性

D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性

[思路点拨] 牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因；牛顿第一定律是牛顿在前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出．

力和运动的关系

(1)力的作用效果是使物体发生形变或速度发生改变，而速度的改变就意味着物体的运动状态发生了改变，因此，力的作用效果是改变了物体的运动状态，也可以说“力是使物体运动状态改变的原因”．

(2)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，物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用．

【达标练习】

1．(2019•北京学业考试)中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”．这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是(　　)

A．力是维持物体运动的原因

B．力是物体位移变化的原因

C．力是物体位置变化的原因

D．力是物体运动状态改变的原因

2．(多选)(2019•郑州高一检测)关于牛顿第一定律的理解正确的是(　　)

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动

D．飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

对惯性的理解和应用

请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到石块，会向前跌倒；而如果你踩到西瓜皮，会向后倒？

要点提示　奔跑时碰到石块，人的下半身就停了下来，而人的上半身由于惯性，仍然保持原来的运动状态，所以会向前跌倒．

如果你踩到西瓜皮，脚有一个向前运动的较大速度，而人的上半身由于惯性，仍保持原来的状态，所以会向后倒．

【核心深化】

1．惯性与质量

(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．

(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．

2．惯性与力

(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，始终具有且与外界条件无关；力只有在物体间相互作用时才有，离开了物体就无所谓力．因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的．

(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．对同一物体，力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．

(3)惯性与物体的受力情况无关．惯性与力的区别可由下表反映

3. 惯性与速度

(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的属性．

(2)一切物体都具有惯性，和物体是否有速度及速度的大小无关．

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牛顿第一定律PPT，第四部分内容：随堂知能演练

1．(多选)(2019•沂水期末)关于古代先贤们对力与运动关系的探究史实，下列说法正确的是(　　)

A．亚里士多德根据直接经验得出物体的运动需要有力来维持

B．伽利略认为在水平面上运动的物体之所以会停下来是由于受到摩擦力的作用

C．笛卡尔认为如果运动物体不受任何力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动

D．牛顿提出了惯性定律，用实验直接验证了不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态

解析：选ABC.亚里士多德根据现实经验得出的结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方，故A正确；意大利物理学家伽利略根据“伽利略斜面实验”指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，故B正确；笛卡尔认为如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，故C正确；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证，故D错误．

2．(2019•浙江模拟)伽利略研究变速运动规律时做了著名的“斜面实验”：他测量了铜球在较小倾角斜面上运动的位移和时间，发现位移与时间的平方成正比，增大斜面倾角，该规律仍然成立．于是，他外推到倾角为90°的情况，得出结论(　　)

A．自由落体运动是一种匀变速直线运动

B．力是使物体产生加速度的原因

C．力不是维持物体运动的原因

D．物体具有保持原来运动状态的惯性

解析：选A.铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大的情况就是90°时，这时物体做自由落体运动，由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直线运动．

3．(2019•江苏月考)中华民族的优秀文化博大精深，其中古典诗词是优秀文化的代表，从物理角度看古诗词会发现别有一番韵味．下面四句诗词中涉及惯性知识的是(　　)

A．明代冯梦龙的《醒世恒言》中“临崖立马收缰晚，船到江心补漏迟”

B．领导人的《长征》中“红军不怕远征难，万水千山只等闲”

C．唐代高骈的《山亭夏日》中“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香”

D．唐代李白的《望天门山》中“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”

解析：选A.明代冯梦龙的《醒世恒言》中“临崖立马收缰晚，船到江心补漏迟”是由于惯性，故A正确；“红军不怕远征难，万水千山只等闲”描述红军到过很多有山有水的地方，与惯性无关，故B错误；唐代高骈的《山亭夏日》中“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香”是分子运动，与惯性无关，故C错误；唐代李白的《望天门山》中“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”与惯性无关，故D错误．

4．(2019•吉林长春高一测试)对一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是(　　)

A．采用大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度．这表明通过科学手段能使小质量的物体获得大的惯性

B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了

C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性

D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的

解析：选C.采用了大功率的发动机后，一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，不是由于使小质量的物体获得大惯性，而是由于功率增大的缘故，A错误；射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，是由于速度减小了，不是由于惯性减小了，子弹的惯性没有变化，B错误；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，质量改变了，它的惯性也会改变，C正确；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，防止侧滑，而人和车的惯性并没有改变，D错误．

《牛顿第一定律》运动和力PPT(第2课时) 第一部分内容：知识要点分类练 知识点 1 惯性 1．关于物体的惯性，下列说法正确的是( ) A．惯性是物体的一种属性 B．物体只有静止时才具有惯性..

《牛顿第一定律》运动和力PPT(第1课时) 第一部分内容：知识要点分类练 知识点 1 阻力对物体运动的影响 1．地面上滚动的足球滚动得越来越慢，最终静止，是因为足球受到球场地面的_____..

《牛顿第一定律》运动和力PPT下载 第一部分内容：预习感知 一、阻力对物体运动的影响 1.水平面越光滑,小车受到的阻力就越小,小车的速度减小得越慢,小车运动的距离就越长。 2.假如小车..