牛顿第一定律力力的三要素.docx
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牛顿第一定律力力的三要素
课程解读
一、学习目标：
1、知道什么是力，能说出施力物体和受力物体。
2、知道力的作用效果。
3、能用力的作用是相互的来解释有关现象。
4、会画力的示意图。
5、探究牛顿第一定律的实验原理及物理方法。
6、能利用惯性知识解释生活中的现象。
7、明确二力平衡的条件。
二、重点、难点：
重点：
力的概念和力的单位；力的三要素；会用示意图表示力；用实验探究物体在不受力时怎样运动；理解惯性是物体能保持原来运动状态不改变的一种属性；探究和总结二力平衡条件。
难点：
力的概念；物体间力的作用是相互的；探究“不受力时物体怎样运动”的推理过程；解释日常生活中与惯性有关的物理现象；力的平衡概念。
三、考点分析：
1、对于力的作用效果、力的三要素及力是物体间的相互作用、牛顿第一定律的理解和用惯性知识解释现象这些内容，中考主要以填空和选择题的形式进行考查。
2、对于二力平衡的条件、二力平衡的应用及物体在平衡力作用下状态的判断等内容，中考中多以选择、填空及探究题的形式考查。
知识梳理
一、力
1.效果之一是能改变物体的运动状态：
改变物体运动方向和速度大小。
磁铁使小球改变运动方向
2.效果之二是能改变物体的形状：
如下图。
人压弯跳板人手向两边用力使弹簧拉力器伸长
3.力的单位：
牛顿，符号N。
1N的大小相当于用手托起两个鸡蛋所用的力的大小。
4.力的三要素：
（1）力的大小；
（2）力的方向；（3）力的作用点。
原因：
这三个因素都可以改变力的作用效果，而且只有这三个因素能改变力的作用效果。
如上图中由于磁铁的吸引，小球的运动方向发生了改变（力的方向）；
人站在跳板前端下压比站在跳板中间下压使跳板向下弯的幅度大（力的作用点）；
人用力越大，弹簧拉力器形变越大（力的大小）。
5.力的示意图：
在物理学中通常用一根带箭头的线段表示力：
在受力物体上沿力的方向画一条线段，在线段的末端画一个箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点，在同一图中，力越大，线段应该画得越长。
有时还可以在力的示意图旁边用数值和单位标出力的大小。
如：
作力的示意图时要注意：
①作用点一定要画在受力物体上。
②在同一图中，力越大，线段应画得越长。
③如果知道力的大小，就要在示意图旁边用数值和单位表示出来，如果不知道力的大小，就应在示意图旁写出表示力的符号。
6.力的作用是相互的：
小兔子向前走时，船向后走火焰向下喷，火箭向上飞
二、牛顿第一定律
1.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。
（1）该定律是在大量实验的基础上，通过推理概括得出的，它不能直接用实验验证。
（2）定律内容中需要注意的几点：
A：
“一切物体”是指宇宙中所有的物体，不论该物体是固体、液体还是气体。
也不论该物体是静止还是运动。
可见牛顿第一定律是自然界中存在的普遍规律。
B：
定律中的“没有受到外力作用”包含了两种情况：
一是该物体没有受到任何外力对它的作用，这是理想状况；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何外力作用时的效果。
也包含物体在某一方向上不受外力的情况。
C：
“时候”强调了“没有受到外力作用”与“保持匀速直线运动状态或静止状态”是瞬时对应的关系。
物体在什么时候不受外力，这个物体就保持匀速直线运动状态或静止状态这一瞬时的运动状态不变。
D：
“总”是指“一直”的意思。
E：
“保持”是指“不变”。
F：
“或”是指两种状态必居其一，不能同时存在，即静止的物体不受力的作用时保持静止状态，运动的物体不受力的作用时保持匀速直线运动状态。
2.惯性：
物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。
（1）惯性是指物体总有保持自己原来状态（速度）的本性，不能克服和避免。
惯性是物体本身固有的性质，一切物体都具有惯性。
（2）惯性与物体所处的运动状态无关，对于任何物体而言，无论它是运动还是静止，无论其运动状态改变还是不变，物体都有惯性。
（3）外力不能改变物体的惯性，只能改变物体的运动状态。
（4）惯性大小只与物体质量有关，质量是惯性大小的量度，质量越大，惯性越大。
惯性与外界因素无关，物体惯性的大小就是指改变物体运动状态的难易程度。
（5）惯性不是力。
惯性是物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，惯性和力是两个不同的概念。
不要说成“受到惯性力”或“惯性力作用”。
惯性的误区（错误的观念）：
（1）静止的物体没有惯性，运动的物体有惯性
（2）速度大的物体惯性大，速度小的物体惯性小
（3）运动的物体很难立刻停下来是因为受到惯性力的作用
三、二力平衡
（1）定义：
作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，（物体保持静止状态或匀速直线运动状态），则这两个力彼此平衡。
彼此平衡的两个力的合力一定为零。
（2）二力平衡的条件包括“二力大小相等、方向相反、在同一条直线上、作用在同一个物体上”四个方面。
典型例题
知识点1：
力
例1：
如图所示，（a）（b）表示力的作用效果。
其中（a）主要表示了力可以使物体发生_________，（b）主要表示了力可以使物体的_________发生改变。
思路分析：
力的作用效果是：
（1）使物体的形状或体积发生改变；
（2）使物体运动状态发生改变。
物体运动状态的改变主要指物体的速度或方向发生改变。
答案：
形变，运动方向
举一反三：
下图是第48届世乒赛女子单打决赛中我国选手张怡宁夺冠时的一个比赛镜头.写出她在击打乒乓球过程中涉及到的两点物理知识。
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解答过程：
①乒乓球受到球拍的作用力会改变运动状态；②乒乓球与球拍间的摩擦改变了乒乓球的旋转
例2：
下列现象中，物体运动状态没有发生变化的是（）
A.关闭发动机后向前滑行的汽车
B.汽车匀速转弯
C.正在空中匀速下降的伞兵
D.钟表指针来回摆动
思路分析：
物体运动状态有没有发生变化，跟力有关，力可以改变物体的运动速度大小、运动方向和物体的形状。
发动机关闭后，汽车在阻力作用下速度减慢；汽车转弯，是力改变运动方向；钟表来回摆动，是改变了运动方向。
只有速度不变、方向竖直向下下降的伞兵的运动状态没有改变。
答案：
C。
例3：
暴风雨来临，狂风把小树吹弯了腰，把落叶吹得漫天飞舞，从力的作用效果分析，风力使小树发生了______，使落叶的________发生改变。
思路分析：
力的作用效果有两个，一是改变物体的运动状态，二是改变物体的形状。
从描述中可以看出小树被风吹弯了腰是改变了形状，而落叶飞舞是改变了运动状态。
答案：
形变，运动状态
例4：
为了探究力能否使塑料瓶发生形变，小林把塑料瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞塞紧瓶口，组装好的实验装置如图所示。
细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面的变化。
小林用力挤压塑料瓶壁，发现细玻璃管内的水面上升了。
于是他得出结论：
细玻璃管内水面上升，表明力使塑料瓶发生了形变。
小华却认为：
细玻璃管内水面上升，可能是由于手挤压塑料瓶壁时，瓶内水的温度升高所致，因此不能说明力使塑料瓶发生了形变。
要求只利用如图所示的装置，通过实验证明力能使塑料瓶发生形变。
请你写出主要实验步骤和相应的实验现象。
答案：
用力挤压塑料瓶，可以看到细玻璃管内的水面上升，记下水面上升的高度h1，松手后细玻璃管内的水面迅速回到原来的位置；再用较小的力挤压塑料瓶，可以看到细玻璃管内的水面上升，记下水面上升的高度h2，松手后细玻璃管内的水面迅速回到原来的位置；h1大于h2，说明力的作用使塑料瓶发生了形变。
例5：
如图所示，将一薄钢条的下端固定，分别用不同的力去推它，使其发生（
）、（
）、（c）、（d）各图中的形变，如果力的大小
＞
，那么，能说明力的作用效果跟力的作用点有关的图是（）。
A.图（
）和（
）B.图（
）和（c）
C.图（
）和（d）D.图（
）和（d）
解答过程：
用控制变量法探究影响力的作用效果的因素，力的作用效果跟力的大小、力的方向以及力的作用点都有关系。
例6：
小君同学用相同的力，从A、B两处推门（如下图所示），在A处容易推开，这表明。
答案：
力的作用点影响力的作用效果。
例7：
用“鸡蛋碰石头”，鸡蛋被碰破，而石头却完好，下列对这个现象解释正确的是（）
A.鸡蛋受到力的作用，而石头没有受到力的作用
B.鸡蛋受到较大的力的作用，石头受到较小的力的作用
C.它们相互作用力的大小一样，只是石头比鸡蛋硬
D.以上说法都不对
思路分析：
力的作用是相互的。
两个物体相互作用，有力的作用，则两个力的大小相等，方向相反。
受到相同的力而作用效果不同，是因为不同的物体承受力的能力不同。
答案：
C
例8：
下列关于力的说法中，正确的是（）
A.物体之间有力的作用，它们一定相互接触
B.相互接触的两个物体间一定发生力的作用
C.用手推车时，手推车的力大于车推手的力
D.孤立的一个物体不存在力的作用
思路分析：
磁铁可在较远距离处吸引铁钉，可见A是错的。
两物体接触但没有发生挤压等作用，也就没有力的作用，B错。
手推车所用的力的大小跟车施于人手的力的大小是一样的，这是力的相互作用关系，C错。
力是不能离开物体而单独存在，必须是成对出现的，D正确。
理解力的概念才能正确解答此题。
答案：
D。
例9：
下列关于力的说法中，不正确的是（）
A.马拉车时，马对车施力，同时车也对马施力。
B.用手拍桌子，手疼，是因为桌子对手的力大于手对桌子的力。
C.熊猫能将竹子拉弯，表明力可以使物体发生形变。
D.足球运动员用头顶球改变了球的运动方向，表明力可以改变物体的运动状态。
答案：
B
知识点2：
牛顿第一定律惯性
例1：
同一小车分三次从同一斜面的同一高度上滑下，分别在三种平面上运动的距离如图所示，采用同一高度的目的是为了使小车在平面上开始运动时，有相同的，小车在三种平面上运动的距离不等，说明小车受到的力，伽利略通过实验，深入研究思考，最后得到的结论是，为牛顿第一定律的形成奠定了坚实的基础。
思路分析：
在许多物理实验中，当需要考虑某一因素的变化对实验结果产生影响时，通常需要控制某个条件使它不变，小车在不同的平面上运动时需要保证它有相同的起始速度。
答案：
初速度；不等；在理想情况下，如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，物体的速度将不会减慢，且以恒定不变的速度永远运动下去。
例2：
在水平桌面上铺上粗糙程度不同的材料（如毛巾、棉布、木板等），让小车自斜面顶端从静止开始下滑，三次实验现象如下图所示，比较小车沿水平面运动的距离。
第一次（毛巾表面）第二次（棉布表面）第三次（木板表面）
请你观察实验现象，思考后回答：
（1）为了得出科学的结论，三次实验中应使小车运动到斜面底端时的速度__（选填“相等”或“不等”），即小车应从斜面上的____________处释放。
（2）三次实验中，小车在水平面上受到摩擦力最大的是第____次，这说明小车受到摩擦力的大小与接触面的__________有关。
（3）进一步推理可知，若水平面绝对光滑（即小车不受摩擦力），则小车会在水平面上做____________________运动。
答案：
（1）相等同一高度；
（2）一粗糙程度；（3）匀速直线
例3：
关于牛顿第一定律，下列说法正确的是〔〕
A.该定律通过小车斜面的实验直接得到
B.该定律不能用实验证明，只是一种猜想
C.该定律可以用实验来证明，因为它是力学的一个基本定律
D.该定律是在可靠的事实基础上，通过科学推理概括出来的，虽然不能用实验来证明，但能接受实践的检验
思路分析：
伽利略的理想化实验为我们创立了一种科学的研究方法，即在大量事实经验的基础上，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，通过推理概括出现象的本质。
牛顿第一定律是牛顿在伽利略、笛卡儿的结论的基础上，通过进一步推理而概括出来的。
该定律不能用实验直接来证明，但是，从定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，是一条大家公认的力学基本定律之。
答案：
D
例4：
用绳子拉小车在光滑水平面上运动，当绳子突然断裂后，小车的运动速度将（）
A.变小B.不发生变化C.变大D.立即变为零
思路分析：
将小车在光滑水平面上运动视为理想情况：
小车不受摩擦力的作用，当绳子突然断裂后，沿小车运动方向没有外力的作用，根据牛顿第一定律，小车在绳子断裂这一瞬间的运动状态将保持不变。
答案：
B
例5：
踢出去的足球能在空中继续飞行，是因为足球（）
A.受到脚的踢力B.受到惯性力
C.具有惯性D.惯性大于受到的阻力
思路分析：
足球受到脚的作用力后，由静止变为运动飞出，但离开脚后与脚不再接触，不受脚的力的作用，故不选A。
惯性力是主观臆造的一个力，实际中不存在，故选项B也是错误的。
惯性是物体的属性，不能与力进行比较，所以D也不对。
惯性是物体的一种性质，是物体本身具有的，只与物体的质量有关，与外在的因素无关。
答案：
C。
例6：
我国交通法规规定，坐在小型客车前排的驾驶员和乘客都必须系上安全带，这主要是为了减轻下列哪种情况下可能对人造成的伤害（）
A.紧急刹车B.突然启动C.车速太快D.车速太慢
思路分析：
安全带是人们为了减弱汽车紧急刹车（由于惯性作用）而给人带来的危害。
答案：
A
例7：
下列关于物体惯性的说法正确的是（）
A.只有静止的物体才有惯性
B.只有运动的物体才有惯性
C.物体运动速度越大，它的惯性就越大
D.一切物体都有惯性
答案：
D
例8：
如图：
用力击打一摞棋子中最下面的一个，上面的棋子会垂直落回原处，这是为什么呢？
解题过程：
摞在一起的棋子原来是处于静止状态的，当用尺子打出了下面的棋子，由于上面的棋子有惯性，还会保持原来的静止状态。
所以上面棋子会垂直落回原处。
解释惯性现象的要领：
①说清物体原来处于什么状态（运动或静止）
②说出后来发生什么变化
③物体由于惯性还要保持原来的（运动或静止）状态。
④因此……。
举一反三：
汽车在急刹车时，人会向前倾；在突然起步时，人会向后仰，这是为什么？
解析：
乘客随车一起向前运动，汽车突然刹车，乘客的脚随车一起停下来，而身体的上部由于惯性还要保持原来向前运动的状态，所以乘客就会向前倾；反之，汽车突然起步，乘客的脚随车向前运动，而身体的上部由于惯性仍保持静止状态，所以乘客就会向后仰。
例9：
如图所示，木块放在表面光滑的小车上并随小车一起沿桌面向左做匀速直线运动。
当小车遇到障碍物而突然停止运动时，小车上的木块将（）
A.立即停下来B.立即向前倒下
C.立即向后倒下D.仍继续向左做匀速直线运动
思路分析：
（1）注意“光滑”两字
（2）原来运动的物体在没有受到外力作用的时候将保持匀速直线运动状态
答案：
D
若将本题中的“光滑”两字去掉，结果将怎样？
答案：
向前倒下
例10：
在无风的天气里，从水平匀速向右飞行的飞机上先后落下三包货物，若不计空气阻力，在地面上的人看到这三包货物下落过程中，在空中排列的情况应该是图中的〔〕
思路分析：
货物从飞机上落下前，与飞机一起水平向右匀速运动，具有向前的速度，从飞机上先后落下后，由于无风，又不计空气阻力，因此水平方向上没有受到力的作用，由于货物具有惯性而保持水平方向上的匀速直线运动状态，即三包货物沿水平方向和飞机具有相同的速度，在水平方向上通过的路程相等。
由于重力的作用，先落下的在最下面。
故C是正确的。
解答本题容易错选D，其原因是认为货物落下后，飞机以及在机上的货物向前运动，落下的货物只在竖直方向上运动，而没有考虑到货物由于在水平方向上不受力而保持原来的水平速度继续运动。
解决本题的关键要明确货物落下后在水平方向上不受力，且具有惯性而与飞机以同样的速度向右飞行。
答案：
C
知识点小结：
惯性和惯性定律的区别
（1）惯性是一种性质，是物体本身固有的属性，而惯性定律是物体在没有力的作用条件下，由于惯性而表现出来的一种运动规律。
（2）惯性的存在是无条件的，一切物体都具有惯性，而惯性定律的成立是有条件的，即在不受外力作用的条件下。
绝对不能将惯性现象的表现与否错误地理解为惯性的有无。
知识点3：
二力平衡
例1：
下图中表示作用在物体上的两个力，能使物体保持匀速直线运动状态的是（）。
A.①和②B.①和③C.②和③D.③和④
思路分析：
根据二力平衡：
“二力大小相等、方向相反、在同一条直线上、作用在同一个物体上”的四个方面来判断，有②和③满足条件，则F1和F2是平衡力，在平衡力作用下的物体将保持匀速直线运动状态或静止状态。
因此，②和③能使物体保持匀速直线运动状态。
答：
C
例2：
重为490牛的人乘电梯，关于电梯地板对人的支持力F的大小，下列说法正确的是：
（）
A.只有电梯静止时，F=490NB.电梯匀速上升时，F>490N
C.电梯匀速下降时，F<490ND.以上三种情况中，F=490N
思路分析：
首先判断物体所处的状态，然后再根据二力平衡的条件即可得到结论：
B、C所描述的匀速上升和匀速下降，都是匀速直线运动，因此A、B、C三种情况下，物体都处于平衡状态，而电梯里的人只受到重力G和电梯的支持力F，根据二力平衡的特点，三种情况下，F=G=490N。
根据以上分析，正确答案是D。
答案：
D
例3：
一个物体做匀速圆周运动，则此物体（）
A.一定受力，但受力不一定平衡B.一定受力，但受力一定不平衡
C.一定不受力D.可能受力，也可能不受力
思路分析：
物体做匀速圆周运动，即速度大小不变，但运动方向发生了改变，所以运动状态是变化的，应该是受到了不平衡的力。
答案：
B
例4：
在一光滑的水平面上有一重200牛的物体，以1米/秒的速度做匀速直线运动，那么维持这个物体运动状态不变的力是（）
A.100牛B.200牛C.300牛D.0
思路分析：
“光滑”意味着不受摩擦力，而匀速直线运动表明是不受力或受平衡力。
答案：
D
例5：
如图，若弹簧所受重力不计，将其上端固定在天花板上，下端悬挂一个小球，并处于静止状态，下列几种说法中属于相互平衡的力是（ ）
A.天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力
B.小球对弹簧的拉力和小球受到的重力
C.弹簧对小球的拉力和小球受到的重力
D.小球对弹簧的拉力和弹簧对小球的拉力
思路分析：
A.天花板对弹簧的拉力，作用在弹簧上，而弹簧对天花板的拉力作用在天花板上，这两个力分别作用于两个物体，所以不是一对平衡力。
A选项不正确。
B.小球对弹簧的拉力，作用在弹簧上，而小球受到的重力作用在球上，尽管这一对力方向相反，但由于是作用在两个物体上，所以这一对力也不是平衡力。
C.弹簧对小球的拉力和小球受到的重力，如上图所示，且满足二力平衡条件，C选项正确。
D.通过受力分析可知，这一对拉力分别作用在小球和弹簧上，所以这一对力也不是平衡力。
答案：
C
知识点小结：
判断两个力是否平衡分两步进行：
第一步是看这两个力是否作用在同一物体上，若分别作用在两个物体上则不是一对平衡力；若作用在同一物体上则进行下一步分析。
第二步判断同一物体上的两个力是否平衡常用方法有两种：
一是“状态法”，即根据物体的状态来判断，如果物体在这两个力的作用下保持静止状态或作用在同一物体上匀速直线运动状态，则这两个力一定平衡。
二是“条件法”，即根据二力平衡的条件来判断，如果两个力大小相等、方向相反，并且作用在同一直线上，则这两个力也一定是平衡力。
平衡力和相互作用力的对比
提分技巧
1.明确力的物理意义是应用力的知识解决问题的关键。
2.要将力和运动进行联系，可以明确力和运动状态间的具体关系。
3.明确力是物体运动状态改变的原因。
预习导学
1、弹簧测力计的原理是什么？
怎样使用它？
2、什么是重力？
施力物体是什么？
3、重力是怎样产生的？
地球引力是万有引力吗？
4、重力的大小跟什么因素有关？
5、对于摩擦力的定义：
1）、有哪些关键词？
2）、哪里还不明白？
3）、摩擦力的方向如何？
6、摩擦力的大小与什么因素有关？
同步练习
（答题时间：
40分钟）
1.在乒乓球比赛中，运动员用大小不变的力击球，球的落点和旋转状态不一样，这说明力的______________和不同所产生的效果也不同。
*2.有以下几种现象：
①车从车站开出，②橡皮筋被拉长，③皮球被压扁，④电风扇断电后越转越慢。
以上都是作用的结果。
其中现象是力使物体的，现象是力使物体的。
3.力的大小、方向和作用点叫做力的，它们都能影响力的。
**4.篮球投篮时，球被篮球板弹回来，则篮球受到对篮球的作用力。
这个力使球运动的发生了变化。
*5.脚穿溜冰鞋的某同学，用向前的力推墙，结果自己向运动，此现象说明。
6.下列现象中，物体的运动状态不发生改变的是（）
A.自行车匀速转弯B.汽车在水平公路上加速运动
C.人造卫星绕着地球运动D.小车在桌面上做匀速直线运动
*7.茶杯放在桌面上时，有茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力，这两个力的三要素中相同的是（）
A.作用点B.大小C.方向D.都相同
8.用磁铁吸引铁钉，铁钉被吸引过来，下列说法正确的是（）
A.磁铁没动，这表明铁钉对磁铁没有吸引力
B.由于铁钉没有磁性，所以铁钉不能吸引磁铁
C.根据物体间力的作用是相互的，可以断定铁钉对磁铁也有吸引力
D.因为条件不足，无法判断铁钉对磁铁是否有吸引力
**9.分析下列现象，归纳出影响力的作用效果的三个因素。
（1）排球运动员向上托球，球就向上飞。
（2）已经平衡的杆秤，当再向秤钩方向移动秤砣时，秤杆末端就上翘。
（3）推门时越靠近门轴越不容易把门推开。
（4）小孩不能将一块石头推动，但大人能将同一块石头推动。
影响力的作用效果的因素有：
A.（）上述能说明这一因素的例子有（）（只填序号）
B.（）上述能说明这一因素的例子有（）（只填序号）
C.（）上述能说明这一因素的例子有（）（只填序号）
10.用力的示意图画出：
与水平面成30°角斜向左上方拉小车的拉力。
11.一辆匀速运动的汽车，当向右急转弯时，坐在汽车左窗口座位上的乘客会感到向
压车壁，这是因为乘客和汽车在未转弯时处于，汽车向右急转弯，乘客的脚和下半身受到车和座位的作用，改变了运动方向，随车向右转弯，而乘客的上半身由于，保持，所以乘客会感觉到向左压向车壁。
12.一块木板竖立在小车上随小车做匀速直线运动，当小车突然减速时，木板向前倾倒，因为：
（）
A.木板有惯性，且上端受有向前的水平力
B.木板有惯性，且下端受有向后的水平力
C.木板惯性大，小车惯性小
D.木板上端惯性大，下端惯性小
13.正在运动的物体，如果将它受到的外力全部撤去，则这个物体：
（）
A.速度越来越大B.速度越来越小
C.立即静止下来D.一定做匀速直线运动
*14.关于运动和力的关系，下列说法中正确的是：
（）
A.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静止下来
B.力是使物体运动状态变化的原因
C.只要有力作用在物体上，物体的运动状态一定发生变化
D.物体做直线运动时，一定受到了力的作用
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