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牛顿第一定律


主讲:李 超

一周强化

一、一周知识概述  

1、知道牛顿第一定律的内容。

2、知道惯性及惯性现象,并能进行简要解释。

二、重点知识归纳及讲解

1、牛顿第一定律(惯性定律)

  一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。

分析:

  (1)定律的研究对象:一切物体。说明此定律具有普适性

  (2)定律成立的条件:不受力的作用

  (3)定律的结论:总保持

  说明:此定律说明了力是改变物体运动状态的原因,物体的运动状态不需要力来维持。

2、惯性

  牛顿第一定律揭示了一切物体都具有一种性质,即具有保持运动状态不变的性质,叫做惯性。

  (1)一切物体都具有惯性。

  (2)惯性的有无与物体的运动状态无关,与物体是否受力无关。

  (3)惯性的大小与物体的质量有关,质量大的惯性大。所以小汽车比大卡车易于起动和制动。

三、难点知识剖析

1、理解牛顿第一定律,应注意从如下四个方面理解:

  (1)“一切”说明该定律对于所有物体都是普遍适用的,不是特殊现象。

  (2)“没有受到外力作用”是指定律成立的条件,同时“没有受到外力作用”包含两层意思:一是该物体确实没有受到任何外力的作用,这是一种理想化的情况。实际上,不受任何外力作用的物体是不存在的;二是该物体所受合外力为零,它的作用效果可以等效为不受任何外力作用时的作用效果。

  (3)“总”指的是总是这样,没有例外。

  (4)“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说物体如果不受外力作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,而原来运动的物体要保持匀速直线运动状态。

注意:

  ①由牛顿第一定律可知:一切物体都有保持运动状态不变的性质;说明物体的运动不需要力来维持,原来运动的物体,不受任何外力时,将保持匀速直线运动状态,因此,我们应当切记“力不是维持运动的原因,而是改变物体运动状态的原因”。

  ②牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括出来的,但由此推出的结论,经实践检验是正确的。

  ③在对牛顿第一定律的推理过程中,一共做了三次实验,让小车分别滑过毛巾、纸板和玻璃板的平面,以便归纳出物体受到的阻力越小,速度改变越慢,也就是小车滑的距离越远。实验时必须保证其他的实验条件相同,而只改变三次滑行表面的粗糙程度,让小车从同一高度的斜面上滑下的意思就是让小车进入水平面时的速度相同。

例1、放在一辆足够长的表面光滑的平板车上的两个物体,随车一起在水平方向上做匀速直线运动,当车突然停止时,这两个物体将( )

A.一定不相碰   

B.一定相碰

C.若两物体质量相等,一定相碰

D.若两物体质量不相等,一定相碰

解析:

  本题考察牛顿第一定律,车停止,两个物体仍然保持原来的运动状态运动下去,即两物距离不变,所以一定不相碰。

2、惯性现象的解释方法

例2、跑步遇到石头(障阻物)时,身体向前倒。试说明其中的原因。

解析:

  跑步时人的身体是向前运动的,当脚遇到石头时,脚由运动变为静止,而人的上身由于惯性还要保持向前的运动状态,所以身体向前倒。

  归纳:解释有关惯性问题从以下三方面入手:

  (1)先分析研究对象原来的运动状态;

  (2)所叙述物理过程中发生了什么变化;

  (3)研究对象由于惯性会出现什么结果。

例3、有一架飞机沿水平线向左做匀速直线运动,每隔1s从飞机上释放一只小球,当有三只小球落下且均未落至地面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空气中的排列为( )

解析:

  对本题,不少同学容易错选 B或C,选B的理由是:被释放的小球是竖直向下运动,而飞机是做水平向左的匀速直线运动,当1号球释放后1s再释放2号球,飞机向左已运动了一段距离,故三小球在空中排列如B,选C理由是小球在释放前与飞机一起水平向左运动,在释放后,一方面由于重力向下加速,另一方面由于惯性继续向左,所以如图C,上述两个错误,前者在于没有考虑小球惯性,后者没有考虑到小球不是在同一位置释放。实际上当释放2号球时,1号球正好运动到飞机的正下方,因为1号球从飞机上释放后具有与飞机相同大小、方向的速度。

答案:A

例4、下列关于牛顿第一定律的说法,正确的是( )

A.牛顿第一定律是有实验基础的,因此可用实验来直接验证

B.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

C.牛顿第一定律是牛顿一个人的研究成果

D.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的

精析:

  牛顿第一定律不能直接用实验证明,它是在大量事实的基础上,总结伽利略、笛卡尔等人的成就,通过逻辑推理而得出的。

  斜面实验中,同一小车沿相同高度的光滑斜面,从静止开始滑下,使小车滑到斜面底部时的速度相同,即开始时小车是以相同的速度沿粗糙情况不同的水平表面运动的,表面越粗糙,小车受到的阻力越大,因而在水平面上前进的距离越短;反之,表面越光滑,小车受到的阻力越小,因而小车在水平面上前进的距离越长,伽利略进行了类似的实验,他用经验事实与科学推理相结合的方法,得出了“一切运动着的物体,在没有受到外力作用的时候,它的速度将保持不变,并且一直运动下去”的正确结论。

  伽利略提出,一个在外力作用下运动的物体,当外力停止时,物体并没有立即停止运动,如从斜面上滑下的小车,到达水平面上还要继续运动,而且表面越光滑,小车运动得越远,从而断言:若无阻力存在,小车将以恒定不变的速度永远运动下去。

答案:D

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