内容正文:
11.牛顿第一定律的理解
牛顿第一定律是经典力学的基础,它的内容是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,所以牛顿第一定律也叫惯性定律。
一、对牛顿第一定律的理解:
1.牛顿第一定律不能用实验验证
牛顿第一定律不是实验定律,即牛顿第一定律不是通过实验直接得出的,而是在大量经验事实的基础上,通过分析推理得出的。是牛顿以伽利略的理想斜面实验为基础,在总结前人的研究成果、加之丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律。因为不受力的作用的物体实际是不存在的,故牛顿第一定律不能用实验来直接验证。
2.牛顿第一定律揭示了物体不受外力作用时的运动规律
物体不受外力作用时,原来是运动的,保持匀速运动状态;原来是静止的,保持静止状态。在实际情况中,不受外力作用的物体是不存在的,如果物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的。
3.牛顿第一定律指出了力和运动的关系
力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因;速度是描述物体运动状态的物理量,运动状态改变指的是速度改变,所以力是改变物体速度的原因;而物体速度发生改变,就具有了加速度,所以说力是使物体产生加速度的原因。
例如,物体不受力时,可以做匀速直线运动,显然运动并不需要力来维持。物体的运动状态只要发生变化,说明物体一定受到了力的作用。
4.牛顿第一定律指出一切物体都有惯性
物体具有保持匀速运动状态或静止状态的性质,即保持运动状态不变的性质叫做惯性。一切物体都具有惯性。质量是惯性大小的唯一量度。牛顿第一定律也叫惯性定律。
5.物体在不受外力作用的时候,是保持静止状态还是匀速直线运动状态,怎样判断?
这要看物体的初始状态。原来静止的物体将一直保持静止状态;原来运动的物体将保持其速度,匀速直线运动下去。
一句话总结就是:当物体不受外力时,静者恒静,动者恒动。
换言之:无速静止,有速匀直。
6.牛顿第一定律意义
牛顿第一定律也叫惯性定律,它是说:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。但是不受力的物体在自然界是不存在的,所以我们将牛顿第一定律进行了拓展,即一切物体当它受到的合外力为零时,总保持静止或匀速直线运动状态。
它的意义在于,准确的描述了力和运动的关系。由牛顿第一定律我们可以看出,没有力的时候,物体可以做匀速直线运动,所以,力不是维持运动的原因,或者说,匀速直线运动不需要力来维持。另一方面,它也说明,如果物体受到不为零的合外力的作用,它将不能保持静止或匀速直线运动,也就说明了力是改变物体运动状态的原因。因此力和运动的关系可以描述为:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持运动的原因。
二、典例引领
例1.如图所示,虚线是萌小牛同学抛出的实心球在空中的运动轨迹,当实心球运动到最高点A时,若它所受的力实然全部消失,则实心球将( )
A.保持静止 B.沿水平方向做匀速直线运动
C.竖直向上做匀速直线运动 D.竖直向下做匀速直线运动
解析:当实心球运动到最高点时,有水平方向的速度,速度并不为0。
答案:B。
三、学以致用
1.(2023•贵州)在中国空间站的“天宫课堂”上,航天员王亚平和叶光富做了太空抛物实验,冰墩被王亚平轻轻一推,便几乎沿直线匀速飘向叶光富,下列哪一定律能解释此运动现象( )
A.光的反射定律 B.牛顿第一定律 C.欧姆定律 D.焦耳定律
2.(2023•达州)下列关于力与运动的现象,说法正确的是( )
A.如图甲所示,纸飞机离手后,还会继续飞行是由于受到了惯性的作用
B.如图乙所示,足球在运动过程中,如果一切外力消失,足球将做匀速直线运动
C.如图丙所示,跳水运动员起跳时,使跳板弯曲的力是跳板发生形变产生的
D.如图丁所示,跳远运动员起跳后,在空中的运动状态没有发生改变
3.(2023•齐齐哈尔)今年六月份,体育赛事精彩纷呈,下列关于运动和力的说法正确的是( )
A.游泳比赛中,运动员划水前进,说明运动需要用力维持
B.足球比赛中,守门员将球扑出,说明力可以改变物体的运动状态
C.短跑比赛中,运动员跑过终点后不能立刻停止,说明运动员受到惯性
D.篮球比赛中,球落地后能够弹起,说明篮球具有塑性
4.一小车在水平拉力F的作用下,在光滑的水平面上做加速直线运动,撤去拉力F后,小车将( )
A.继续做加速运动 B.加速一段时间后再做匀速直线运动
C.做减速运动,直至速度为零 D.做匀速直线运动
5.如图所示,若小球向右摆动到最低点时绳子断裂,