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        助解“牛頓第一定律”

        2016-04-07 21:56:02徐月霞
        關(guān)鍵詞:牛頓第一定律平衡力牛頓

        徐月霞

        一切物體在沒有受到力的作用時(shí)??偙3朱o止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這就是著名的牛頓第一定律。

        牛頓第一定律是在伽利略、笛卡爾等幾代杰出科學(xué)家的研究基礎(chǔ)上。經(jīng)英國(guó)物理學(xué)家牛頓深入思考、概括總結(jié)得出的重要自然規(guī)律。它否定了亞里士多德關(guān)于“運(yùn)動(dòng)和力”關(guān)系的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。是我們解決力學(xué)問題的重要理論依據(jù)。

        牛頓第一定律的內(nèi)容只有短短一句話。簡(jiǎn)短中蘊(yùn)涵著深刻的道理。

        牛頓第一定律成立的條件

        1.“一切物體”

        “一切”兩個(gè)字說明牛頓第一定律普遍適用于所有的物體。無論是運(yùn)動(dòng)的。還是靜止的。是一切物體都要遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

        2.“沒有受到外力作用”

        “沒有受到外力的作用”是牛頓第一定律所描述物體的受力情況。這是一種理想化的情況。因?yàn)橐磺形矬w的存在都不是孤立的。都會(huì)與其他物體發(fā)生一定的作用。絕對(duì)不受力的物體是不存在的。

        由此看來。牛頓第一定律是個(gè)理想化的定律。但它有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)槠胶獾牧ψ饔迷谖矬w上。其作用效果相互抵消。相當(dāng)于物體不受力的作用。所以,當(dāng)物體受到平衡力的作用時(shí),也一定遵守牛頓第一定律。

        例1 看足球比賽的某同學(xué)突發(fā)奇想。如果在空中飛行的足球所受的一切外力突然消失,足球的運(yùn)動(dòng)情況將會(huì)是( )。

        A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)

        B.停在空中靜止不動(dòng)

        C.飛行路徑不受影響

        D.豎直下落

        解析:足球在空中飛行。處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果此時(shí)足球所受的一切外力突然消失。這就滿足了物體不受外力的條件。那么根據(jù)牛頓第一定律可知,足球?qū)⒈3衷瓉淼乃俣壤^續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

        答案:A

        3.“靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”

        (1)“或”,說明靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)兩種狀態(tài)必居其一,不會(huì)同時(shí)存在。也就是說。物體在不受外力作用時(shí)。原來靜止的物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),原來運(yùn)動(dòng)的物體仍保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

        (2)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也叫作平衡狀態(tài)。根據(jù)牛頓第一定律可知。物體在不受力作用時(shí)處于平衡狀態(tài)。物體如果受平衡力作用,也會(huì)保持平衡狀態(tài)。即在平衡力作用下。原來運(yùn)動(dòng)的物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。原來靜止的物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)。

        (3)反過來,不管物體是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。物體均處于平衡狀態(tài),此時(shí)物體不受外力作用或受平衡力作用。

        例2如圖1所示。跳水運(yùn)動(dòng)員站在跳板上。若此時(shí)她受到的重力和支持力平衡。她將處于__狀態(tài):若此時(shí)運(yùn)動(dòng)員所受的一切力都消失。她將處于__狀態(tài)。

        解析:跳水運(yùn)動(dòng)員受到重力和支持力的作用。這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力,作用效果相互抵消。所以她將處于靜止?fàn)顟B(tài)。若此時(shí)一切力都消失。根據(jù)牛頓第一定律。由于她原來靜止。所以將繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)。

        答案:靜止 靜止

        牛頓第一定律與慣性

        物體之所以在不受力的作用時(shí)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。是因?yàn)橐磺形矬w都具有慣性。慣性是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。所以。牛頓第一定律也叫作慣性定律。

        慣性的大小與物體是否運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)速度的大小、是否受力都沒有關(guān)系。慣性是物體本身的一種性質(zhì)。其大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)。

        例3 下列關(guān)于慣性的說法正確的是( )。

        A.草坪上的足球滾動(dòng)得越來越慢,是由于它的慣性越來越小

        B.高速行駛的汽車即使緊急剎車也要滑行一段距離后才能停下來。這是因?yàn)樗俣仍酱髴T性越大

        C.跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員助跑起跳,是為了利用他自身的慣性來提高成績(jī)

        D.推出去的鉛球能在空中飛行。是因?yàn)殂U球受到了慣性力的作用

        解析:草坪上的足球滾動(dòng)得越來越慢。是摩擦力改變了它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),慣性大小與速度沒有關(guān)系。A錯(cuò)誤:高速行駛的汽車即使緊急剎車也要滑行一段距離后才能停下來,是因?yàn)槠囉袘T性。欲保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),但是慣性的大小與速度無關(guān)。B錯(cuò)誤:跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員助跑起跳。由于慣性。他會(huì)保持起跳時(shí)的速度向前運(yùn)動(dòng),可以提高成績(jī),C正確;推出去的鉛球能在空中飛行。是因?yàn)殂U球具有慣性,但慣性不是力。D錯(cuò)誤。

        答案:C

        運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系

        一個(gè)現(xiàn)象:在地面靜止的箱子,推它就動(dòng)起來。不推它就停下來。

        對(duì)此現(xiàn)象的正確解釋是:推力改變了箱子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。使它由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng):不推了。它就停下來是因?yàn)樗艿搅四Σ亮Φ淖饔谩J悄Σ亮Ω淖兞怂倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

        而以亞里士多德為代表的觀點(diǎn)認(rèn)為。力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因,沒有力的作用,物體就停止運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)需要力來維持。這是錯(cuò)誤的。

        通過牛頓第一定律的學(xué)習(xí)。我們認(rèn)識(shí)到物體具有慣性。能保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

        例4 關(guān)于小車運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系,下列說法正確的是( )。

        A.靜止的小車。推一下就動(dòng)了,說明小車只有受力才能運(yùn)動(dòng)

        B.小車受平衡力。一定處于靜止?fàn)顟B(tài)

        C.小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。不一定受力

        D.推一下小車后松手,它能繼續(xù)運(yùn)動(dòng),是由于小車具有慣性

        解析:小車推一下就動(dòng)了。是推力改變了它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。推一下小車后松手。它能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。說明小車運(yùn)動(dòng)不是因?yàn)槭芰肆Α6且驗(yàn)樾≤嚲哂袘T性,所以A錯(cuò)誤,D正確:小車受平衡力作用。不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)。若原來小車是運(yùn)動(dòng)的,它會(huì)處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。B錯(cuò)誤:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。所以物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,一定受到了力的作用。C錯(cuò)誤。

        答案:D

        責(zé)任編輯 程哲

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