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        助解“牛頓第一定律”

        2016-04-07 21:56:02徐月霞
        關鍵詞: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。總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(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家的研究基礎上。經英國物理學家牛頓深入思考、概括總結得出的重要自然規(guī)律。它否定了亞里士多德關于“運動和力”關系的錯誤觀點。是我們解決力學問題的重要理論依據。

        牛頓第一定律的內容只有短短一句話。簡短中蘊涵著深刻的道理。

        牛頓第一定律成立的條件

        1.“一切物體”

        “一切”兩個字說明牛頓第一定律普遍適用于所有的物體。無論是運動的。還是靜止的。是一切物體都要遵循的運動規(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。因為一切物體的存在都不是孤立的。都會與其他物體發(fā)生一定的作用。絕對不受力的物體是不存在的。

        由此看來。牛頓第一定律是個理想化的定律。但它有重要的現實意義。因為平衡的力作用在物體上。其作用效果相互抵消。相當于物體不受力的作用。所以,當物體受到平衡力的作用時,也一定遵守牛頓第一定律。

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

        A.做勻速直線運動

        B.停在空中靜止不動

        C.飛行路徑不受影響

        D.豎直下落

        解析:足球在空中飛行。處于運動狀態(tài)。如果此時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。那么根據牛頓第一定律可知,足球將保持原來的速度繼續(xù)做勻速直線運動。

        答案:A

        3.“靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)”

        (1)“或”,說明靜止、勻速直線運動兩種狀態(tài)必居其一,不會同時存在。也就是說。物體在不受外力作用時。原來靜止的物體仍保持靜止狀態(tài),原來運動的物體仍保持勻速直線運動狀態(tài)。

        (2)靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)也叫作平衡狀態(tài)。根據牛頓第一定律可知。物體在不受力作用時處于平衡狀態(tài)。物體如果受平衡力作用,也會保持平衡狀態(tài)。即在平衡力作用下。原來運動的物體將保持勻速直線運動狀態(tài)。原來靜止的物體將保持靜止狀態(tài)。

        (3)反過來,不管物體是處于靜止狀態(tài)還是勻速直線運動狀態(tài)。物體均處于平衡狀態(tài),此時物體不受外力作用或受平衡力作用。

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

        解析:跳水運動員受到重力和支持力的作用。這兩個力是一對平衡力,作用效果相互抵消。所以她將處于靜止狀態(tài)。若此時一切力都消失。根據牛頓第一定律。由于她原來靜止。所以將繼續(xù)保持靜止狀態(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保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。是因為一切物體都具有慣性。慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的性質。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動、運動速度的大小、是否受力都沒有關系。慣性是物體本身的一種性質。其大小只與物體的質量有關。

        例3 下列關于慣性的說法正確的是( )。

        A.草坪上的足球滾動得越來越慢,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。這是因為速度越大慣性越大

        C.跳遠運動員助跑起跳,是為了利用他自身的慣性來提高成績

        D.推出去的鉛球能在空中飛行。是因為鉛球受到了慣性力的作用

        解析:草坪上的足球滾動得越來越慢。是摩擦力改變了它的運動狀態(tài),慣性大小與速度沒有關系。A錯誤: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,是因為汽車有慣性。欲保持原來的運動狀態(tài),但是慣性的大小與速度無關。B錯誤:跳遠運動員助跑起跳。由于慣性。他會保持起跳時的速度向前運動,可以提高成績,C正確;推出去的鉛球能在空中飛行。是因為鉛球具有慣性,但慣性不是力。D錯誤。

        答案:C

        運動和力的關系

        一個現象:在地面靜止的箱子,推它就動起來。不推它就停下來。

        對此現象的正確解釋是:推力改變了箱子的運動狀態(tài)。使它由靜止變?yōu)檫\動:不推了。它就停下來是因為它受到了摩擦力的作用。是摩擦力改變了它的運動狀態(tài)。

        而以亞里士多德為代表的觀點認為。力是使物體運動的原因,沒有力的作用,物體就停止運動。運動需要力來維持。這是錯誤的。

        通過牛頓第一定律的學習。我們認識到物體具有慣性。能保持原有運動狀態(tài)不變。物體的運動不需要力來維持。運動和力的關系是:力是改變物體運動狀態(tài)的原因。

        例4 關于小車運動與受力的關系,下列說法正確的是( )。

        A.靜止的小車。推一下就動了,說明小車只有受力才能運動

        B.小車受平衡力。一定處于靜止狀態(tài)

        C.小車的運動狀態(tài)改變。不一定受力

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

        解析:小車推一下就動了。是推力改變了它的運動狀態(tài)。推一下小車后松手。它能繼續(xù)運動。說明小車運動不是因為受了力。而是因為小車具有慣性,所以A錯誤,D正確:小車受平衡力作用。不一定處于靜止狀態(tài)。若原來小車是運動的,它會處于勻速直線運動狀態(tài)。B錯誤:力是改變物體運動狀態(tài)的原因。所以物體運動狀態(tài)改變,一定受到了力的作用。C錯誤。

        答案:D

        責任編輯 程哲

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