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高一物理:上學(xué)期牛頓第一定律知識(shí)點(diǎn)

2017-02-11 21:01:00 來源：精品學(xué)習(xí)網(wǎng)

 　　一、定律定義

　　牛頓第一定律表明，當(dāng)合外力為零時(shí)，原來靜止的物體將繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來運(yùn)動(dòng)的物體則將繼續(xù)以原來的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。合外力為零包括兩種情況：一種是物體受到的所有外力相互抵消，合外力為零;另一種是物體不受外力的作用。有的專家學(xué)者認(rèn)為這種表述方式并不嚴(yán)謹(jǐn)，所以通常采用原始表述。

　　二、演繹過程

　　伽利略研究運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法是把實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)結(jié)合在一起，既注重邏輯推理，又依靠實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。 他對(duì)光滑斜面的推論是通過實(shí)驗(yàn)觀察，并推論得到的。但是這個(gè)完全光滑的斜面在現(xiàn)實(shí)中不存在，因?yàn)闊o法將摩擦力完全消除，因此理想斜面實(shí)驗(yàn)屬于伽利略的邏輯推理部分。

　　伽利略對(duì)光滑斜面的推論

　　現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)一個(gè)球沿斜面向下滾時(shí)，它的速度增大，而向上滾時(shí)，它的速度減小。

　　由此伽利略推論，當(dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，它的速度應(yīng)不增不減。實(shí)際上他發(fā)現(xiàn)，球愈來愈慢，最后停下來。伽利略認(rèn)為，這并非是它的“自然本性”，而是由于摩擦阻力的緣故，因?yàn)樗瑯舆�觀察到，表面愈光滑，球便會(huì)滾得愈遠(yuǎn)。

　　于是他推論，若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。

　　伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)

　　伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)如圖所示，讓小球沿一個(gè)光滑斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始下滾，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，達(dá)到與原來差不多的高度然后再下滾。他推論，只是因?yàn)槟Σ亮�，球才沒能達(dá)到原來的高度。然后，他減小后一斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍達(dá)到同一高度，但這時(shí)它要滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，球達(dá)到同一高度就會(huì)滾得更遠(yuǎn)。

　　于是他對(duì)斜面平放時(shí)的情況進(jìn)行研究，結(jié)論顯然是球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。這就是說，力不是維持物體的運(yùn)動(dòng)即維持物體的速度的原因，而恰恰是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即改變物體速度的原因。因此，一旦物體具有某一速度，如果它不受力，就將以這一速度勻速直線地運(yùn)動(dòng)下去。

　　三、適用范圍

　　牛頓第一定律只適用于 慣性參考系。在質(zhì)點(diǎn)不受外力作用時(shí)，能夠判斷出質(zhì)點(diǎn)靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的 參考系一定是慣性參考系，因此只有在慣性參考系中牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律才適用。

　　牛頓第一定律在非慣性參考系(即有加速度的系統(tǒng))中不適用，因?yàn)椴皇芡饬Φ奈矬w，在該參考系中也可能具有加速度，這與牛頓第一定律相悖。

　　當(dāng)牛頓第一定律不成立時(shí)，即 非慣性系中，要用非慣性系中的力學(xué)方程 求解力學(xué)問題。式中 為在慣性系中測(cè)得的物體受的合力， 為在非慣性系中測(cè)得的慣性力, 為非慣性系統(tǒng)的加速度。

　　高一物理牛頓第一定律答疑

　　1、慣性就是慣性定律嗎?

　　答：不是。慣性是物體本身的固有屬性，與物體是否受外力作用無關(guān)，即與外界條件變化無關(guān);慣性定律則是一條客觀的物理規(guī)律，它反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。顯而易見，二者是不同的。

　　2、牛頓第一定律是怎樣描述運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的?

　　答：一方面，牛頓第一定律指出，物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者是靜止不動(dòng);或者是做勻速直線運(yùn)動(dòng)。另一方面，該定律又指出，要改變物體的這種靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只有力作用在物體上才能實(shí)現(xiàn)，即力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。還有，物體具有能保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)是物體本身固有的，叫做物體的慣性。

　　3、物體的速度越大其慣性就越大嗎?

　　答：不是。速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，而慣性是物體保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的本性。我們說“物體甲的慣性比物體乙的慣性大”，是說“物體甲的質(zhì)量比物體乙的質(zhì)量大”。在同樣的外力作用下，物體甲的速度變化較慢(即加速度較小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難改變)，物體乙的速度變化較快“即加速度較大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變”。因此，那種“物體有速度時(shí)才有慣性”、“物體只有速度變化時(shí)才有慣性”、“推靜止的物體比推運(yùn)動(dòng)的物體用力大，說明靜止的物體慣性大”的說法都是錯(cuò)誤的。其實(shí)質(zhì)是對(duì)“慣性和速度”概念理解不清所致。

　　4、騎自行車上坡，為了容易爬上去，往往在上坡前用力蹬車，使車具有較大的速度。有人說，這樣做是為了增大車的慣性，他說得對(duì)嗎?

　　答：不對(duì)。自行車的慣性，是由自行車的質(zhì)量決定的，與自行車運(yùn)動(dòng)還是靜止、運(yùn)動(dòng)速度是大是小、是加速還是減速都沒有關(guān)系。的確，為了順利的爬上坡頂，人們往往在上坡前用力蹬車。這個(gè)現(xiàn)象可以用另外的知識(shí)去解釋(后面將要學(xué)習(xí)到)，但不能把提高速度和增大慣性聯(lián)系起來。

　　5、怎樣理解“質(zhì)量是物體慣性大小的量度”中的量度?

　　答：這里說的量度，就是定量表示的意思。具體可以這樣理解：物體的質(zhì)量相同，則它們的慣性大小就一樣;物體的質(zhì)量不同，則它們的慣性大小就不一樣。一個(gè)物體的質(zhì)量是另一個(gè)物體質(zhì)量的兩倍，則這個(gè)物體的慣性就是另一個(gè)物體的慣性的兩倍。

　　6、牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎?

　　答：不是。牛頓第一定律是一條獨(dú)立的規(guī)律，絕不能簡(jiǎn)單的看成是牛頓第二定律的特例。在牛頓第一定律中包含了慣性和力兩個(gè)重要的概念，這是牛頓第二定律無法替代的。“不受外力”與“受合外力為零”雖然是等效的，但不是等同的。如物體不受外力時(shí)，物體不會(huì)發(fā)生形變，但合外力等于零的條件下物體可能發(fā)生形變。

　　(責(zé)任編輯：康彥林)

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