常識:司機(包括副駕駛)乘車必須系安全帶嗎? 這背后的理由是什么? 為什么我們必須這樣做?
生活現象:當我們的工具斷開后,我們通常會把它們裝回去并輕輕敲擊幾下,這樣它們就會連接得更牢固。 我們為什么要做這個?
其實,這與物體的慣性密切相關。 那么什么是慣性呢? 它有什么屬性? 牛頓第一定律揭示了慣性定律。 下面就和小編一起來了解一下牛頓第一定律的由來和內容吧!
1、伽利略理想斜面實驗
大家一定還記得斜塔上的實驗。 這是著名科學家伽利略的一次著名驗證實驗。 事實上,除此之外,伽利略還做了很多著名的實驗,比如理想斜面實驗。 那么,理想的斜面實驗是什么樣的呢? 看看圖片:
如上圖所示,A、B、C三個斜面的高度相同,但傾斜程度不同(A傾斜度最大,C傾斜度最小)。 讓同一個小球分別從同一高度自由落下。 你可以發現,小球滾動到右上斜坡的距離隨著斜坡坡度的減小而增大。 (即右斜面的斜度越小,球滾得越遠)
由此,我們可以做出以下推論。 如果右斜面的斜率為0(如C),球就可以無限滾動。
然而,斜面并不光滑,球最終會因滾動過程中的摩擦而停止。 因此,我們得出一個更準確的推論:
如果斜坡是光滑的并且沒有傾斜度(即球在運動過程中不受力),那么球將無限期地繼續運動牛頓第一定律,永遠不會停止。
2. 牛頓的探索
繼伽利略的理想斜面實驗之后,偉大的物理學家牛頓也對這個實驗進行了探索。 他的實驗大概是這樣的,如下圖:
有兩個斜面,除粗糙度外均相同。 讓同一輛車從同一高度滑下兩個斜面。 實驗結果表明,小車在較光滑的斜面上行駛得更遠。 換句話說,
坡度越平滑,汽車行駛時受到的摩擦力就越小,汽車行駛的距離就越長。
基于這個實驗事實,牛頓用理想方法進行推理,得出理想情況下的結論:
如果斜面是光滑的,那么物體在運動過程中就不會受到外力的影響。 此時有以下兩種情況:
1. 如果物體的初速度為0,則該物體將始終靜止。
2、如果物體的初速度不為0,則物體將始終按照初速度做勻速直線運動。
進一步的推理得出了著名的牛頓第一定律。
3.牛頓第一定律
物理教科書上常見的牛頓第一定律有兩種表達方式:(這兩種表達方式是等價的)
1.任何物體都具有保持靜止或勻速直線運動的性質,直到受到外力迫使它改變這種狀態。
2、任何物體在不受外力作用的情況下,始終保持靜止或勻速直線運動。
您是否有過這樣的感覺:讀起來似乎有點別扭,而且您不知道它在說什么?
沒關系,我慢慢給你解釋一下。
我們先舉個例子:如下圖牛頓第一定律,
在物體A的上方放置一個靜止的物體B。根據牛頓第一定律,物體B靜止的條件是物體B不受外力作用。 如果想讓物體B移動,就必須給它施加外力。 事實上,這正是牛頓第一定律想要表達的意思。
其次,根據牛頓第一定律,如果一個物體處于勻速直線運動狀態,那么該物體就不受外力的作用。 如果你想讓一個物體改變它的運動狀態(比如讓物體變速運動,或者讓物體從運動變成靜止),那么你就必須給它一個外力,而這個外力必須足夠大以改變其運動狀態。 只有那時。
不過,讓我們再看一下上面的圖片。 物體B真的不受外力作用嗎?
很明顯不是。 物體B顯然受到兩個力的作用,重力和物體A對它的支撐力。 只是這兩個力大小相等,方向相反。 重力和支撐力是相互平衡的。
因此,牛頓第一定律是理想狀態下的定律。 至少在地球上,我們無法對這個定律進行驗證實驗。 該定律是用理想方法推導出來的。 每個人都應該記住這一點。 (畢竟地球上不存在不受力的物體,至少物體必須受到重力作用。)
作者只是用上面的例子來解釋牛頓第一定律。
4.牛頓第一定律的特點
1. 如上所述,牛頓第一定律是理想狀態下的定律。 至少在地球上,我們無法對這個定律做驗證實驗。 該定律是用理想方法推導出來的。 每個人都應該記住這一點。
2、牛頓第一定律揭示了慣性的內涵。 該定律規定任何物體都具有慣性。 在日常生活中,我們要合理利用慣性,同時也要防止慣性給我們帶來的危害。
本文開頭舉的兩個例子,一是合理利用慣性,二是防止慣性帶來的危害。 大家可以仔細體會一下。 那么,慣性到底是什么? 它有什么屬性?
5. 慣性
慣性是物體本身的一種屬性,它不隨一切外界條件的變化而改變。 (例如時間、地點、方位等)也就是說,物體在任何時間、任何地點都具有慣性。
慣性只與物體本身的條件有關。 只有當物體本身發生變化時,物體的慣性才會發生變化。
慣性與物體的質量有關。 物體的質量越大,其慣性就越大。
關于牛頓第一定律,僅此而已。 如果有什么不明白或者有什么意見或者建議,請留言或者私信。 謝謝你!
祝大家端午節身體健康!