常識(shí):司機(jī)(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(xiàn)象:當(dāng)我們的工具斷開后,我們通常會(huì)把它們裝回去并輕輕敲擊幾下,這樣它們就會(huì)連接得更牢固。 我們?yōu)槭裁匆鲞@個(gè)?
其實(shí),這與物體的慣性密切相關(guān)。 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(lái)了解一下牛頓第一定律的由來(lái)和內(nèi)容吧!
1、伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)
大家一定還記得斜塔上的實(shí)驗(yàn)。 這是著名科學(xué)家伽利略的一次著名驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。 事實(shí)上,除此之外,伽利略還做了很多著名的實(shí)驗(yàn),比如理想斜面實(shí)驗(yàn)。 那么,理想的斜面實(shí)驗(yàn)是什么樣的呢? 看看圖片:
如上圖所示,A、B、C三個(gè)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(gè)小球分別從同一高度自由落下。 你可以發(fā)現(xiàn),小球滾動(dòng)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(yuǎn))
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(wú)限滾動(dòng)。
然而,斜面并不光滑,球最終會(huì)因滾動(dòng)過(guò)程中的摩擦而停止。 因此,我們得出一個(gè)更準(zhǔn)確的推論:
如果斜坡是光滑的并且沒(méi)有傾斜度(即球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受力),那么球?qū)o(wú)限期地繼續(xù)運(yùn)動(dòng)牛頓第一定律,永遠(yuǎn)不會(huì)停止。
2. 牛頓的探索
繼伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)之后,偉大的物理學(xué)家牛頓也對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索。 他的實(shí)驗(yàn)大概是這樣的,如下圖:
有兩個(gè)斜面,除粗糙度外均相同。 讓同一輛車從同一高度滑下兩個(gè)斜面。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,小車在較光滑的斜面上行駛得更遠(yuǎn)。 換句話說(shuō),
坡度越平滑,汽車行駛時(shí)受到的摩擦力就越小,汽車行駛的距離就越長(zhǎng)。
基于這個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí),牛頓用理想方法進(jìn)行推理,得出理想情況下的結(jié)論:
如果斜面是光滑的,那么物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中就不會(huì)受到外力的影響。 此時(shí)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(yùn)動(dòng)。
進(jìn)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(dá)方式:(這兩種表達(dá)方式是等價(jià)的)
1.任何物體都具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),直到受到外力迫使它改變這種狀態(tài)。
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(yùn)動(dòng)。
您是否有過(guò)這樣的感覺(jué):讀起來(lái)似乎有點(diǎn)別扭,而且您不知道它在說(shuō)什么?
沒(méi)關(guān)系,我慢慢給你解釋一下。
我們先舉個(gè)例子:如下圖牛頓第一定律,
在物體A的上方放置一個(gè)靜止的物體B。根據(jù)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(dòng),就必須給它施加外力。 事實(shí)上,這正是牛頓第一定律想要表達(dá)的意思。
其次,根據(jù)牛頓第一定律,如果一個(gè)物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),那么該物體就不受外力的作用。 如果你想讓一個(gè)物體改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(比如讓物體變速運(yùn)動(dòng),或者讓物體從運(yùn)動(dòng)變成靜止),那么你就必須給它一個(gè)外力,而這個(gè)外力必須足夠大以改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 只有那時(shí)。
不過(guò),讓我們?cè)倏匆幌律厦娴膱D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(gè)力的作用,重力和物體A對(duì)它的支撐力。 只是這兩個(gè)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(tài)下的定律。 至少在地球上,我們無(wú)法對(duì)這個(gè)定律進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。 該定律是用理想方法推導(dǎo)出來(lái)的。 每個(gè)人都應(yīng)該記住這一點(diǎn)。 (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(lái)解釋牛頓第一定律。
4.牛頓第一定律的特點(diǎn)
1. 如上所述,牛頓第一定律是理想狀態(tài)下的定律。 至少在地球上,我們無(wú)法對(duì)這個(gè)定律做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。 該定律是用理想方法推導(dǎo)出來(lái)的。 每個(gè)人都應(yīng)該記住這一點(diǎn)。
2、牛頓第一定律揭示了慣性的內(nèi)涵。 該定律規(guī)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(shí)也要防止慣性給我們帶來(lái)的危害。
本文開頭舉的兩個(gè)例子,一是合理利用慣性,二是防止慣性帶來(lái)的危害。 大家可以仔細(xì)體會(huì)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(shí)間、地點(diǎn)、方位等)也就是說(shuō),物體在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都具有慣性。
慣性只與物體本身的條件有關(guān)。 只有當(dāng)物體本身發(fā)生變化時(shí),物體的慣性才會(huì)發(fā)生變化。
慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)。 物體的質(zhì)量越大,其慣性就越大。
關(guān)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(qǐng)留言或者私信。 謝謝你!
祝大家端午節(jié)身體健康!