牛頓第一定律提出了兩個基本概念:
1. 慣性:物體保持靜止或勻速直線運動狀態的性質,直到有外力迫使它改變這種狀態。慣性是物體的固有屬性,與物體是否受力、是否運動或是否做功等均無關。
2. 外力:作用于物體上的力,能夠使物體的運動狀態發生改變。這個力是由其他物體施加的,如推、拉、提、舉等。
牛頓第一定律也揭示了力和運動的關系,它告訴我們,力是改變物體運動狀態的原因,而不是維持物體運動的原因。
例題:一輛小車在水平地面上以恒定功率P在平直的公路上運動。當它速度為v時,加速度為a1,當它速度為2v時,加速度為a2。那么,a1和a2的大小關系是什么?
分析:
題目中,小車在水平地面上運動,受到的只有重力、支持力和摩擦力。當小車以速度v運動時,加速度為a1,說明此時小車受到的摩擦力與重力、支持力的合力相等。
當小車速度加倍時,即達到2v,由于功率不變,所以小車的牽引力減小了。根據牛頓第二定律,小車需要更大的摩擦力來保持勻速運動。
結論:由于摩擦力不變,小車需要更大的牽引力來維持更高的速度,所以加速度a2大于加速度a1。
這個例子展示了牛頓第一定律中的慣性定律和外力與物體運動狀態的關系。