知識梳理
一、牛頓第一定理
1.牛頓第一定理(慣性定理):一切物體總是保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直至有外力促使它改變這些狀態為止。
這個定理有兩層涵義:
(1)保持勻速直線運動狀態或靜止狀態是物體的固有屬性;物體的運動不須要使勁來維持
(2)要使物體的運動狀態(即速率包括大小和方向)改變,必須施加力的作用,力是改變物體運動狀態的誘因
點評:①牛頓第一定理導入了力的概念
力是改變物體運動狀態的誘因。(運動狀態指物體的速率)又按照加速度定義:,有速率變化就一定有加速度,所以可以說:力是使物體形成加速度的誘因。(不能說“力是形成速率的誘因”、“力是維持速率的誘因”,也不能說“力是改變加速度的誘因”。)
②牛頓第一定理導入了慣性的概念
一切物體都有保持原有運動狀態的性質,這就是慣性。慣性反映了物體運動狀態改變的難易程度(慣性大的物體運動狀態不容易改變)。質量是物體慣性大小的量度。
③牛頓第一定理描述的是理想化狀態
牛頓第一定理描述的是物體在不受任何外力時的狀態。而不受外力的物體是不存在的。物體不受外力和物體所受合外力為零是有區別的,所以不能把牛頓第一定理當作牛頓第二定理在F=0時的特例。
2.慣性:物體保持原先勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質。對于慣性理解應注意以下三點:
(1)慣性是物體本身固有的屬性,跟物體的運動狀態無關,跟物體的受力無關,跟物體所處的地理位置無關
(2)質量是物體慣性大小的量度,質量大則慣性大,其運動狀態無法改變
(3)外力作用于物體上能使物體的運動狀態改變,但不能覺得克服了物體的慣性
例題
【例1】下列關于慣性的說法中正確的是
A.物體只有靜止或做勻速直線運動時才有慣性
B.物體只有受外力作用時才有慣性
C.物體的運動速率大時慣性大
D.物體在任何情況下都有慣性
解析:慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性,與物體的運動狀態及受力情況無關,故只有D項正確。
點評:處理有關慣性問題,必須深刻理解慣性的數學意義,拋掉表面現象牛頓第一定律是啥?,捉住問題本質。
【例2】關于牛頓第一定理的下述說法中,正確的是
A.牛頓第一定理是實驗定理
B.牛頓第一定理說明力是改變物體運動狀態的誘因
C.慣性定理與慣性的實質是相同的
D.物體的運動不須要力來維持
解析:牛頓第一定理是物體在理想條件下的運動規律,反映的是物體在不受力的情況下所遵守的運動規律,而自然界中不受力的物體是不存在的.故A是錯誤的.慣性是物體保持原有運動狀態不變的一種性質,慣性定理(即牛頓第一定理)則反映物體在一定條件下的運動規律,即便C不正確.由牛頓第一定理可知,物體的運動不須要力來維持,但要改變物體的運動狀態則必須有力的作用,答案為B、D
【例3】在一艘勻速向西行駛的客輪船艙上,一運動員做立定跳高,若向各個方向都用相同的力,則()
A.向西跳最遠
B.向南跳最遠
C.向東向北跳一樣遠,但沒有向南跳高
D.無論向那個方向都一樣遠
解析:運動員起跳后,因慣性其水平方向還具有與船等值的速率,所以無論向何方跳都一樣。因而應選答案D。
點評:此題主要考查對慣性及慣性定理的理解,解答此題的關鍵是理解運動員起跳過程中,水平方向若不受外力作用將保持原有勻速運動的慣性,因而選出正確答案
【例4】某人使勁推原先靜止在水平面上的貨車,使貨車開始運動,隨后改用較小的力就可以維持貨車做勻速直線運動,可見()
A.力是使物體形成運動的緣由
B.力是維持物體運動速率的緣由
C.力是使物體速率發生改變的緣由
D.力是使物體慣性改變的緣由
解析:由牛頓第一定理的內容可知,一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直至有外力促使它改變這些狀態為止,說明一旦物體具有某一速率,只要沒有加速或減速的緣由,這個速率將保持不變,依據這些觀點看來,力不是維持物體的運動即維持物體速率的緣由,而是改變物體運動狀態即改變物體速率的緣由,故選項C正確。
【例5】如圖中的甲圖所示,重球系于線DC上端,重球下再系一根同樣的線BA,下邊說法中正確的是()
A.在線的A端漸漸降低拉力,結果CD線扭斷
B.在線的A端漸漸降低拉力,結果AB線扭斷
C.在線的A端忽然旋即一拉,結果AB線扭斷
D.在線的A端忽然旋即一拉,結果CD線扭斷
解析:如圖乙,在線的A端漸漸降低拉力,致使重球有足夠的時間發生向上的微小位移,因而拉力T2漸漸減小,這個過程進行得這么平緩可以覺得重球仍然處于受力平衡狀態,即T2=T1+mg,隨著T1減小,T2也減小,且總是左端繩先達到極限程度牛頓第一定律是啥?,故CD繩被扭斷,A正確。若在A端忽然旋即一拉,由于重球質量很大,力的作用時間又極短,故重球向上的位移極小,以至于下端繩未來得及發生相應的伸長,T1已先達到極限硬度,故AB繩先斷,選項C也正確。