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(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直至有外力促使它改變這些狀態(tài)為止。
這個(gè)定理有兩層涵義:
(1)保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性;物體的運(yùn)動不須要使勁來維持
(2)要使物體的運(yùn)動狀態(tài)(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(yùn)動狀態(tài)的誘因
點(diǎn)評:①牛頓第一定理導(dǎo)入了力的概念
力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因。(運(yùn)動狀態(tài)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(dǎo)入了慣性的概念
一切物體都有保持原有運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì),這就是慣性。慣性反映了物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度(慣性大的物體運(yùn)動狀態(tài)不容易改變)。質(zhì)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(tài)
牛頓第一定理描述的是物體在不受任何外力時(shí)的狀態(tài)。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(qū)別的,所以不能把牛頓第一定理當(dāng)作牛頓第二定理在F=0時(shí)的特例。
2.慣性:物體保持原先勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。對于慣性理解應(yīng)注意以下三點(diǎn):
(1)慣性是物體本身固有的屬性,跟物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān),跟物體的受力無關(guān),跟物體所處的地理位置無關(guān)
(2)質(zhì)量是物體慣性大小的量度,質(zhì)量大則慣性大,其運(yùn)動狀態(tài)無法改變
(3)外力作用于物體上能使物體的運(yùn)動狀態(tài)改變,但不能覺得克服了物體的慣性
例題
【例1】下列關(guān)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(yùn)動時(shí)才有慣性
B.物體只有受外力作用時(shí)才有慣性
C.物體的運(yùn)動速率大時(shí)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(yùn)動狀態(tài)及受力情況無關(guān),故只有D項(xiàng)正確。
點(diǎn)評:處理有關(guān)慣性問題,必須深刻理解慣性的數(shù)學(xué)意義,拋掉表面現(xiàn)象牛頓第一定律是啥?,捉住問題本質(zhì)。
【例2】關(guān)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(shí)驗(yàn)定理
B.牛頓第一定理說明力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因
C.慣性定理與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的
D.物體的運(yùn)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(yùn)動規(guī)律,反映的是物體在不受力的情況下所遵守的運(yùn)動規(guī)律,而自然界中不受力的物體是不存在的.故A是錯(cuò)誤的.慣性是物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì),慣性定理(即牛頓第一定理)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動規(guī)律,即便C不正確.由牛頓第一定理可知,物體的運(yùn)動不須要力來維持,但要改變物體的運(yùn)動狀態(tài)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(yùn)動員做立定跳高,若向各個(gè)方向都用相同的力,則()
A.向西跳最遠(yuǎn)
B.向南跳最遠(yuǎn)
C.向東向北跳一樣遠(yuǎn),但沒有向南跳高
D.無論向那個(gè)方向都一樣遠(yuǎn)
解析:運(yùn)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(yīng)選答案D。
點(diǎn)評:此題主要考查對慣性及慣性定理的理解,解答此題的關(guān)鍵是理解運(yùn)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(yùn)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(yùn)動,隨后改用較小的力就可以維持貨車做勻速直線運(yùn)動,可見()
A.力是使物體形成運(yùn)動的緣由
B.力是維持物體運(yùn)動速率的緣由
C.力是使物體速率發(fā)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(nèi)容可知,一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直至有外力促使它改變這些狀態(tài)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(gè)速率將保持不變,依據(jù)這些觀點(diǎn)看來,力不是維持物體的運(yùn)動即維持物體速率的緣由,而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)即改變物體速率的緣由,故選項(xiàng)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(jié)果CD線扭斷
B.在線的A端漸漸降低拉力,結(jié)果AB線扭斷
C.在線的A端忽然旋即一拉,結(jié)果AB線扭斷
D.在線的A端忽然旋即一拉,結(jié)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(shí)間發(fā)生向上的微小位移,因而拉力T2漸漸減小,這個(gè)過程進(jìn)行得這么平緩可以覺得重球仍然處于受力平衡狀態(tài),即T2=T1+mg,隨著T1減小,T2也減小,且總是左端繩先達(dá)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(zhì)量很大,力的作用時(shí)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(fā)生相應(yīng)的伸長,T1已先達(dá)到極限硬度,故AB繩先斷,選項(xiàng)C也正確。