中學數學選修1牛頓第一定理知識點
牛頓定理是數學學上的重大發覺,也是小學數學的重要知識點,下邊是學習啦小編給你們帶來的中學數學選修1牛頓第一定理知識點,希望對你有幫助。
中學數學牛頓第一定理知識點
一、定律定義
牛頓第一定理表明,當合外力為零時,原先靜止的物體將繼續保持靜止狀態,原先運動的物體則將繼續以原先的速率做勻速直線運動。合外力為零包括兩種情況:一種是物體遭到的所有外力互相抵消,合外力為零;另一種是物體不受外力的作用。有的專家學者覺得這些敘述方法并不嚴謹,所以一般采用原始敘述。
二、演繹過程
伽利略研究運動學的方式是把實驗和數學結合在一起,既重視邏輯推理,又借助實驗檢驗。他對光滑斜面的結論是通過實驗觀察,并推測得到的。并且這個完全光滑的斜面在現實中不存在,由于未能將磨擦力完全清除,為此理想斜面實驗屬于伽利略的邏輯推理部份。
伽利略對光滑斜面的結論
現實中,當一個球沿斜面向上滾時,它的速率減小,而向下滾時,它的速率降低。
由此伽利略推測,當球沿水平面滾動時,它的速率應不增不減。實際上他發覺,球愈來愈慢,最后停出來。伽利略覺得,這并非是它的“自然本性”,而是因為磨擦阻力的緣故,由于他同樣還觀察到,表面愈光滑,球便會滾得愈遠。
于是他推測,若沒有磨擦阻力,球將永遠滾下去。
伽利略的理想斜面實驗
伽利略的理想斜面實驗實驗如圖所示,讓小球沿一個光滑斜面從靜止狀態開始下滾,小球將滾上另一個斜面,達到與原先差不多的高度之后再下滾。他結論,只是由于磨擦力,球才沒能達到原先的高度。之后,他降低后一斜面的夾角,小球在這個斜面上仍達到同一高度,但這時它要滾得遠些。繼續降低第二個斜面的夾角,球達到同一高度都會滾得更遠。
于是他對斜面平放時的情況進行研究,推論其實是球將永遠滾下去。這就是說,力不是維持物體的運動即維持物體的速率的誘因,而恰恰是改變物體運動狀態即改變物體速率的誘因。為此物理必修一牛頓第一定律,一旦物體具有某一速率,假若它不受力,就將以這一速率勻速直線地運動下去。
三、適用范圍
牛頓第一定理只適用于慣性參考系。在質點不受外力作用時,才能判定出質點靜止或作勻速直線運動的參考系一定是慣性參考系,因而只有在慣性參考系中牛頓第一運動定理才適用。
牛頓第一定理在非慣性參考系(即有加速度的系統)中不適用,由于不受外力的物體,在該參考系中也可能具有加速度,這與牛頓第一定理偏頗。
當牛頓第一定理不創立時,即非慣性系中,要用非慣性系中的熱學多項式求解熱學問題。式中為在慣性系中測得的物體受的合力,為在非慣性系中測得的慣性力,為非慣性系統的加速度。
高二數學牛頓第一定理答疑
1、慣性就是慣性定理嗎?
答:不是。慣性是物體本身的固有屬性,與物體是否受外力作用無關,即與外界條件變化無關;慣性定理則是一條客觀的數學規律,它反映了物體不受外力作用時的運動規律。顯而易見,兩者是不同的。
2、牛頓第一定理是如何描述運動和力的關系的?
答:一方面,牛頓第一定理強調,物體不受外力作用時的運動狀態,或則是靜止不動;或則是做勻速直線運動。另一方面,該定理又強調,要改變物體的這些靜止或勻速直線運動狀態,只有力作用在物體上能夠實現,即力是物體運動狀態改變的誘因。還有,物體具有能保持原先的運動狀態的性質,這些性質是物體本身固有的,稱作物體的慣性。
3、物體的速率越大其慣性就越大嗎?
答:不是。速率是表示物體運動快慢的數學量,而慣性是物體保持其運動狀態不變的本性。我們說“物體甲的慣性比物體乙的慣性大”,是說“物體甲的質量比物體乙的質量大”。在同樣的外力作用下,物體甲的速率變化較慢(即加速度較小,其運動狀態較難改變),物體乙的速率變化較快“即加速度較大,其運動狀態容易改變”。為此,那個“物體有速率時才有慣性”、“物體只有速率變化時才有慣性”、“推靜止的物體比推運動的物體使勁大,說明靜止的物體慣性大”的說法都是錯誤的。其實質是對“慣性和速率”概念理解不清所致。
4、騎單車下坡物理必修一牛頓第一定律,為了容易爬起來,常常在下坡前使勁蹬車,使車具有較大的速率。有人說,這樣做是為了減小車的慣性,他說得對嗎?
答:不對。單車的慣性,是由單車的質量決定的,與單車運動還是靜止、運動速率是大是小、是加速還是減速都沒有關系。的確,為了順利的爬下坡頂,人們常常在下坡前使勁蹬車。這個現象可以用另外的知識去解釋(前面即將學習到),但不能把提升速率和減小慣性聯系上去。
5、怎樣理解“質量是物體慣性大小的量度”中的量度?
答:這兒說的量度,就是定量表示的意思。具體可以這樣理解:物體的質量相同,則它們的慣性大小就一樣;物體的質量不同,則它們的慣性大小就不一樣。一個物體的質量是另一個物體質量的兩倍,則這個物體的慣性就是另一個物體的慣性的兩倍。
6、牛頓第一定理是牛頓第二定理的特例嗎?
答:不是。牛頓第一定理是一條獨立的規律,絕不能簡單的看成是牛頓第二定理的特例。在牛頓第一定理中包含了慣性和力兩個重要的概念,這是牛頓第二定理難以取代的。“不受外力”與“受合外力為零”雖然是等效的,但不是等同的。如物體不受外力時,物體不會發生形變,但合外力等于零的條件下物體可能發生形變。
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