牛顿第一定律和惯性的应用

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考点1:牛顿第一定律

1知识梳理:

(1)伽利略的研究和科学想象:

如图所示,同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开

始滑下,(这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的初

速度)。第一次在水平面上铺上毛巾,小车在毛巾上滑行很

短的距离就停下了(如图甲);第二次在水平面铺上较光滑

的棉布,小车在棉布上滑行的距离较远(如图乙);第三次是

光滑的木板,小车滑行的距离最远(如图丙)。

伽利略认为,是平面对小车的阻力使小车停下,平面越

光滑小车滑行就越远.表明阻力越小,小车滑行就越远.伽

利略科学地想象:要是能找到一块十分光滑的平面,阻力为

零,小车的滑行速度将不会减慢。

(2)笛卡尔的补充

笛卡尔等人又在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究,他认为:如果运动物体,不受任何力的作用,不仅速度大小不变,而且运动方向也不会变,将沿原来的方向匀速运动下去。

(3)牛顿的伟大贡献

英国的伟大科学家牛顿,总结了伽利略等人的研究成果;从而概括出一条重要的物理定律: 一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态.这就是牛顿第一定律。

牛顿第一定律的发现表明:科学往往是众多科学家智慧和劳动的结晶。

理解牛顿第一定律,应注意如下四个方面:

(1)“一切”说明该物定律对于所有物体都是普遍适用的,不是特殊现象。指宇宙中所有的物体,无论是固体、液体还是气体。

(2)“没有受到力的作用”是指定律成立的条件。实际上,不受任何外力的物体是没有的,但不能否定其正确性。因为我们总可以找到在某一方向上不受外力的情况。这种情况就是牛顿第一定律中所说的“没有受到力的作用”

(3)时候:强调了“没有受到外力作用”与“保持匀速直线运动或静止状态”是瞬时对应的关系。物体在什么时候不受外力,这个物体就保持匀速直线运动或静止状态这一瞬时的运动状态不变。(4)“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说物体如果不受外力作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,而原来处于运动状态的物体会保持原来速度的大小和方向,做匀速直线运动——直到有外力改变这种运动状态。

知识拓展:由牛顿第一定律可知:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。牛顿第一定律是通过分析事实,再进一步概况、推理得出的。我们周围的物体都要受到外力的作用,因此不可能用实验来直接验证这一定律。

运动和力的关系

运动与力的关系:

(1)物体运动状态用速度来描述。我们知道,力的一种效果是改变物体的运动状态,所谓“运动状态改变”是说,物体由静止变为运动,由慢变快,或由快变慢,或运动方向改变。

(2)物体具有保持运动状态不变的性质,根据牛顿第一定律,物体不受力的作用时,总保持静止(如果原来物体静止),或者保持匀速直线运动(原来是运动的).反过来想,如果物体受到一个力的作用,它的运动状态就会被改变。可见力是使物体运动状态发生改变的原因。物体如果受到一个与它前进方向相同的力,它的速度就增大;反之,如果受到的力跟它的运动方向相反,它的速度就会变慢甚至停下来。当然,也可能使物体运动方向改变。

2典型例题

例1、下列各种情况中属于运动状态不变的是()

A、绕地球做匀速圆周运动的人造卫星

B、在斜面上沿直线匀速下滑的物体

C、抛出的石子

D、从高处掉下来的石子

解:物体运动状态不变是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态,即物体速度大小和方向均不发生变化.在B中物体沿直线下滑,说明其运动方向不变,匀速下滑说明其速度大小不变,所以运动状态不变.选择B。

分析:本题主要考查物体运动状态改变的含义。解题关键是抓住物体的运动状态包含两个因素:速度大小和运动方向,只要其中一个变了,运动状态就改变了.本题易错点是错选A,原因是在分析运动状态是否发生变化时,往往只从表面现象中单纯地考虑速度大小是否变化,而忽视了运动方向是否改变。

例2、下列事例中,不属于惯性现象的是()

A、公共汽车靠站时,司机提前关闭发动机,让车滑行进站,可以省汽油

B、向任何方向抛出的石块,最后都会落到地面上

C、人从行驶的车上跳到地面时极易摔倒受伤

D、在匀速行驶的火车厢内的乘客竖直向上跳,最后仍落回地板上的起跳点

解:选项A,C,D所讲述的现象,都可由惯性知识即物体要保持原有的运动状态来解释,都属于惯性现象,选项B所讲述的现象则是由于石块要受重力作用的缘故,无论向那个方向抛出,由

于重力作用,最后都要落回地面,属于力的作用,使物体运动状态改变的事例。答案:B

例3、子弹离开枪口后仍能高速飞行,是由于()

A、受重力作用

B、受惯性作用

C、受火药的推力

D、子弹有向前的惯性

解:离开枪口后的子弹的确会受到重力的作用,但不是向前飞行的原因,选项A错,惯性是一种性质,不是力,因此不能说“惯性作用”,选项B错;子弹在枪膛内,受到火药的推力,离开枪口后,不再受火药的推力,选项C错。答案:D。

3知识概括、方法总结与易错点分析

运动与力的关系:

(1)物体运动状态用速度来描述。我们知道,力的一种效果是改变物体的运动状态,所谓“运动状态改变”是说,物体由静止变为运动,由慢变快,或由快变慢,或运动方向改变.总之,就是物体速度发生改变,今后要分折物体运动状态是否改变,只要分析它的速度是否改变.

(2)物体具有保持运动状态不变的性质,根据牛顿第一定律,物体不受力的作用时,总保持静止(如果原来物体静止),或者保持匀速直线运动(原来是运动的)。反过来想,如果物体受到一个力的作用,它的运动状态(速度)就会被改变.可见力是使物体运动状态发生改变的原因.物体如果受到一个与它前进方向相同的力,它的速度就增大;反之,如果受到的力跟它的运动方向相反,它的速度就会变慢甚至停下来.当然,也可能使物体运动方向改变。

4针对性练习:

1、物体在不受外力作用下,将()

A、一定静止

B、一定作匀速直线运动

C、可能静止

D、以上说法都不对

2、汽车行驶的速度越大,则刹车后向前滑行的路程越长,有人说这是因为速度越大,惯性越大的缘故,他的话对吗?

3、锤头松了,只要用手捏着锤柄在石头上撞击几下便能套紧锤头。为什么?

4、汽车刹车时,乘客为什么向前倾倒?

5、飞机向某灾区投放救援物资时,是提前投掷还是到受灾点正上方投掷,为什么?

6、一摞象棋子叠放在桌面上,用一薄尺沿水平方向迅速打击最下面的棋子,会有什么现象?为什么?

答案解析:

1、分析:牛顿第一定律指出,一切物体不受外力将保持运动状态不变。但此“物体”不知原来是静止还是运动的,故应选C。

2、分析:这是一种最常见的错误回答,事实上惯性的大小与速度无关。

答:他的话是错误的。如果速度越大,惯性越大,那么速度越小,惯性就越小,速度为零(静止),惯性就没有,而静止的物体也有惯性。所以,他的说法是错误的。

3、分析:本题的关键是要弄清锤柄撞击石头前,和锤头一起处于运动状态。

答:锤头和锤柄原来都处于运动状态,锤柄撞击石头时由运动状态突然变为静止状态,锤头由于惯性,继续保持运动状态,于是撞击几下便能套紧。