考点解析 | 牛顿第一定律的应用

伽利略理想实验

当一个小球沿斜面向下运动时，它的速度增大，而向上运动时速度减小。由此猜想：当球沿水平面运动时，它的速度应该不增不减。但实际情况是，球最终会慢下来并停止。他认为小球受到力的作用结果。

让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，在不受力的作用下，小球将达到另一个斜面的相同高度。若将第二个斜面水平放置，小球将以到达最低点的速度，做匀速直线运动。

牛顿第一定律

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

理解

①一切物体在任何情况下都有惯性。

②说明力是改变物体运动状态的原因。

③定律中不受外力在实际情况中可以理解为合外力为零。

惯性

一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的的性质。

(1)惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。

(2)惯性是物体的固有属性，不是力。

牛顿第一定律是惯性定律，它指出一切物体都有惯性，惯性只与质量有关。

运动状态变化的明显程度

①在质量一定的情况下，合外力大小。

②在合外力一定的情况下，质量大小。

对力与运动的关系的理解

(1)力是改变物体运动状态的原因（运动状态指物体的速度），不是维持物体运动的原因。

(2)产生加速度的原因是力。

习题演练

1. 锤头松动的时候，把锤柄末端在地面上磕一磕，锤头就牢固了，这是利用（）

A 锤头的惯性

B 锤柄的惯性

C 地面的惯性

D 人手的惯性

A

2. 汽车在平直公路上行驶，它受到的阻力大小不变，若发动机的功率保持恒定，汽车在加速行驶的过程中，它的牵引力F和加速度a的变化情况是（   ）

A．F逐渐减小，a逐渐减小       B．F逐渐增大，a逐渐减小

C．F逐渐减小，a逐渐增大       D．F逐渐增大，a逐渐增大

A

【解析】

试题分析：由P=Fv可知，当功率P一定时，随速度的增大，F减小；根据牛顿定律可得加速度：，随速度的增大，a减小，选项A 正确。

3. 如图，在竖直平面内有一个半径为R的光滑圆弧轨道，半径OA竖直、OC水平，一个质量为m的小球自C点的正上方P点由静止开始自由下落，从C点沿切线进入轨道，小球沿轨道到达最高点A时恰好对轨道没有压力。重力加速度为，不计一切摩擦和阻力。求：

（1）小球到达轨道最高点A时的速度大小；

（2）小球到达轨道最低点B时对轨道的压力大小。

【解析】

（1） 设小球在A点速度大小为，小球到达A点由重力提供向心力得：

     ①

可得：  

设小球在B点速度大小为，从B到A由机械能守恒得：

    ②

在B点由牛顿第二定律可得：     ③  

由①②③计算可得：     

在B点，小球对轨道的压力为，由牛顿第三定律可得：

      ④

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