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【高中物理精讲】牛顿第一定律

 当以读书通世事 2023-10-01 发布于甘肃

【学习导引】从本期开始我们来学习牛顿运动定律。
在力学中,只研究物体运动而不涉及运动和力的关系的分支学科叫做运动学;研究运动和力的关系的分支学科叫动力学。本章内容就属于动力学。动力学的奠基人是英国科学家牛顿。牛顿在1687年出版的名著《自然哲学的数学原理》中,提出了三条运动定律,统称为牛顿运动定律,这三条定律是整个经典力学的基础。
亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因。17世纪,伽利略经过大量实验,发现运动物体所以会停下来是因为受到摩擦力的缘故。他提出,一旦物体具有某一速度,只要没有加速或减速的原因,这个速度将保持不变。牛顿在伽利略等人研究的基础上,再加上自己的研究,提出了:
牛顿第一定律:一切物体总是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。
牛顿第一定律描述的是一种理想的状态,即物体不受外力作用的状态。但是,宇宙间不受外力作用的物体是不存在的。我们看到的处于匀速直线运动状态或静止状态的物体都是受到几个互相平衡的力作用的结果。

【例题1】16世纪末,伽利略用实验和推理,推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元.在以下说法中,与亚里士多德观点相反的是( ).

.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快,这说明,物体受的力越大,速度就越大;
.一个运动的物体,如果不再受力,它总会逐渐停下来,这说明,静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快
.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力
详解:亚里士多德的观点是:力是维持物体运动的原因.
与之相反的观点是:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因.选项符合题意.
答案:.

【例题2】科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.下列说法符合历史事实的是( ).
.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变;
.伽利略通过“理想实验”得出结论:一旦物体具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去;
.笛卡尔指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向;
.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.
详解.亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,而不是改变物体运动状态的原因。
答案.

【知识点2】牛顿第一定律
【例题3】根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是( ).
.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位置;
.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方;
.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方;
.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
详解:车厢匀速前进或静止时,人落在起跳点,因此不正确;车厢加速前进时,速度比人起跳时的速度要快,人将落在起跳点的后方,正确,不正确.
答案.

【例题4】在一辆车中的水平桌面上静止着一只小球,当车由静止启动时,小球虽未受到任何力的作用,却开始滚动,运动状态发生了变化.上述现象是否违反牛顿第一定律?为什么?
详解:上述现象不违反牛顿第一定律.牛顿第一定律仅在惯性参照系中成立,而车厢相对地面有加速度,为非惯性参照系.若从地面系(惯性参照系)中看,小球相对地面仍静止,牛顿第一定律成立.

【例题5】如图所示,木箱放在光滑水平的平板车的车面上,现在的状况是木箱与车一起水平向右做匀速运动.当车撞到墙后,可能出现的现象是( ).图片.木箱向右倾倒
.木箱向左倾倒
.木箱向右做匀速运动一段时间
.木箱向右做减速运动一段时间
详解:由于平板车是光滑的,即车与木箱之间没有相互摩擦力. 因此木箱在水平方向不受力,当车撞到墙后,木箱在水平方向依然不受外力作用,根据牛顿第一定律,木箱将保持原来的运动状态直到与墙相撞.所以,木箱向右做匀速运动一段时间.
答案:

【知识点3】惯性与质量
【例题6】如图所示,将一玻璃瓶装水后密闭,并平放在水平桌面上,在瓶的中部有一小气泡处于静止状态,现突然用力将瓶子向前推动,使其在桌面上向前运动一段距离后停止,可看到气泡相对瓶子的运动情况是( ).图片.向前
.向后
.先向前,再向后
.先向后,再向前
详解:瓶中气泡实质上是水的空隙,故应用惯性理论分析时,研究对象应该是水而不是气泡。当瓶子向前加速运动时,由于惯性,瓶中水要保持原来的静止状态,气泡后边的水由于瓶底的作用随瓶一起向前加速运动,而气泡前边的水将相对瓶向后移动,气泡向前移动。当瓶子运动起来后,最终静止,因此瓶子必然要减速运动,这时气泡前边的水受瓶的作用随瓶一起做减速运动,而气泡后边的水将相对瓶向前运动,气泡将相对瓶向后移动。
答案:

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