牛顿第一定律的理解和应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题一牛顿第一定律的理解和应用,第三章 牛顿运动定律,河北师大附中 李喜昌,关于牛顿第一定律的理解,1,牛顿第一定律不像其它定律那样是由实验直接总结出来的，,它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，总结前人的研究成果，加之丰富的想象而提出来的。,2,牛顿第一定律,描述的是物体不受外力时的运动情况。,物体不受外力是该定律的,条件,物体保持匀速直线运动或静止状态是,结果,.,3,牛顿第一定律,是独立的一条规律，,不能简单看成是牛顿第二定律的特例。,4,牛顿第一定律的意义,指出力不是维持物体运动的原因；,指出一切物体都有惯性；,指出力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因；,提出了惯性参考系的概念。,二、惯性及对惯性的理解,惯性是一切物体的固有属性，与物体是否受到外力、物体是否运动均没有关系，质量才是惯性大小的唯一量度。,误区之一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性,误区之二：运动速度大的物体惯性大,惯性有两种表现形式,惯性的大小表现为物体运动状态改变的难易程度，,在受到了,相同阻力,的情况下，速度（大小）不同,质量相同,的物体，在,相同的时间,内,速度减小量,是相同的，这就说明质量相同的物体，它们改变运动状态的难易程度,惯性是相同的，与它们的速度无关。,误区之四：重力越小，惯性越小；物体处于失重状态时，惯性消失,误区之五：惯性是一种特殊的力,误区之三：“惯性”就是“惯性定律”,而惯性是物体本身固有的一种属性，它跟物体受不受外力无关。,惯性定律是物体在某个特定的环境（不受外力）下具有惯性的表现；,地面附近的物体所受重力大小与其质量大小成正比，物体的重力越大惯性越大。,如果把物体放在月球上，它所受的重力是地球上的,1/6,，但是质量不变。在地球上和月球上速度相同质量相同的物体，在受到了相同阻力的情况下，会同时停下来，这就说明两个质量相同的物体，不管在地球上，还是月球上，它们改变运动状态的难易程度,惯性是相同的，,惯性是物体本身固有的一种属性，力是物体之间的相互,作用。,三、运动状态的改变,即物体受到的合外力决定了物体的加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化量，而与物体当时的速度无关。,运动状态改变含义：是指速度的改变,(,速度改变包括速度的大小、方向有其中之一发生改变或两者都发生改变的情况,),力,加速度,速度,指出力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因；,力和运动的关系,1.,（,2007,海南物理,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（）,A,、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,B,、一个运动的物体，如果不再受力了，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”,C,、两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快,D,、一个物体维持匀速直线运动，不需要力,解析：亚里士多德的多数结论来自观察,.,当时并没有考虑到摩擦力的作用，所以许多结论都是错误的,.,根据我们现在所学的内容，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,.,所以,ABC,都是他的观点，而,D,不是,.,D,警示：在分析时，由于看前面的例子而易选择,ABC,中的一个,.,在分析时应该看后面的说明,.,2.,（,2006,年广东卷,1,）下列对运动的认识不正确的是（）,A,物体的自亚里士多德认为然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动,B.,伽利略认为力不是维持物体运动的原因,C.,牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅使其运动,D.,伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有每个速度，将保持这个速度继续运动下去,A,解析：亚里士多德认为没有力作用在物体上，物体就不会运动。伽利略认为力不是维持物体运动的原因，伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具 有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去。牛顿认为力是改变物体运动状态的原因，并不是使物体运动的原因。故答案为,A,。,备考提示：本题涉及对运动的认识过程，考查对基本理论的认识程度，属于容易题。,3.,（,2003,上海理综卷,50,）,理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论,减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；,两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；,如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；,继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动,请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列,在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论下列关于事实和推论的分类正确的是（）,A,、是事实，是推论,B,、是事实，是推论,C,、是事实，是推论,D,、是事实，是推论,B,正确理解惯性和平衡状态,4.,下面说法正确的是（）,A,静止或做匀速直线运动的物体一定不受外力的作用,B,物体的速度为零时一定处于平衡状态,C,物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用,D,物体的位移方向一定与所受合力方向一致,解析：,A,物体不受外力时一定处于静止或匀速运动状态，但处于这些状态时不一定不受外力作用，所以,A,错，,B,物体是否处于平衡状态是看其受力是否为零，而不是看它的速度是否为零，如振动物体离平衡位置最远时速度为零，此时恢复力不为零，它就不处于平衡状态，所以,B,错，,D,如平抛运动就不是这种情况，力与位移方向不一致，所以,D,错,C,5.,（,20,08,广东卷,1,）伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有（）,A,倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比,B,倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比,C,斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关,D,斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关,解析：倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间的平方成正比，在斜面上的速度与时间成正比，故选项,A,错误，选项,B,正确。斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关，从顶端滚到底端所需时间与倾角有关，故选项,C,、,D,错误。,B,6.,请用自己所学习的物理知识解释“船大调头难”这句俗语的道理,解析：“船大”，指船的质量大，“调头难”指改变速度方向难，“船大调头难”说明质量大的物体惯性大，要改变其运动状态需要的力大,根据牛顿第二定律，两个质量不同的物体受到同样的合外力作用，质量大的加速度小，在相同时间内速度变化小，运动状态难改变，说明物体保持原来运动状态的性质强，其惯性大。,实践是检验真理的唯一标准，质量是惯性大小的唯一量度,7.,（,2005,广东卷,1,）一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是,（）,A,车速越大，它的惯性越大,B,质量越大，它的惯性越大,C,车速越大，刹车后滑行的路程越长,D,车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大,B C,解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，可知,A,、,D,两项错误刹车时的加速度大小,a=,g,滑行路程,因为路面相同，即动摩擦因数,相同，所以车速,v,0,越大，滑行路程越长，,C,项正确,惯性是物体本身具有的特性，只与物体的质量有关，与物体运动的速度无关,本题中物体滑行的路程只与物体的初速度有关，与惯性大小无关,8,火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为（）,A,人跳起后，车厢内的空气给人一个向前的力，这力使他向前运动,B,人跳起时，车厢对人一个向前的摩擦力，这力使人向前运动,C,人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而已,D,人跳起后，在水平方向人和车水平速度始终相同,D,解析：由于人具有惯性，当人向上跳起时仍然保持火车运行的速度，此后人在水平方向不受外力，根据牛顿第一定律将保持匀速直线运动，人的水平分运动与火车的运动相同，所以人仍会落回原处。,受力分析和运动分析是力学解题的基础和关键,解一：因为当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，瓶中的水由于惯性要保持原有的静止状态，相对瓶来说是向左运动，气泡也有惯性，但相比水来说质量很小，惯性小可忽略不计，所以气泡相对水向右移动。同理，当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内将向左运动。,9,如图所示，水平放置的小瓶内装有水，其中有气泡，当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，小气泡在瓶内将向何方运动？当瓶子从向右匀速运动状态突然,停止时，小气泡在瓶内又将如何运动？,解二：设想有一“水泡”，其体积、形状和“气泡”相同，当玻璃管向右加速运动时，这块水就和周围的水一起向右加速运动，相对于玻璃管不会有相对运动，这块水所受的外力由周围的水对它产生,.,设想将这个“水泡”换成“气泡”，周围水对气泡的作用力不变，气泡将在该力作用于做加速运动。因为气泡的质量小于水泡的质量，所以气泡的加速度大于水泡的加速度，即气泡相对于玻璃管向右运动。,10,高为,h,的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶，加速度大小为,a,，车厢顶部,A,点处有油滴落到车厢地板上，车厢地板上的,O,点位于,A,点的正下方，则油滴落地点必在,O,点的左方还是右方？离,O,点的距离为多少？,A,O,h,解：设油滴离开车厢顶部时，车速为,v,0,油滴由于惯性此时也具有水平速度,V,0,对地做平抛运动，,车厢做匀减速运动,联立式解出油滴落地点到,O,点的距离,所以油滴落在,O,点的右方,思维发散,1.,油滴相对于地面的运动轨迹是什么？,2.,车厢若加速运动，油滴落点在何处？,3,若在,A,点连续落下油滴，能落在同一点吗？,解析：开始,A,、,B,随木板一起匀速运动，说明,A,、,B,所受的合外力为零。当木板停止运动后：若木块光滑，,A,、,B,大水平方向上不受外力的作用，仍以原来的速度做匀速运动，则相互间距离保持不变。若木板粗糙，由于,A,、,B,的材料相同，它们与木板的动摩擦因数相同，其加速度相同，即,A,、,B,以相同的初速度和加速度做匀减速运动，所以它们之间的距离仍保持不变。,D,11,由同种材料制成的物体,A,和,B,放在长木板上，随长木板一起以速度,v,向右做匀速直线运动，如图所示,已知,m,A,m,B,，某时刻木板停止运动，下列说法正确的是（）,A,、若木块光滑，由于,A,的惯性较大,A,、,B,间距离将增大,B,、若木板光滑，由于,B,的惯性较小,A,、,B,间距离将减小,C,、若木板粗糙，,A,、,B,一定会相撞,D,、不论木板是否光滑,A,、,B,间的相 对距离保持不变,A,B,12.,公共汽车在平直的公路上行驶时，固定于路旁的照相机每隔两秒连续两次对其拍照，得到清晰照片，如图所示分析照片得到如下结果：,(1),在两张照片中，悬挂在公共汽车顶棚上的拉手均向后倾斜且程度相同；（,2,）对间隔,2s,所拍的照片进行比较，可知汽车在,2s,内前进了,12 m.,根据这两张照片，分析正确的是（）,A.,在拍第一张照片时公共汽车正加速,B.,可求出汽车在,t,1s,时的运动速度,C.,若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车一定停止前进,D.,若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车可能做匀速运动,ABD,