一切物体在没有遭到力的作用时。总保持静止状态或匀速直线运动状态。这就是知名的牛顿第一定理。
牛顿第一定理是在伽利略、笛卡尔等几代杰出科学家的研究基础上。经美国化学学家牛顿深入思索、概括总结得出的重要自然规律。它否定了亚里士多德关于“运动和力”关系的错误观点。是我们解决热学问题的重要理论根据。
牛顿第一定理的内容只有短短一句话。简练中蕴含着深刻的道理。
牛顿第一定理创立的条件
1.“一切物体”
“一切”两个字说明牛顿第一定理普遍适用于所有的物体。无论是运动的。还是静止的。是一切物体都要遵守的运动规律。
2.“没有遭到外力作用”
“没有遭到外力的作用”是牛顿第一定律所描述物体的受力情况。这是一种理想化的情况。由于一切物体的存在都不是孤立的。还会与其他物体发生一定的作用。绝对不受力的物体是不存在的。
由此看来。牛顿第一定理是个理想化的定理。但它有重要的现实意义。由于平衡的力作用在物体上。其作用疗效互相抵消。相当于物体不受力的作用。所以,当物体遭到平衡力的作用时牛顿第一速度定律是什么,也一定遵循牛顿第一定理。
例1看篮球联赛的某同事突发奇想。若果在空中飞行的篮球所受的一切外力忽然消失,排球的运动情况将会是()。
A.做匀速直线运动
B.停在空中静止不动
C.飞行路径不受影响
D.竖直下落
解析:篮球在空中飞行。处于运动状态。假如此时篮球所受的一切外力忽然消失。这就满足了物体不受外力的条件。这么依据牛顿第一定理可知,网球将保持原先的速率继续做匀速直线运动。
答案:A
3.“静止状态或匀速直线运动状态”
(1)“或”,说明静止、匀速直线运动两种状态必居其三,不会同时存在。也就是说。物体在不受外力作用时。原先静止的物体仍保持静止状态牛顿第一速度定律是什么,原先运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
(2)静止状态或匀速直线运动状态也叫作平衡状态。依据牛顿第一定理可知。物体在不受力作用时处于平衡状态。物体假如受平衡力作用,也会保持平衡状态。即在平衡力作用下。原先运动的物体将保持匀速直线运动状态。原先静止的物体将保持静止状态。
(3)反过来,不管物体是处于静止状态还是匀速直线运动状态。物体均处于平衡状态,此时物体不受外力作用或受平衡力作用。
例2如图1所示。跳水运动员站在跳板上。若此时她遭到的重力和支持力平衡。她将处于__状态:若此时运动员所受的一切力都消失。她将处于__状态。
解析:跳水运动员遭到重力和支持力的作用。这两个力是一对平衡力,作用疗效互相抵消。所以她将处于静止状态。若此时一切力都消失。依据牛顿第一定理。因为她原先静止。所以将继续保持静止状态。
答案:静止静止
牛顿第一定理与惯性
物体之所以在不受力的作用时保持静止状态或匀速直线运动状态。是由于一切物体都具有惯性。惯性是物体保持原有运动状态不变的性质。所以。牛顿第一定理也叫作惯性定理。
惯性的大小与物体是否运动、运动速率的大小、是否受力都没有关系。惯性是物体本身的一种性质。其大小只与物体的质量有关。
例3下述关于惯性的说法正确的是()。
A.草皮上的篮球滚动得越来越慢,是因为它的惯性越来越小
B.高速行驶的车辆虽然紧急制动也要滑行一段距离后才会停出来。这是由于速率越大惯性越大
C.短跑运动员助跑起跳,是为了借助他自身的惯性来提升成绩
D.推出去的标枪能在空中飞行。是由于标枪遭到了惯性力的作用
解析:草皮上的篮球滚动得越来越慢。是磨擦力改变了它的运动状态,惯性大小与速率没有关系。A错误:高速行驶的车辆虽然紧急制动也要滑行一段距离后才会停出来,是由于车辆有惯性。欲保持原先的运动状态,并且惯性的大小与速率无关。B错误:短跑运动员助跑起跳。因为惯性。他会保持起跳时的速率往前运动,可以提升成绩,C正确;推出去的标枪能在空中飞行。是由于标枪具有惯性,但惯性不是力。D错误。
答案:C
运动和力的关系
一个现象:在地面静止的袋子,推它就动上去。不推它就停出来。
对此现象的正确解释是:推力改变了袋子的运动状态。使它由静止变为运动:不推了。它就停出来是由于它遭到了磨擦力的作用。是磨擦力改变了它的运动状态。
而以亚里士多德为代表的观点觉得。力是使物体运动的缘由,没有力的作用,物体就停止运动。运动须要力来维持。这是错误的。
通过牛顿第一定理的学习。我们认识到物体具有惯性。能保持原有运动状态不变。物体的运动不须要力来维持。运动和力的关系是:力是改变物体运动状态的诱因。
例4关于货车运动与受力的关系,下述说法正确的是()。
A.静止的货车。推一下就动了,说明货车只有受力能够运动
B.面包车受平衡力。一定处于静止状态
C.货车的运动状态改变。不一定受力
D.推一下货车后松手,它能继续运动,是因为货车具有惯性
解析:货车推一下就动了。是推力改变了它的运动状态。推一下货车后松手。它能继续运动。说明货车运动不是由于受了力。而是由于货车具有惯性,所以A错误,D正确:货车受平衡力作用。不一定处于静止状态。若原先面包车是运动的,它会处于匀速直线运动状态。B错误:力是改变物体运动状态的诱因。所以物体运动状态改变,一定遭到了力的作用。C错误。