本节的重点知识是:
一、正确理解牛顿第一定律
1.关于研究牛顿运动定律实验的几点说明
(1)实验中为什么要让同一小车从同一斜面从同一高度滑下的主要目的是:以保证小车在三种不同的水平表面上开始运动时速度相同。(2)选取毛巾、棉布和木板做为三个平面,主要是观察小车在阻力不同的条件下,它的运动变化情况不同。阻力越小,速度改变的越慢,走的距离越远。(3)从这个实验结果,可以推理得出:如果小车不受任何阻力,它的速度将保持不变,永远运动下去。
2.对牛顿第一定律的理解。
(1)牛顿第一定律阐明了力和运动的关系。我们已经知道,要使物体的运动状态改变,必须有其他物体对它作用。那么,如果物体没有受到其他物体的作用,它的运动状态又会怎样呢?牛顿第一定律回答了这一问题。“一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。”它明确地告诉我们,物体在不受外力作用时,保持“静止状态”或“匀速直线运动状态。”至于到底物体所处于两种状态的哪一种,则取决于物体的初始状态。当物体受到外力作用时,它的运动状态就会发生变化,因此,力是改变物体运动状态的原因,而不是产生或维持物体运动状态的原因。换句话说,运动不需要力来维持。
(2)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫做惯性,也就是说,一切物体都具有惯性。
(3)牛顿第一定律不是实验定律,是在大量经验事实的基础上推理概括出来的,因为在世界上不受外力的物体是没有的,所以我们不能通过实验直接得出这一规律,由于这一规律所推出的结论都能跟实验事实很好地符合,从而证明了牛顿第一定律的正确性。
二、正确认识物体的惯性
1.惯性是指物体保持运动状态不变的一种性质,原来是什么状态它还将保持原有状态不变。就如同人们常说的,物体都有一种“惰性”。这种“惰性”的表现,就是不愿意改变它原来的运动状态。一切物体都具有惯性,在我们身边有许许多多的惯性现象。例如:汽车突然刹车时,乘客要向前倾倒;子弹、炮弹飞出枪膛靠惯性击中目标;跑步时,脚碰到障碍物人会摔倒;汽车、自行车的“滑行”、游泳、滑冰、投掷等等,都是惯性的表现。
2.惯性是物体所固有的一种属性,它不是力,平时人们总认为,踢出去的足球继续向前运动,是因为“足球”受到了一种作用“或者”足球受到了惯力,这些说法都是错误的。足球所以能继续向前运动,是由于惯性要保持它原来向前的运动状态。惯性和力是两个实质完全不同的概念。力是物体对物体的作用,力有三要素。而惯性是物体本身的一种属性,它与外界因素无关(如与物体是否受力;与物体的运动状态都无关),它只有大小,质量大的物体惯性也大,质量不同的物体,惯性的大小不同。所以把物体具有惯性说成物体受到“惯力”或者说“物体受到惯性作用”,都是错误的。为了便于记忆和理解,可以概括为“一个只”即:惯性大小只跟物体质量有关。“二个有”即:一切物体都有惯性,物体在任何时候总有惯性。“三个不许说”即:不能把惯性说成惯力,不能说受到惯性,不能说由于惯性的作用。
3.惯性和惯性定律的区别。惯性是一切物体所具有的一种性质,不需要附加限制条件,而惯性定律(牛顿第一定律)是一切物体在不受外力作用时,物体运动所遵循的规律。例如,一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。最后还应指出,在惯性定律中所说的物体没有受到外力的作用,是一种理想的情况。
【解题点要】
例1.竖直向上托起的排球,离开手后能继续向上运动,这是由于( )
A.排球受到向上的托力 B.排球受到惯力
C.排球具有惯性 D.排球受到惯性的作用
分析与解:排球离开人手后,球和手已脱离接触,就不再会有手对它向上作用的托力,所以A选项是错误。惯性不是力,因此,排球“受到惯力”,“受到惯性作用”的说法也都是错误的,则B和D也是错误的,排球能够继续向上运动,是因为排球具有惯性。本题的正确答案应为“C”。
例2.烧锅炉的时候,用铲子添煤,铲子往往并不进入灶内,而是停在灶前,煤就顺铲子运动的方向进入灶内,这是为什么?
分析与解:如何根据惯性分析问题,关键注意两点:第一点:研究对象开始的运动状态;第二点:研究对象受力后怎样改变运动状态,由于惯性将会产生什么结果。在分析问题中一般都要涉及到两物体或一个物体的两部分,即有两个研究对象,所以要将它们对比分析,就可得出结果。即原来,铲子和煤沿一定方向运动着,突然,铲子在手的作用下很快停在灶前,而铲子上的煤由于惯性,还要保持原来的运动状态,结果,铲子虽停下,而煤却沿着铲子的运动方向进入灶内。
在生活中有许多现象你能解释吗?例如:很快地拍打衣服时,灰尘会从衣服上“飞”出来。骑得很快的自行车,猛提前闸,会造成摔伤,短跑比赛中,运动员冲到终点线后,还要续跑一段距离,汽车司机为什么要带安全带等等。
例3.水平放置的密闭玻璃管内充有水,它的中间有一气泡,如图所示,当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时,气泡将( )
A.向右运动 B.向左运动 C.保持不动 D.无法判断
分析与解:这是一道有关惯性知识的题目。当玻璃管由静止向右运动时,空气质量很小,可忽略不计,水由于惯性还要保持原来的静止状态,即相对于玻璃管向左运动,水的挤压作用使气泡往管的右方运动,所以,气泡的运动
方向与玻璃管的运动方向一致。本题的正确答案是“A”。
【课余思考】
质量分别为m和M的两个物体A和B,其中M>m,
将它们放在水平且光滑的车板上,如图所示,车以速度V
向右运动,当车突然停止运动,则( )
A. A、B两物体都静止;
B. A物体运动得快,B物体运动得慢,两物体相撞
C. B物体运动得快,A物体运动得慢,两物体间距离加大
D. A、B两物体都以原来的速度V向右运动,它们之间距离不变
(提示:车板光滑,无摩擦,车突然停止运动,A、B两物体由于惯性还要保持原来的速度向前运动。物体质量不同惯性大小不同,表示改变它们的运动状态时,质量大的物体惯性大,运动状态不易改变。而车板光滑,水平方向不受力,水平方向运动状态不改变,它们的速度与车速相同,因而它们之间的距离不变。本题答案是“D”)
1.子弹从枪膛里射出后,能继续在空中运动,是由于( )
A.火药的推力 B.子弹的冲力 C.子弹有惯性 D.子弹的惯性大于它受到阻力
2.交通法规规定,坐在小汽车前排的司机和乘客都应在胸前系上安全带,这主要是为了减轻下列哪种情况出现时,可能对人造成的伤害( )
A.车速太快 B.车速太慢 C.紧急刹车 D.突然起动
3.有一乘客在行驶的车厢中用细线悬吊一个小球,用以观察车厢运动的变化情况,请你写出他观察的结论。(1)若球在竖直悬线下保持静止,则车在做 运动或 ;(2)若球突然向后摆,则车在做 运动;(3)若球突然向前摆,则车在做 运动;(4)若球突然向右摆,则车做 运动;(5)若球突然向左摆,则车在做 运动。
4.一个正在运动的物体,当它受到的外力同时都消失时,将发生的现象是( )
A.立即停下来 B.速度越来越慢,最后停下来
C.做匀速直线运动 D.速度越来越快
5.一切物体都有惯性,但是( )
A.运动时的惯性比静止时的惯性大 B.运动越快,物体的惯性越大
C.物体受力越大,惯性越大 D.物体的惯性在任何情况下都是不变的
6.运动员跑到终点后,为什么不能马上停下来,而要继续前进一段距离?
参考答案:
1. C 2. C 3. (1)匀速直线;静止 (2)加速直线 (3)减速直线 (4)方向向左的曲线索 (5)方向向右的曲线运动 4. C 5. D
6.答:开始运动员以一定的速度向前运动,当运动员跑到终点时,由于运动员具有惯性,仍要保持原来向前的运动状态,所以,到达终点时,运动员不能马上停下来而继续向前跑一段距离。