第一章 牛頓第一定律 含 答案.doc

第一章 牛頓第一定律一、牛頓第一定律1歷史回顧：亞里士多德觀點(diǎn)：一切運(yùn)動(dòng)物體終將歸于靜止，維持物體運(yùn)動(dòng)需要力。伽利略觀點(diǎn)：水平面上物體所以會(huì)趨于靜止是由于受到摩擦力的緣故，維持物體運(yùn)動(dòng)不需要力。理想實(shí)驗(yàn)：以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，通過推理、想象而總結(jié)出規(guī)律的科學(xué)方法。例：斜面實(shí)驗(yàn)。2牛頓第一定律內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。理解：（1）描述一種理想狀態(tài)物體不受力時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）揭示了物體具有保持原有狀態(tài)的性質(zhì)，即慣性。（3）揭示了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。（4）合外力為零時(shí)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)；合外力不為零時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。3運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變：指速度的改變。即速度的大小、方向有其中之一發(fā)生改變。二、勻速直線運(yùn)動(dòng)1定義：物體在一直線上同方向運(yùn)動(dòng)，且在相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等。（即速度不變的運(yùn)動(dòng)）2勻速直線運(yùn)動(dòng)圖象（1）勻速直線運(yùn)動(dòng)的路程時(shí)間圖是一條傾斜直線。它表明在任何相等的時(shí)間增量t 內(nèi)位移的增量s 是相等的，是關(guān)于函數(shù)關(guān)系，并不是物體實(shí)際經(jīng)過的路線。圖線的斜率表示速度的大小。s-t 圖中的傾斜直線表示質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；直線的斜率越大，表示速度越大。斜率是負(fù)值，表示反向運(yùn)動(dòng)；斜率為零 ( 即水平直線 ) ，表示靜止。（2）勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖是一條平行于時(shí)間軸的直線。它與時(shí)間軸所圍成的“面積”是路程。3、研究勻速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的計(jì)時(shí)儀器（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：使用6V、50HZ交流電源，它每隔0.02打一個(gè)點(diǎn)。（2）節(jié)拍器：它的每兩個(gè)相鄰節(jié)拍聲間的時(shí)間是一定的，擺錘置于120標(biāo)度上，即每分鐘擺動(dòng)120次。一、任何物體時(shí)刻具有慣性慣性是指一切物體（包括固、液、氣體）具有的保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的本性，即是固有屬性。一切物體任何時(shí)候皆具有慣性，不會(huì)隨外界條件（受力情況）或自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化或消失。只是在不同條件下，慣性的表現(xiàn)不同而已。（1）當(dāng)物體不受力時(shí)，物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這是慣性的直觀表現(xiàn)。（2）當(dāng)物體受力作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性則表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變的難易程度上。這說明不同物體慣性大小不同。如果撤去外力，物體總能隨時(shí)保持它所獲得的每一個(gè)新運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（3）慣性是一種屬性，是不能人為地克服和消除的。用強(qiáng)大的制動(dòng)力使高速運(yùn)動(dòng)的汽車很快下來，是迅速改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而不是克服或消除它的慣性。二、和慣性定律有何關(guān)系？（1）慣性定律（牛頓第一定律）：它是一條物理規(guī)律。揭示了物體受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的內(nèi)在規(guī)律：物體在不受力的條件下，其運(yùn)動(dòng)速度不變。（2）慣性：它是一個(gè)物理概念。描述的是物體的一種固有屬性：具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)不變的性質(zhì)（或能力）。慣性大小只由物體本身的質(zhì)量決定。三、不是力 也不是速度由于慣性，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的物體，能推動(dòng)靜止的物體。由此有人認(rèn)為是“慣性力”推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)，慣性越大，“慣性力”也越大。這種說法是錯(cuò)誤的，慣性不是力，正如速度不是力一樣，因?yàn)閼T性是一個(gè)單獨(dú)物體本身就具有的一種性質(zhì)，性質(zhì)與周圍別的物體存在與否無關(guān)。而力非一個(gè)單獨(dú)物體所具有。一個(gè)力總是出現(xiàn)在兩個(gè)物體之間，需有相聯(lián)系的兩物體存在；一個(gè)物體時(shí)刻具有慣性。而力只存在于兩物體的相互作用過程中，過程一結(jié)束，就不再留在物體上?？梢?，慣性存在于物體之中，而力存在于物體之外。因此，力的存在是有條件的，而慣性存在是無條件的；慣性是一種性質(zhì)，它要保持原有速度。而力是一種作用，它要改變速度?？梢?，慣性和力的作用相反，不可能是相同的。它們是一對對立的概念。例1：物體的位移圖像如圖11所示若規(guī)定向東為位移的正方向，試求：物體在OA、AB、BC、CD、DE各階段的速度分析：物體在t=0開始從原點(diǎn)出發(fā)東行作勻速直線運(yùn)動(dòng)，歷時(shí)2s；接著的第3s第5s內(nèi)靜止；第6s內(nèi)繼續(xù)向東作勻速直線運(yùn)動(dòng)；第7s第8s勻速反向西行，至第8s末回到出發(fā)點(diǎn)；在第9s第12s內(nèi)從原點(diǎn)西行作勻速直線運(yùn)動(dòng)。解答 由s-t圖得各階段的速度如下：AB段：v1=0；OA段：2/3/（向東）BC段：3/6/（向東）CD段：4/6/（向西）DE段：5/1/（向東）例2：12所示為四個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的位移圖像，試比較它們的運(yùn)動(dòng)情況分析 這四個(gè)物體的位移圖像都是直線，其位移又都隨時(shí)間增加，說明都向著同方向（位移的正方向）作勻速直線運(yùn)動(dòng)，只是其速度的大小和起始情況不同答： a、b兩物體從t=0開始，由原點(diǎn)出發(fā)向正方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)c物體在t=0時(shí)從位于原點(diǎn)前方s1處向正方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)d物體在t=0后又經(jīng)時(shí)間t1才開始向正方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)由圖中可知，任取相同時(shí)間t，它們的位移s大小不同：scsbsasd，所以它們的速度大小關(guān)系為認(rèn)vcvbvavd例3：如圖13所示，某人站在離公路為60的A處，他發(fā)現(xiàn)公路上有一汽車從B處以10/的速度沿著公路勻速前進(jìn)。B處與人相距100，問此人最少以多大的速度奔跑才能與汽車相遇？解：設(shè)人以速度從A點(diǎn)沿某一方向AC奔跑如圖14所示。經(jīng)時(shí)間在C點(diǎn)與汽車相遇，AC與AB成角，雖然AC、均未知，但可以找到它們與已知條件的關(guān)系。作出如圖14圖示。由三角形面積公式可得：BCADACBE，ACBCAD/BE，其中BC0，AD60，BEABsin=100sin,代入得：，當(dāng)/2時(shí)有最小速度6/。1圖15為運(yùn)輸液體貨物的槽車，如果槽內(nèi)有一氣泡，當(dāng)車起動(dòng)時(shí)，氣泡相對于車將如何運(yùn)動(dòng)？當(dāng)車剎車時(shí)，氣泡相對于車將如何運(yùn)動(dòng)？分析：原因是質(zhì)量大的物體，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變，即慣性大。此例中水的質(zhì)量遠(yuǎn)大于氣泡的質(zhì)量，因此水的慣性遠(yuǎn)大于氣泡的慣性。當(dāng)小車起動(dòng)時(shí)，水保持靜止的能力遠(yuǎn)大于氣泡保持靜止的能力。當(dāng)車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，水仍保持靜止，水?dāng)D壓氣泡使氣泡相對于車向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)車剎車時(shí)，水保持運(yùn)動(dòng)的趨勢遠(yuǎn)大于氣泡保持運(yùn)動(dòng)的趨勢，水?dāng)D壓氣泡使氣泡相對于車向后運(yùn)動(dòng)。（建議同學(xué)們用一瓶未啟封的礦泉水實(shí)際