高一物理:上學期牛頓第一定律知識點
一、定律定義
牛頓第一定律表明，當合外力為零時，原來靜止的物體將繼續(xù)保持靜止狀態(tài)，原來運動的物體則將繼續(xù)以原來的速度做勻速直線運動。合外力為零包括兩種情況：一種是物體受到的所有外力相互抵消，合外力為零;另一種是物體不受外力的作用。有的專家學者認為這種表述方式并不嚴謹，所以通常采用原始表述。
二、演繹過程
伽利略研究運動學的方法是把實驗和數(shù)學結合在一起，既注重邏輯推理，又依靠實驗檢驗。 他對光滑斜面的推論是通過實驗觀察，并推論得到的。但是這個完全光滑的斜面在現(xiàn)實中不存在，因為無法將摩擦力完全消除，因此理想斜面實驗屬于伽利略的邏輯推理部分。
伽利略對光滑斜面的推論
現(xiàn)實中，當一個球沿斜面向下滾時，它的速度增大，而向上滾時，它的速度減小。
由此伽利略推論，當球沿水平面滾動時，它的速度應不增不減。實際上他發(fā)現(xiàn)，球愈來愈慢，最后停下來。伽利略認為，這并非是它的“自然本性”，而是由于摩擦阻力的緣故，因為他同樣還觀察到，表面愈光滑，球便會滾得愈遠。
于是他推論，若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h滾下去。
伽利略的理想斜面實驗
伽利略的理想斜面實驗實驗如圖所示，讓小球沿一個光滑斜面從靜止狀態(tài)開始下滾，小球?qū)L上另一個斜面，達到與原來差不多的高度然后再下滾。他推論，只是因為摩擦力，球才沒能達到原來的高度。然后，他減小后一斜面的傾角，小球在這個斜面上仍達到同一高度，但這時它要滾得遠些。繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，球達到同一高度就會滾得更遠。
于是他對斜面平放時的情況進行研究，結論顯然是球?qū)⒂肋h滾下去。這就是說，力不是維持物體的運動即維持物體的速度的原因，而恰恰是改變物體運動狀態(tài)即改變物體速度的原因。因此，一旦物體具有某一速度，如果它不受力，就將以這一速度勻速直線地運動下去。
三、適用范圍
牛頓第一定律只適用于 慣性參考系。在質(zhì)點不受外力作用時，能夠判斷出質(zhì)點靜止或作勻速直線運動的 參考系一定是慣性參考系，因此只有在慣性參考系中牛頓第一運動定律才適用。
牛頓第一定律在非慣性參考系(即有加速度的系統(tǒng))中不適用，因為不受外力的物體，在該參考系中也可能具有加速度，這與牛頓第一定律相悖。
當牛頓第一定律不成立時，即 非慣性系中，要用非慣性系中的力學方程 求解力學問題。式中 為在慣性系中測得的物體受的合力， 為在非慣性系中測得的慣性力, 為非慣性系統(tǒng)的加速度。
高一物理牛頓第一定律答疑
1、慣性就是慣性定律嗎?
答：不是。慣性是物體本身的固有屬性，與物體是否受外力作用無關，即與外界條件變化無關;慣性定律則是一條客觀的物理規(guī)律，它反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律。顯而易見，二者是不同的。
2、牛頓第一定律是怎樣描述運動和力的關系的?
答：一方面，牛頓第一定律指出，物體不受外力作用時的運動狀態(tài)，或者是靜止不動;或者是做勻速直線運動。另一方面，該定律又指出，要改變物體的這種靜止或勻速直線運動狀態(tài)，只有力作用在物體上才能實現(xiàn)，即力是物體運動狀態(tài)改變的原因。還有，物體具有能保持原來的運動狀態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)是物體本身固有的，叫做物體的慣性。
3、物體的速度越大其慣性就越大嗎?
答：不是。速度是表示物體運動快慢的物理量，而慣性是物體保持其運動狀態(tài)不變的本性。我們說“物體甲的慣性比物體乙的慣性大”，是說“物體甲的質(zhì)量比物體乙的質(zhì)量大”。在同樣的外力作用下，物體甲的速度變化較慢(即加速度較小，其運動狀態(tài)較難改變)，物體乙的速度變化較快“即加速度較大，其運動狀態(tài)容易改變”。因此，那種“物體有速度時才有慣性”、“物體只有速度變化時才有慣性”、“推靜止的物體比推運動的物體用力大，說明靜止的物體慣性大”的說法都是錯誤的。其實質(zhì)是對“慣性和速度”概念理解不清所致。
4、騎自行車上坡，為了容易爬上去，往往在上坡前用力蹬車，使車具有較大的速度。有人說，這樣做是為了增大車的慣性，他說得對嗎?
答：不對。自行車的慣性，是由自行車的質(zhì)量決定的，與自行車運動還是靜止、運動速度是大是小、是加速還是減速都沒有關系。的確，為了順利的爬上坡頂，人們往往在上坡前用力蹬車。這個現(xiàn)象可以用另外的知識去解釋(后面將要學習到)，但不能把提高速度和增大慣性聯(lián)系起來。
5、怎樣理解“質(zhì)量是物體慣性大小的量度”中的量度?
答：這里說的量度，就是定量表示的意思。具體可以這樣理解：物體的質(zhì)量相同，則它們的慣性大小就一樣;物體的質(zhì)量不同，則它們的慣性大小就不一樣。一個物體的質(zhì)量是另一個物體質(zhì)量的兩倍，則這個物體的慣性就是另一個物體的慣性的兩倍。
6、牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎?
答：不是。牛頓第一定律是一條獨立的規(guī)律，絕不能簡單的看成是牛頓第二定律的特例。在牛頓第一定律中包含了慣性和力兩個重要的概念，這是牛頓第二定律無法替代的。“不受外力”與“受合外力為零”雖然是等效的，但不是等同的。如物體不受外力時，物體不會發(fā)生形變，但合外力等于零的條件下物體可能發(fā)生形變。
(責任編輯：康彥林)
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