第一章 牛顿第一定律 含 答案.doc

第一章 牛顿第一定律一、牛顿第一定律1历史回顾：亚里士多德观点：一切运动物体终将归于静止，维持物体运动需要力。伽利略观点：水平面上物体所以会趋于静止是由于受到摩擦力的缘故，维持物体运动不需要力。理想实验：以实验事实为基础，通过推理、想象而总结出规律的科学方法。例：斜面实验。2牛顿第一定律内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。理解：（1）描述一种理想状态物体不受力时物体的运动规律。（2）揭示了物体具有保持原有状态的性质，即惯性。（3）揭示了力是改变物体运动状态的原因。物体的运动不需要力来维持。（4）合外力为零时物体处于静止或匀速直线运动；合外力不为零时物体的运动状态发生改变。3运动状态的改变：指速度的改变。即速度的大小、方向有其中之一发生改变。二、匀速直线运动1定义：物体在一直线上同方向运动，且在相等的时间内通过的路程相等。（即速度不变的运动）2匀速直线运动图象（1）匀速直线运动的路程时间图是一条倾斜直线。它表明在任何相等的时间增量t 内位移的增量s 是相等的，是关于函数关系，并不是物体实际经过的路线。图线的斜率表示速度的大小。s-t 图中的倾斜直线表示质点做匀速直线运动；直线的斜率越大，表示速度越大。斜率是负值，表示反向运动；斜率为零 ( 即水平直线 ) ，表示静止。（2）匀速直线运动的速度时间图是一条平行于时间轴的直线。它与时间轴所围成的“面积”是路程。3、研究匀速直线运动实验的计时仪器（1）打点计时器：使用6V、50HZ交流电源，它每隔0.02打一个点。（2）节拍器：它的每两个相邻节拍声间的时间是一定的，摆锤置于120标度上，即每分钟摆动120次。一、任何物体时刻具有惯性惯性是指一切物体（包括固、液、气体）具有的保持其运动状态不变的本性，即是固有属性。一切物体任何时候皆具有惯性，不会随外界条件（受力情况）或自身运动状态的变化而变化或消失。只是在不同条件下，惯性的表现不同而已。（1）当物体不受力时，物体保持静止或匀速运动状态。这是惯性的直观表现。（2）当物体受力作变速运动时，惯性则表现为运动状态的改变的难易程度上。这说明不同物体惯性大小不同。如果撤去外力，物体总能随时保持它所获得的每一个新运动状态。（3）惯性是一种属性，是不能人为地克服和消除的。用强大的制动力使高速运动的汽车很快下来，是迅速改变它的运动状态，而不是克服或消除它的惯性。二、和惯性定律有何关系？（1）惯性定律（牛顿第一定律）：它是一条物理规律。揭示了物体受力情况和运动状态之间的内在规律：物体在不受力的条件下，其运动速度不变。（2）惯性：它是一个物理概念。描述的是物体的一种固有属性：具有保持匀速直线运动状态或静止状态不变的性质（或能力）。惯性大小只由物体本身的质量决定。三、不是力 也不是速度由于惯性，继续运动的物体，能推动静止的物体。由此有人认为是“惯性力”推动物体运动，惯性越大，“惯性力”也越大。这种说法是错误的，惯性不是力，正如速度不是力一样，因为惯性是一个单独物体本身就具有的一种性质，性质与周围别的物体存在与否无关。而力非一个单独物体所具有。一个力总是出现在两个物体之间，需有相联系的两物体存在；一个物体时刻具有惯性。而力只存在于两物体的相互作用过程中，过程一结束，就不再留在物体上。可见，惯性存在于物体之中，而力存在于物体之外。因此，力的存在是有条件的，而惯性存在是无条件的；惯性是一种性质，它要保持原有速度。而力是一种作用，它要改变速度。可见，惯性和力的作用相反，不可能是相同的。它们是一对对立的概念。例1：物体的位移图像如图11所示若规定向东为位移的正方向，试求：物体在OA、AB、BC、CD、DE各阶段的速度分析：物体在t=0开始从原点出发东行作匀速直线运动，历时2s；接着的第3s第5s内静止；第6s内继续向东作匀速直线运动；第7s第8s匀速反向西行，至第8s末回到出发点；在第9s第12s内从原点西行作匀速直线运动。解答 由s-t图得各阶段的速度如下：AB段：v1=0；OA段：2/3/（向东）BC段：3/6/（向东）CD段：4/6/（向西）DE段：5/1/（向东）例2：12所示为四个运动物体的位移图像，试比较它们的运动情况分析 这四个物体的位移图像都是直线，其位移又都随时间增加，说明都向着同方向（位移的正方向）作匀速直线运动，只是其速度的大小和起始情况不同答： a、b两物体从t=0开始，由原点出发向正方向作匀速直线运动c物体在t=0时从位于原点前方s1处向正方向作匀速直线运动d物体在t=0后又经时间t1才开始向正方向作匀速直线运动由图中可知，任取相同时间t，它们的位移s大小不同：scsbsasd，所以它们的速度大小关系为认vcvbvavd例3：如图13所示，某人站在离公路为60的A处，他发现公路上有一汽车从B处以10/的速度沿着公路匀速前进。B处与人相距100，问此人最少以多大的速度奔跑才能与汽车相遇？解：设人以速度从A点沿某一方向AC奔跑如图14所示。经时间在C点与汽车相遇，AC与AB成角，虽然AC、均未知，但可以找到它们与已知条件的关系。作出如图14图示。由三角形面积公式可得：BCADACBE，ACBCAD/BE，其中BC0，AD60，BEABsin=100sin,代入得：，当/2时有最小速度6/。1图15为运输液体货物的槽车，如果槽内有一气泡，当车起动时，气泡相对于车将如何运动？当车刹车时，气泡相对于车将如何运动？分析：原因是质量大的物体，运动状态难改变，即惯性大。此例中水的质量远大于气泡的质量，因此水的惯性远大于气泡的惯性。当小车起动时，水保持静止的能力远大于气泡保持静止的能力。当车向前运动时，水仍保持静止，水挤压气泡使气泡相对于车向前运动。当车刹车时，水保持运动的趋势远大于气泡保持运动的趋势，水挤压气泡使气泡相对于车向后运动。（建议同学们用一瓶未启封的矿泉水实际