初中物理之物體運動:一問一答,詳談「牛頓第一定律」和「慣性」

2020-11-23 觀老師聊一聊

初中物理中,在對物體運動情況的受力分析時,絕對離不開「牛頓第一定律」。但是,「牛頓第一定律」反映的物體運動本質,與日常生活中發生的物理現象「相背離」,造成部分學生在初次接觸時較難理解和掌握。慣性,雖然知識點小,但往往與學生的思維定勢「相互矛盾」,同樣存在理解難、選擇題易出錯的現象。

1、牛頓第一定律是什麼?

答:「一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止、或勻速直線運動狀態。」它揭示的是力與運動關係的規律,闡述「物體運動狀態的改變離不開力的作用」,反映出物體在不受力,或所受合力為零時的運動規律,又被稱為「慣性定理」。

2、怎樣理解「牛頓第一定律」?

① 一切物體:牛頓第一定律適用於自然界中的普遍規律,所有物體,不論物體是固體、液體還是氣體。

② 沒有受到外力作用:是定律成立的條件,這是一種理想情況。 包括不受外力,或者所受外力的合力是「零」。

③ 時候:強調了"沒有受到外力作用"與"保持勻速直線運動或靜止狀態"是瞬時對應的關係。物體在什麼時候不受外力,這個物體就保持勻速直線運動或靜止狀態這一瞬時的運動狀態不變。

④ 總:是指「一直」的意思,沒有例外。

⑤ 保持:是指"不變"。

⑥ 或:指一個物體只能處於一種狀態,在沒有受力外力作用時,到底處於哪種狀態,由原來的狀態決定,原來靜止就保持靜止,原來運動就保持勻速直線運動狀態。我們可以理解為:物體不受力時,原來靜止的物體將永遠保持靜止狀態;原來運動的物體將永遠做勻速直線運動。

3、「牛頓第一定律」注意內容有哪些?

① 牛頓第一定律不是通過實驗得出的,因為在地球上找不到不受外力作用的物體,課本上是通過「阻力對物體運動的影響」這個實驗進行探究論證和推理。

② 牛頓第一定律說明了物體的運動不需要力來維持,它糾正了人們認為力是維持物體運動的原因的錯誤認識。所以說:「力是改變物體運動狀態的原因」。絕對不能說:力是維持物體運動的原因。

有力,有運動。一個物體的運動狀態發生了改變,那麼這個物體一定受到力的作用。但受到力的作用的物體的運動狀態並不一定會發生改變(如受到平衡力作用) 。不受外力作用的物體是不存在的。不受外力作用等效於受平衡力作用,合力為零。

【例2】

4、如何理解慣性?

1、物體因為具有質量,所以具有慣性。因此,慣性是物體本身的一種屬性,是指物體保持靜止狀態,或者勻速直線運動狀態的性質。即:靜止的物體保持靜止,運動的物體保持運動。除非有外力作用改變其自身狀態。

2、一切物體都有慣性,與物體的狀態、是否受力都沒有任何關係。即:無論固體、液體,還是氣體;無論物體是靜止還是運動;無論受力或者不受力。例如,火車在長直的軌道上勻速行駛,門窗緊閉的車廂內有一人向上跳起,發現仍落回到原處,這是因為什麼?因為人跳起時,水平方向由於慣性保持與火車相同的速度,而起跳後,在水平方向人不受外力作用,依舊做勻速直線運動,速度與火車保持相同,所以仍落回到原處。在車廂內向上扔小球,小球又回到手裡也是這個道理。同時也恰恰說明,如果人在車廂裡向各個方向用同樣的力進行跳遠,跳出的距離也都是相同的。

5、對慣性的認識要注意哪些?

① 物體速度越大,慣性越大:這種說法是錯誤的。物體的慣性與物體的速度無關,慣性的大小隻與物體的質量有關。質量越大,慣性越大,保持原來運動狀態的能力越強,外力越不容易改變它原來的運動狀態,即:速度快的車停下來比速度慢的車停下來運動狀態改變的幅度大。

② 慣性不是力,只有大小,沒有方向。力是物體間的作用,單獨一個物體不會出現力的作用,而慣性不需要兩個物體相互作用。慣性的大小取決於物體的質量。質量大,慣性就大。因此,慣性只能說「物體具有慣性」,或者是「由於慣性」,而不能說「受到慣性作用」,或者「慣性力」。

6、怎樣看待慣性及慣性現象問題

①勻速向前行駛的公交車向左急轉彎時,站在車內的乘客會向哪個方向傾倒?為什麼?

答:勻速向前行駛的汽車是做勻速直線運動,車上的乘客與汽車相對靜止,也同時做勻速直線運動。因為汽車向左轉彎,汽車的地板給乘客的腳摩擦力,使腳偏離原來向前的方向,隨車向左轉彎。由於慣性,乘客的身體依舊保持原來的速度繼續向前做勻速直線運動。乘客的身體與腳不能保持在同一條直線上,身體向右,腳向左側,所以乘客感覺是向右傾倒。

②請你用慣性的知識來解釋一下為什麼當你奔跑時碰到石塊,必然是向前跌倒;而如果你腳踏西瓜皮,必然是向後倒?

答:奔跑時碰到石塊,人的下半身就停了下來,而人的上半身由於慣性,仍然保持原來的運動狀態,所以會向前跌倒。

如果你腳踏西瓜皮,腳有一個向前運動的速度,而人的上半身由於慣性,仍保持原來的靜止狀態,所以會向後倒。

7、慣性與慣性定律的區別和聯繫是什麼?

物理學習,重要的是思維轉換、分析全面。具體的如何更好的學習物理內容,以後會有相關的說明文章,本次不再過多敘述。(謝謝您的本次閱讀,敬請繼續關注作者「觀海松說教育」。如果您有更好建議,敬請評論分享。)

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