说说牛顿第一定律

赵++宇

运动和力是人们在生产和生活中经常接触到的物理现象.早在两千多年以前人们就开始研究运动和力的关系，直到伽利略和牛顿时代，这个问题才得以解决.

维持运动需要力吗

一辆小车停在地面上，如果不用力推它、拉它，或者不以任何其他方式影响它.它会一直停在那里.当我们用力推着小车的时候，小车就能够不停地向前运动，一旦不推了.小车就慢慢停下来，人们正是凭着这些常见的事实，认为要维持一个物体的运动，就需要不停地对它施加力的作用.

16世纪末.意大利科学家伽利略仔细观察研究过物体沿斜面下滑的实验.如图1所示.在实验中，小球从第一个斜面AB滚下后，就会沿着第二个斜面BC向上滚.但小球在第二个斜面上达到的高度略低于小球从第一个斜面滚下时的高度.伽利略认为，这是由于摩擦的缘故.他推想，在完全没有摩擦的情况下.不管第二个斜面的倾斜度是多大，小球滚上第二个斜面（图1中的BC、BD、BE）的高度应该等于从第一个斜面滚下时的高度：第二个斜面的倾斜度越小.小球滚动的距离就越远：如果第二个斜面的倾斜高度等于零（图1中的BF），那么小球从第一个斜面滚下来后，就永远达不到起始高度，也就是说，小球将以均匀的速度在无限长的平面上永远运动下去，伽利略由此得出：维持物体的运动并不需要外力.

例1 如图2所示.在“探究运动和力的关系”的实验中，每次都让小车从斜面顶端由静止开始滑下，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离.结果记录在表1中.

（1）小车每次滑行到斜面底端时具有相同的___.

（2）若小车在水平木板上滑行3s后停止，位置如图2所示，则小车的平均速度为___m/s.

（3）小车在铺有毛巾的表面上滑行距离最短.是因为___.

（4）在此实验的基础上进行合理的推理，可以得到：一切运动的物体不受外力作用时，它将___.

分析：（1）运动物体滑行距离的远近除了跟阻力有关外.还与物体的初速度有关，因此实验中要控制小车的初速度相同，即让小车从同一斜面的同一高度由静止下滑，小车到达水平面时的速度才相等.（2）由图示可知，小车的路程s=63.00cm=0.63m，则小车的平均速度.（3）小车在铺有毛巾的表面上滑行距离最短.是因为小车受到的摩擦力最大.（4）由实验可知，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车滑行的距离越远，如果物体不受外力作用，小车的速度将保持不变，物体将做匀速直线运动.

答案：（1）速度 （2）0.21 （3）毛巾对小车的摩擦力最大（4）做匀速直线运动

什么是牛顿第一定律英国物理学家牛顿在总结伽利略等前人研究成果的基础上，提出了牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态.

“一切”表明这个规律的普适性：“没有受到力的作用”是定律成立的条件，它包括物体不受力和受平衡力两种情况：“总保持”指物体在没有受到力的作用时，将保持它原来的运动状态，即原来静止的物体将保持静止，原来运动的物体将以不变的速度做匀速直线运动，要改变这两种状态，物体必须受到力的作用.

牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一.它指出了力和运动的关系，即力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因.

例2图3是小明白创“大炮”的示意图，当瓶内产生的气体增多时，瓶塞会水平向右冲出，若此时所有外力全部消失，瓶塞将（）.

A.立即沿竖直方向下落到地面

B.向上运动

C.水平向右做匀速直线运动

D.立即静止

分析：瓶塞冲出时，具有向右的速度.若此时所有外力全部消失，根据牛顿第一定律，瓶塞将保持原有的运动状态不变，即水平向右做匀速直线运动，

答案：C

例3关于力和运动的关系，下列说法正确的是（）.

A.物体的运动需要力来维持

B.物体不受力的作用时处于静止状态

C.物体受到力的作用就会运动

D.物体运动状态改变时，一定受到力的作用

分析：根据牛顿第一定律，物体保持原来的运动状态是不需要力来维持的.A错误，物体不受力的作用时，如果物体原来是处于静止状态的，它仍然保持静止状态；如果物体原来是处于运动状态的，它仍然保持原来的运动状态不变.B错误，物体受到力的作用不一定就会运动，如静止的物体受平衡力的作用，物体将保持原来的静止状态不变，C错误，力是改变物体运动状态的原因，因此物体的运动状态发生了改变，一定是受到了力的作用，D正确，

答案：D

惯性及其在生活中的应用

由牛顿第一定律可知，如果物体不受力的作用，原来静止的物体将一直保持静止状态，原来运动的物体将保持其速度一直做匀速直线运动，一切物体都有保持原来的运动状态不变的性质，我们把这种性质叫作惯性.

惯性是物体的固有属性.任何物体在任何状态下都具有惯性.惯性不是力，不能说“物体受惯性作用”.也不能说“物体受惯性力”，只能说“物体具有惯性”或“由于惯性”.惯性的大小只与质量有关.质量大的物体惯性大，运动状态难以改变.质量是物体惯性大小的唯一量度，

生活中，人们常常利用物体的惯性，例如，跳远运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩，惯性有时也会带来危害，例如，公交车突然刹车时，站在车厢中的乘客的脚已随车停止运动，而身体的上部要保持原来运动的状态.因此身体会前倾，如图4所示：同样的道理，当汽车突然开动时.乘客的脚已随车开始运动，而身体的上部要保持原来静止的状态，因此身体会向后仰，为避免摔倒.乘客需要抓紧拉手.

例4关于惯性，下列说法中正确的是（）.

A.物体静止时不容易推动，所以物体静止时比运动时惯性大

B.物体高速运动时不容易停下来，所以物体速度越大.惯性越大

C.物体不受力时保持匀速直线运动或静止状态，所以物体只有在不受力时才有惯性

D.惯性是物体的固有属性，任何物体在任何情况下都具有惯性

分析：惯性是物体的固有属性，任何物体在任何运动状态下都具有惯性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体是否受力及是否运动均无关.

答案：D

例5 如图5所示.当铁锤松动时，握住锤柄迅速向下撞击坚硬的地面，锤头会紧紧地套在木柄上.这是因为锤柄撞击地面时（）.

A.锤头由运动变为静止，锤柄由于惯性仍要保持静止状态

B.锤头由运动变为静止，锤柄由于惯性仍要继续向下运动

C.锤柄由运动变为静止，锤头由于惯性仍要保持静止状态

D.锤柄由运动变为静止，锤头由于惯性仍要继续向下运动

分析：将锤子倒着举起来向下撞击时，锤头和锤柄都处于运动状态，当锤柄碰到地面后运动停止，而锤头由于惯性仍然会保持运动状态.故此时锤头能紧紧地套在锤柄上.

答案：D

学即用，练一练：

1.在探究阻力对物体运动的影响时，利用的器材有斜面、木

图6板、玻璃板、棉布和小车，如图6所示.

（1）每次都要让小车从斜面上的同一位置开始下滑，使小车每次进入水平部分时

大小相等.

（2）实验记录情况如表2.通过实验可知小车受到的阻力越小，小车速度变化越____（填“快”或“慢”），小车的滑行距离越

（填“远”或“近”）.由此可以推出：如果不受力，小车将做

运动.

2.投出去的铅球在重力作用下沿曲线运动，说明力可以使物体的

发生改变：铅球落地时将地面砸出了一个小坑，说明力可以使物体的

发生改变.如果飞行中的铅球受到的所有力突然消失.那么铅球将做____运动.

参考答案：1.（1）速度 （2）慢远匀速直线2.运动状态形状 匀速直线endprint