牛顿第一定律的实质地位和作用
牛顿三大定律的概念及应用
牛顿三大定律的概念及应用_牛顿三大定律的概念及应用牛顿三大定律是在力学当中重要的定律,在这里,我们一起来回顾学习一下牛顿三大定律的概念解读及其应用。
一、概念及解读1、牛顿第一定律(惯性定律):任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时,总是保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
解读:力改变物体的运动状态,惯性维持物体的运动状态,直至受到可以改变物体运动状态的外力为止。
2、牛顿第二定律(加速度定律):物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
解读:(1)适用范围:一般只适用于质点的运动。
(2)表达式为:F=kma(k=1)=ma,这是一个矢量方程,注意规定正方向,一般取加速度的方向为正方向。
(3)牛顿第二定律解题常用的两种方法:①合成法;②正交分解法:已知受力情况时,正交分解力;已知运动情况时,正交分解加速度。
3、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。
解读:注意相互作用力与平衡力的区别:(1)一对相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、且分别在两个物体上,一定是同性质力。
而一对平衡力是作用在同一个物体上的两个大小相同、方向相反,作用在同一直线上的力,两个力不一定是同性质力。
(2)一对平衡力中的两个力不一定同时存在,可以单独存在,但一对相互作用力同时存在,同时消失。
二、应用例1.(牛顿第一定律)根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是( )。
A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位臵B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方答案:C。
解析:AB、除了在静止车厢外,在匀速直线前进的车厢内,跳起后,由于水平方向的惯性,人在水平方向依然保持原来的速度,故也将落在车厢的原来位置。
物理教学解析如何理解牛顿第一定律
物理教学解析如何理解牛顿第一定律牛顿第一定律,也称作惯性定律,是物理学中最基本的定律之一。
它为我们提供了关于物体运动的基本概念和规律。
在物理教学中,理解牛顿第一定律的重要性不言而喻。
本文将解析如何理解牛顿第一定律,并探讨其在物理教学中的应用。
一、牛顿第一定律的基本概念牛顿第一定律的基本概念是:一个物体如果静止,则会保持静止状态;一个物体如果在做匀速直线运动,则会保持该运动状态,直到外力作用于该物体。
简而言之,牛顿第一定律告诉我们,物体的运动状态不会自发地改变,除非有外力作用。
二、牛顿第一定律的解析1. 平衡状态的物体根据牛顿第一定律,一个物体处于平衡状态时,其速度为零。
平衡状态下的物体受到的合力为零,即所有作用于物体上的力的合力为零。
这意味着物体没有加速度,保持静止或保持匀速运动。
2. 非平衡状态的物体当一个物体处于非平衡状态时,即物体的运动状态发生改变时,一定存在与该状态相适应的合力。
合力的大小和方向将决定物体的运动状态的改变。
例如,当一个物体受到一个向右的合力时,它将加速向右移动。
而当合力改变方向或大小时,物体的加速度也将相应改变。
三、牛顿第一定律在物理教学中的应用1. 引导学生观察和实验在物理教学中,我们可以通过引导学生观察和实验来帮助他们理解牛顿第一定律。
例如,可以设计一个实验让学生观察一个静止物体和一个在匀速运动的物体。
通过观察并记录各种外力的情况,学生可以发现只有外力作用于物体时,物体的运动状态才会发生改变。
2. 利用实例来解释定律通过使用实际生活中的例子,我们可以更好地解释牛顿第一定律。
例如,当我们在公交车上看到突然刹车时,我们的身体会向前倾斜。
这是因为突然的制动力改变了物体(我们的身体)的运动状态。
这个例子可以帮助学生理解牛顿第一定律以及物体如何保持其惯性。
3. 引导学生思考和讨论在物理教学中,我们应该鼓励学生主动思考和参与讨论。
通过提出问题和让学生分析和解决问题,可以帮助他们更深入地理解牛顿第一定律。
牛顿第一定律在经典力学中的地位
牛顿第一定律在经典力学中的地位
牛顿第一定律,也称为惯性定律,是经典力学中最基本的定律之一。
这个定律表明,一个物体如果没有受到外力的作用,它将保持静止或匀速直线运动。
换句话说,物体的运动状态将不会改变。
牛顿第一定律的地位在经典力学中是非常重要的。
它提供了一个基本的框架,来理解物体的运动和力学原理。
它是其他力学定律的基础,包括牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律的概念也是理解惯性的基础。
惯性是指物体保持其初始运动状态的性质。
例如,当一辆车突然停止,乘客将继续向前移动,因为他们具有惯性。
同样地,当一个物体受到外力作用时,它的惯性会使它保持原始状态,除非有其他力的作用来改变它。
在实践中,牛顿第一定律也是非常有用的。
它可以用来解释许多日常生活中的现象,例如为什么一个滑雪者需要施加力来改变方向,而一个物体在空气中自由落体时会受到阻力等等。
总之,牛顿第一定律在经典力学中具有非常重要的地位。
它是数学和物理学理解物体运动和力学原理的基础。
它也是实际生活中解释物理现象的关键。
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初中物理力学之牛顿第一定律的解析
初中物理力学之牛顿第一定律的解析牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是力学领域中的基本定律之一。
它描述了物体在没有外力作用下的运动状态。
牛顿第一定律的解析将在本文中详细介绍。
牛顿第一定律的表述是:“任何物体都保持匀速直线运动或静止状态,除非有外力作用于其上。
”这意味着一个物体如果没有受到外力的作用,它将始终保持原来的状态,无论是运动还是静止。
这个定律的实质是描述了物体运动状态的稳定性。
牛顿第一定律可以通过实验来验证。
例如,当我们将一个光滑的小车置于光滑的水平台面上,并不施加任何外力,我们会观察到小车保持静止或以恒定的速度做匀速直线运动。
这是因为在没有外力作用下,小车不会改变它的状态。
进一步来理解牛顿第一定律,我们需要了解两个关键概念:惯性和参考系。
首先是惯性。
惯性是物体追求保持原状的性质。
它使物体具有一种“惰性”,即物体不会改变自身的状态,无论是运动还是静止。
根据牛顿第一定律,物体只有在受到外力作用时才会改变其状态。
参考系是用于观察和描述物体运动的坐标系。
在解析牛顿第一定律时,我们需要明确参考系的选择。
通常情况下,我们可以选择以静止的物体或者地球为参考系。
在这个参考系下,牛顿第一定律成立。
更进一步,我们可以通过一些实例来说明牛顿第一定律的应用。
例如,当地铁列车突然急刹车时,乘客会向前倾斜。
这是因为列车突然减速,但乘客倾向于保持之前的速度和运动状态,导致身体向前移动。
牛顿第一定律也可以解释为什么我们在转弯时感觉有离心力。
当我们在转弯时,身体内的惯性使我们倾向于继续直线运动。
然而,座位或地面向内施加一个向心力,以改变我们的运动方向,使我们朝着转弯的方向移动。
综上所述,牛顿第一定律通过描述物体运动状态的稳定性,指出了物体在没有外力作用时将保持原来状态的事实。
它是力学中的基本定律之一,对于进一步理解和推导物体的运动以及力与运动的关系具有重要意义。
通过实验和观察,我们可以验证牛顿第一定律,并应用它解释我们日常生活中的许多现象。
物理大师 牛顿第一定律
物理大师牛顿第一定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是牛顿三大定律之一,它是物理学中最基本的定律之一。
牛顿第一定律是指:一个物体如果没有受到外力作用,它将保持原来的静止状态或匀速直线运动的状态。
简单的说,物体具有惯性,一个物体如果没有外力作用,它将保持其原有的状态。
这种状态可以是静止的,也可以是匀速直线运动的状态。
牛顿第一定律是研究力学和动力学的重要基础,它对于我们理解和研究世界的运动规律具有至关重要的作用。
牛顿第一定律的实际应用十分广泛,它被运用到动力学、航空工程、机械设计、天文学、地球物理学等领域。
牛顿第一定律可以通过实验进行验证。
我们可以将一个小球放在平滑的水平面上,它不会运动,因为没有任何力控制它。
同样的,如果我们将一个小球推动一定距离,然后停止推动它,它会一直保持匀速直线运动的状态,直到停止。
牛顿第一定律的实质是对物理量的惯性性质的描述。
惯性是指物体在没有受到外力作用时,它的状态将保持不变。
这是由于在物体的微观结构和性质的不断变化之间,物体具有它的原籍性质的趋向性。
这种惯性会产生物体运动的力学效应,从而使物体呈现出各种不同的物理现象。
在牛顿第一定律的基础上,我们可以推导出一些其他的定理,如:1. 如果两个物体在外力作用下运动,它们的运动轨迹不会相互干扰或相互影响。
这是因为它们之间的相互作用效应被视为非常微弱,可以忽略不计。
2. 如果一个物体在均匀直线运动时,受到外力的影响,它的运动速度和方向将发生变化。
3. 如果一个物体在开始的静止状态下被推动,它将开始以匀加速度的方式运动。
牛顿第一定律对我们生活中的许多现象产生了重要的影响。
例如,当我们坐在汽车中时,汽车开始移动后,我们感觉到向后的加速度,而实际上,我们是在保持原有状态的惯性作用下向前移动。
同样的,当我们打开飞机的舱门时,因为压力突然变化,我们感觉到一个向外扔出积极的力量,而这是由于我们的身体具有惯性而产生的。
总之,牛顿第一定律是力学和动力学中最基础的定律之一,它对我们理解和研究物理学中的各种现象和规律具有重要的意义。
牛顿第一定律的意义
牛顿第一定律的意义牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是经典力学的基石之一。
它的重要性在于揭示了物体运动的本质规律,为后续的物理学研究奠定了基础。
牛顿第一定律的内容如下:若没有外力作用于物体上,那么物体将保持静止状态或匀速直线运动的状态。
牛顿第一定律的意义在于揭示了惯性的概念。
所谓惯性,是指物体在没有外力作用下保持原有状态的性质。
根据牛顿第一定律,物体如果静止,则将一直保持静止;如果物体在运动中,则将一直保持匀速直线运动。
这意味着物体的状态不会自发地发生改变,需要外力才能改变物体的状态。
牛顿第一定律的实际意义非常广泛。
首先,它解释了为何一些物体看似不受力而保持静止的现象。
例如,当我们将书放在桌子上时,书并没有发生运动,这是因为桌子对书施加了一个与重力大小相等、方向相反的支持力,使得书的合外力为零,根据牛顿第一定律,书将保持静止。
牛顿第一定律也解释了为何在没有摩擦力的情况下,物体会维持匀速直线运动。
例如,当我们在光滑水平的地面上推动一个小车,小车会在无外力作用下保持匀速直线运动。
这是因为在没有摩擦力的情况下,小车受到的合外力为零,根据牛顿第一定律,小车将维持原有的运动状态。
牛顿第一定律还为力的概念提供了基础。
根据牛顿第一定律,如果物体的运动状态发生改变,那么一定存在外力作用于物体上。
换言之,当我们观察到物体发生加速度时,可以推断出物体受到了外力的作用。
这为后续的力学研究提供了依据,使得我们能够深入了解物体运动背后的原因和规律。
牛顿第一定律的意义在于揭示了物体运动的本质规律,为后续的物理学研究奠定了基础。
它帮助我们理解惯性现象,解释了为何物体保持静止或匀速直线运动。
牛顿第一定律的实际应用广泛,不仅解释了日常生活中的现象,也成为力学研究的基石。
通过深入理解和应用牛顿第一定律,我们能够更好地理解物体运动的规律以及力的作用机制。
牛顿第一、二、三定律及应用
牛顿第一、二、三定律及应用2023年了,我们依旧需要牛顿的三个定律。
这三个定律是物理学的基石,无论是在科学实验室还是在日常生活中,它们都会起到至关重要的作用。
首先介绍一下牛顿第一定律,即牛顿惯性定律。
这个定律给我们提供了一种解释物体为什么会保持静止或匀速运动不变的运动状态。
简单来说,任何一个物体都会一直保持它原来的状态,除非外部力强制将其改变。
这个定律对于我们理解万物的运动规律非常重要。
这个定律的实际应用非常广泛,比如说,在车辆行驶中,车内乘客不带安全带会因为车辆急停而继续向前运动,这就是牛顿第一定律的应用。
牛顿第二定律即受力定律。
它告诉我们一个物体受到的加速度与其所受力的大小和方向成正比。
即F=ma,其中F代表物体所受的力,m 代表物体的质量,a代表物体加速度的大小和方向。
这个定律也是非常重要的。
我们知道,我们平时做的任何事情都是靠我们所受到的力来驱动的。
而这个定律告诉我们如何计算物体所受的力量大小和方向,从而使我们更好地理解自然界运动的规律。
比如说,在钓鱼时,我们可以利用这个定律,调整杆的倾斜角度,并选择不同的浮子和鱼饵,以控制杆子上钓的鱼的大小和数量。
牛顿第三定律即作用反作用定律。
这个定律告诉我们,任何一个物体施加的力都会引起同等大小且相反方向的力。
这个定律应用非常广泛,例如在运动中摩擦力的作用是不可忽视的,特别是在各种运动场合中,如汽车刹车,保持剧烈转向和过弯等。
在这些情况下,我们需要注意平衡和控制摩擦力的大小和方向,以确保安全和顺利的运动。
总之,牛顿三定律的应用范围非常广泛,在各种环境和领域,几乎无处不在。
它们无疑是科学和工程领域的基石,通过依赖于这三个基本定律,我们能够更好地了解自然界中的物理现象,开发出更有效的技术和解决方案,使我们的世界变得更加美好。
初中物理牛顿第一定律解析
初中物理牛顿第一定律解析牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是牛顿力学的基石之一。
它揭示了物体运动状态的保持规律。
在本文中,我们将深入解析牛顿第一定律,解释其原理、应用以及对我们日常生活的重要性。
牛顿第一定律的原理非常简单明了:一个物体如果没有外力作用在它身上,将保持静止状态或匀速直线运动状态。
这意味着物体的速度将保持不变,或保持在一个恒定的直线上运动,直到外力使其改变状态。
这个定律反映了物体的惯性,也就是物体保持不变或保持运动的倾向。
这个定律在我们的日常生活中随处可见。
例如,当我们在车辆减速或突然停止时,我们身体会继续向前。
这是因为我们的身体具有惯性,即使车辆已经停止,我们的身体仍然具有原来的运动趋势。
同样地,当我们看到窗边的景色迅速倒退时,其实是因为车辆突然加速,我们的身体具有惯性,继续保持原来的状态。
牛顿第一定律还可以解释为什么我们需要系安全带。
在车辆发生碰撞时,如果我们没有系好安全带,我们的身体会向前冲击,因为我们的身体具有惯性,保持原有的运动状态。
然而,安全带的作用是通过对身体施加约束力,使我们的身体与车辆保持一致的运动状态,减少了冲击和伤害。
牛顿第一定律也可以解释为什么在摩擦力很小的情况下,我们可以将杯子上的水迅速转动而水不会溢出。
这是因为水的惯性使其保持原有的运动状态,即使杯子迅速旋转,水仍然保持在杯子内部。
当然,一旦杯子旋转得过快或摩擦力增加,这种惯性将被打破,水将溢出。
牛顿第一定律的应用不仅局限于日常生活中的物体运动,它也在科学研究和工程设计中具有重要意义。
在航天技术中,为了使宇航员在宇宙船内具有重力感,航天器通常以匀速旋转,这样宇航员会受到与航天器相同的向心力,保持与地球上类似的运动状态。
同样地,在火箭发射过程中,为了突破地球的引力场,火箭必须获得很高的速度。
牛顿第一定律解释了火箭脱离地球引力的原理。
总结起来,牛顿第一定律是物体运动状态的基本规律,描述了物体的惯性和运动趋势。
它对于我们理解和解释日常生活中的各种现象非常重要,同时也在科学研究和工程设计中发挥着关键作用。
牛顿第一定律说课稿范文集合6篇
牛顿第一定律说课稿范文集合6篇牛顿第一定律说课稿篇1一、对教材的分析1、作用与地位本节内容是物理必修1第6章第1节《牛顿第一定律》,是在前面的知识基础上,来研究运动和力的关系,牛顿第一运动定律作为牛顿运动定律的基石,把最基本的匀速直线运动和物体是否受力两者联系起来,为后续的牛顿运动定律和平衡力等知识打下坚实的基础,起到承前启后的作用。
2、重点、难点分析重点:正确认识物体运动跟力的关系,在物体有受力的情况下,应保持匀速直线运动状态或静止状态,加深对惯性概念的内涵的理解;难点:对牛顿第一定律和惯性的理解。
二、教学目标分析1、知识与技能(1)牛顿第一定律的内容;(2)惯性是所有物体的特性。
2、过程与方法(1)通过对牛顿第一定律的研究,培养学生的观察能力、分析推理能力、归纳论证能力和表述能力;(2)通过惯性现象的解释,培养学生灵活运用所学知识解决问题的能力。
3、情感、态度与价值观通过实验探究活动,养成实事求是、尊重自然规律的科学态度三、学生的学情分析学生通过前面5章的学习,已经初步具备一定的分析推理,逻辑思维能力,结合初中知识为生长点,以教材内容为线索,借助演示实验,引导学生进一步研究力产生的作用效果(即物体在不受外力作用时的运动状态)来归纳推理出牛顿第一定律。
四、教法和学法分析教学中以引导学生通过实验探究牛顿第一定律,借助演示实验,引导启发学生展开讨论,总结规律并得出结论,最后,教师总结并说明牛顿第一定律是理想情况,其只是根据实验推理的、合乎逻辑的定律。
五、教学程序分析(一)导入新课:通过介绍物体的运动形式是多种多样的,进一步思考运动与力的关系,引出动力学,说明动力学的奠基人是牛顿,牛顿三大运动定律是动力学的核心内容,也是学好整个力学知识的关键,引入牛顿第一定律的学习。
(二)新课教学:1、创设情境:介绍早在20__多年前,古腊哲学家亚里士多德“力是维持运动的原因”的论断,通过“迷你实验室——图6-5书本的运动”的实验来说明,当推力撤去后,书本并不会立刻停止运动,而是会继续向前运动一段距离,导入伽利略的理想“斜面实验”。
牛顿第一定律教案优秀3篇
牛顿第一定律教案优秀3篇作为一名老师,可能需要进行说课稿编写工作,说课稿可以帮助我们提高教学效果。
怎么样才能写出优秀的说课稿呢?读书破万卷下笔如有神,以下内容是小编为您带来的3篇《牛顿第一定律教案》,希望能够满足亲的需求。
牛顿第一定律说课稿篇一一、教材分析:1.地位及作用:牛顿第必须律所讲述的运动和力的关系是动力学的基础问题。
这节课学好了,学生建立了对运动和力关系的正确认识,就不容易从日常经验出发产生同历史前人产生过的相同的错误,也为学习动力学奠定了知识基础。
2.教材特点:①牛顿第必须律解决了几千年都含糊不清的问题,有助于学生对运动和力的关系进一步深入理解。
②伽利略梦想实验是学生第一次接触到梦想实验,应充分引导学生探索伽利略梦想实验的推理过程,明白梦想实验是建立在可靠的事实基础上的科学方法。
3.教材的重点、难点①重点:运用实验手段探索力和运动的本质关系,着重培养学生探索物理问题、分析物理问题的基本本事。
②难点:如何用科学的观点来代替部分学生头脑中对运动和力关系的错误认识,二、教学目标知识与技能1.明白伽利略的梦想实验及其主要推理过程和推论,明白梦想实验是科学研究的重要方法.2.理解牛顿第必须律的资料及意义.3.明白什么是惯性,会正确地解释有关惯性的现象.过程与方法1.观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系.2.经过实验加探对牛顿第必须律的理解.3.理解梦想实验是科学研究的重要方法.情感态度与价值观1.经过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不一样认识,了解人类认识事物本质的曲折性.2.感悟科学是人类提高的不竭动力.三、教学方法探究、讲授、讨论、练习四、教学设计经过实验引入力和运动的关系,引发学生的思考.静止在水平面上的物体,用力去推,物体由静止变为运动;一段时间后撤掉该力,物体的运动状态又如何进一步提出问题:思考“运动必须需要力来维持吗”.经过学生的讨论,进行适时引导:相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长很多,地滚球为什么运动一会儿就停止呢学生有的能回答出受阻力。
牛顿第一定律的实质地位和作用
牛顿第一定律的实质地位和作用高焜(安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011)指导老师:江燕燕摘要:文章研究了牛顿第一定律的实质及在牛顿三个定律中的地作用。
澄清了对牛顿第一定律的一些模糊认识对认识牛顿三定律之间的关系和理论的完备性和逻辑性提出了不同的看法。
文章指出:牛顿第一定律的实质是给出了一个不受力或所受合力为零不存在加速度的系统,即通常所说的惯性系而不是力的定义,定律成立与否来定而牛顿第二、第三定律只对惯性系才成立。
惯性系也不能用牛顿义。
关键词: 牛顿第一定律; 惯性系; 力13世纪的约翰·布里单提出了“冲力”(impetus)的概念,他把冲力设想为初始推动者传给物体的一种推动力,并赋予了冲力一种永恒的质,认为它将一直持续下去,除非被外部阻力所减弱或者耗尽。
在没有外力作用的情况下,冲力的初始量将保持不变,并且他暗示,如果将运动的所有阻力撤出,那么物体一旦开始运动,很与可能将永远沿直线匀速运动下去,他没有任何理由改变自己的运动方向或者初始速度。
[1]牛顿在1687年出版的名著《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条定律做为动力学的基础。
这三条定律统称牛顿运动定律,以牛顿运动定律为基础建立起来的力学理论叫做牛顿力学。
牛顿所述的三条定律的中文译文为: 第一定律:任何物体都保持静止或沿一条直线做匀速运动的状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
第二定律:运动的变化与所加的动力成正比,并且发生在这力所沿的直线的方向上。
第三定律:对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的,而且指向相反的方向。
牛顿定律提出已经三百多年了,人们已经非常熟悉了。
可是纵观许多物理学的教科书,对牛顿第一定律的实质的认识,它在三个定律中的地位和作用,却很少给出合理的解释和定位。
下面就一些”物理学”教科书中对第一定律的不尽合理的解释和定位逐一给予说明。
1 牛顿第一定律的本质并非描述物体具有惯性几乎所有的“物理”教科书中都强调:牛顿第一定律描述了物体具有惯性,所以把第一定律也称作惯性定律。
2024年牛顿第一定律
牛顿第一定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是经典力学中的一项基本原理。
它描述了一个物体在没有外力作用下的运动状态。
具体而言,牛顿第一定律指出,一个物体若不受外力,要么保持静止状态,要么以恒定速度做直线运动。
这一定律揭示了惯性的概念,即物体抗拒其运动状态改变的性质。
本文将详细探讨牛顿第一定律的内容、意义及其在现代科学中的应用。
牛顿第一定律的意义在于揭示了惯性的概念。
惯性是物体保持其运动状态的一种性质,与物体的质量有关。
质量越大,惯性越大,物体越难改变其运动状态。
牛顿第一定律告诉我们,在没有外力作用时,物体会保持其原有的运动状态,这体现了惯性的存在。
惯性定律不仅为力学研究提供了基础,还对其他领域产生了深远影响,如天文学、航天工程等。
接下来,我们来分析牛顿第一定律在现代科学中的应用。
在日常生活和工程实践中,牛顿第一定律有着广泛的应用。
例如,乘坐公交车时,当车辆突然刹车,乘客会向前倾斜,这是因为乘客的身体惯性使其保持原来的运动状态。
在设计防撞系统、运动器材等方面,牛顿第一定律也发挥着重要作用。
工程师们需要考虑物体的惯性,以确保系统的稳定性和安全性。
在天文学领域,牛顿第一定律为研究行星运动提供了基础。
开普勒定律揭示了行星绕太阳运动的规律,而牛顿第一定律则解释了这些规律背后的原因。
根据牛顿第一定律,行星在没有外力作用下,会保持其椭圆轨道运动。
正是由于太阳对行星的引力作用,使得行星维持在其轨道上。
牛顿第一定律还为航天工程中的轨道设计和卫星发射提供了理论依据。
在物理学研究中,牛顿第一定律也有着重要地位。
牛顿第一定律与牛顿第二定律、牛顿第三定律共同构成了经典力学的基础。
牛顿第一定律描述了物体在受力为零时的运动状态,牛顿第二定律则给出了物体受力时的加速度与力之间的关系,牛顿第三定律则阐述了作用力与反作用力的原理。
这三定律相互关联,构成了一个完整的力学体系,为物理学研究提供了有力的工具。
总之,牛顿第一定律是经典力学中的一项基本原理,它揭示了物体在没有外力作用下的运动状态,强调了外力对物体运动状态的影响。
初中物理牛顿第一定律
初中物理牛顿第一定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是物理学中最基本的定律之一。
它精确地描述了物体在不受外力作用时的运动状态,为我们理解和解释物体的运动提供了重要的基础。
在本文中,我们将深入探讨牛顿第一定律的原理、应用和相关实验。
1. 牛顿第一定律的原理牛顿第一定律的一般表述是:“一个物体如果受到合力为零的作用,将保持静止状态或恒速直线运动的状态。
” 这意味着物体的速度只有在受到外力作用时才会发生变化,如果没有外力作用,物体将保持原来的状态。
牛顿第一定律的原理揭示了物体惯性的概念,即物体保持原来状态的趋向性。
例如,如果一个静止的物体没有受到外力作用,它将始终保持静止;而一个匀速直线运动的物体如果没有受到外力作用,它将始终保持匀速直线运动。
2. 牛顿第一定律的应用牛顿第一定律的应用广泛存在于我们的日常生活和实际问题中。
以下是一些常见的应用场景:2.1 汽车行驶当汽车行驶时,人们常常感受到车辆急刹车或者突然加速时的惯性效应。
根据牛顿第一定律,当车辆受到制动或加速时,乘坐车内的人体会保持原来的运动状态,因此会感到向前或向后的压力。
2.2 打开高速飞行中的车门在飞机飞行时打开车门是不可能的,因为飞机内外的气压差会导致车门被外部空气流压紧,使其无法打开。
这是因为飞机飞行时的高速运动会使飞机内外形成一个相对静止的系统,遵循牛顿第一定律的惯性原理。
2.3 多车道公路转弯在多车道公路上,转弯时我们需要调整车速。
如果车辆以较高速度进入转弯,由于牛顿第一定律的作用,车辆会继续直线前进的趋势,这可能导致失控。
因此,我们需要减速,使车辆跟随道路弯曲。
3. 相关实验为了验证牛顿第一定律的有效性,科学家进行了一系列与物体运动和惯性相关的实验。
以下是几个经典的实验:3.1 水平面上的滑动小车实验在水平面上放置一个小车,使其能够无阻力滑动,然后用手推动小车一段距离。
当你停止推动后,小车将以恒定的速度滑行,直到受到外力干扰或撞击其他物体。
简明易懂的牛顿第一定律解析
简明易懂的牛顿第一定律解析牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是牛顿力学中最基础的定律之一。
它简洁明了地描述了物体的运动状态以及力的作用方式。
下面将对牛顿第一定律进行详细解析。
牛顿第一定律的表述是:“凡是物体在没有外力作用下,将保持静止或匀速直线运动的状态”。
这意味着如果一个物体处于静止状态,它将继续保持静止,而如果一个物体正在运动,并且没有外力作用于它,它将继续保持匀速直线运动。
这个定律的提出源于牛顿对运动状态的观察和分析。
在日常生活中,我们可以很容易地观察到物体在没有受到外力作用时,会保持原来的状态。
例如,我们可以把一个书本放在桌子上,它就会保持静止。
同样地,我们可以推动一个小球,如果没有任何摩擦力和阻力的存在,它将以相同的速度直线滚动。
通过对牛顿第一定律的解析,我们可以得到以下几点关键认识:首先,物体的运动状态不会自发地改变,除非外力作用于其上。
这意味着物体的速度和方向将保持不变,直到有力量来改变它们。
例如,如果我们在平滑的水平地面上推动一个滑板,它将继续以相同的速度和方向前进,直到有其他力来停止它。
其次,惯性是物体保持运动状态的关键。
惯性是指物体继续保持它们原来的状态的特性。
根据牛顿第一定律,物体的惯性越大,它们越难改变其状态。
例如,一辆高速行驶的汽车需要较大的制动力来停下来,因为它的惯性使得它继续保持运动状态。
此外,牛顿第一定律还告诉我们,当物体处于平衡时,所有作用在其上的力将相互抵消。
这是因为物体处于平衡状态时,其加速度为零。
例如,一个静止的书架上放满了书籍,每本书都会受到重力的作用,但它们的合力为零,因此书架保持在静止状态。
总结来说,牛顿第一定律为我们提供了对物体运动状态的解释,以及物体在受到外力作用时将如何改变其运动状态。
它告诉我们物体的运动状态不会自发地改变,除非外力作用于其上,并且惯性是物体保持运动状态的关键。
通过深入理解牛顿第一定律,我们可以更好地解释和预测物体的运动行为。
牛顿第一定律在物理教学中的地位
牛顿第一定律在物理教学中的地位。
牛顿第一定律是物理教学中最重要的定律之一,全世界的物理学者都承
认它的地位和实用价值。
牛顿第一定律简称为牛顿定律,它由英国物理学家弗里德曼·牛顿提出,他是17世纪末18世纪初期英国科学史上最重要的科学家之一。
牛顿是运动
学和力学构建的技术者,也是科学变革的标志性人物。
牛顿第一定律指出,在一个恒定的空间内,如果一个物体的运动没有外
力的作用,它就会保持相同的静止或连续的运动,运动的方向、速度也不会
发生改变,只有遭受外力的作用才会使运动改变。
这条定律把运动学和力学
的概念实际应用到实际生活上,是人类理解宇宙运动规律的基础。
牛顿第一定律被广泛应用于科学研究、工程技术和社会实践领域,运用
其原理做出了大量的有益成果,如火箭技术、航天技术、机械动力学和大力
学等。
牛顿第一定律也一直是学习物理学的重要基础,它控制着物体运动的
规律。
从小学到大学,物理课程中的实验都以牛顿第一定律为基础,它的地
位和作用随着计算机的发展而延伸到越来越多的学科。
总之,牛顿第一定律是物理教学中最重要的定律,它在探索宇宙物理学
规律中发挥了重要作用,也被广泛用于实际应用中。
它的地位和价值将不断
提高,它将在不同层次的物理教学中不断受到重视与发展。
牛顿第一定律的本质
牛顿第一定律的本质牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是经典力学的基础之一。
它阐述了物体在不受外力作用时保持静止状态或匀速直线运动的原理。
本文将探讨牛顿第一定律的本质,并解释为何它对我们理解物体运动至关重要。
首先,让我们回顾一下牛顿第一定律的表述:“若施加在某物体上的合力为零,则该物体将保持静止或以匀速直线运动。
”该定律的关键在于合力的概念。
合力是指作用在物体上的所有力的矢量和。
当合力为零时,物体所受的所有力相互抵消,导致物体不受力的作用,从而保持静止或匀速直线运动。
牛顿第一定律的本质可以追溯到物体的惯性。
所谓惯性是指物体保持其运动状态的性质。
物体有一种固有的倾向,使其继续保持原来的运动状态,无论是静止还是匀速直线运动。
这种倾向是由物体的质量决定的,质量越大,惯性越强。
现在让我们思考一下为什么牛顿第一定律对我们理解物体运动至关重要。
首先,它提供了一种解释为什么物体在没有外力作用下会保持静止或匀速直线运动。
这种理解为我们提供了预测物体运动的依据,从而使我们能够更好地控制和利用力量。
其次,牛顿第一定律还为我们解释了惯性现象的产生。
当我们坐在火车上,火车突然启动时,我们会感到身体向后倾斜。
这是因为我们的身体保持了原来的静止状态,而火车却开始运动,导致我们的身体相对于火车产生了一种倾向,使我们向后倾斜。
这个现象正是牛顿第一定律的应用。
最后,牛顿第一定律对于理解力的平衡与不平衡也具有重要意义。
当物体所受的合力为零时,我们称之为力的平衡,物体将保持静止或匀速直线运动。
而当物体所受的合力不为零时,我们称之为力的不平衡,物体将加速或改变运动方向。
牛顿第一定律为我们提供了判断物体所受力是否平衡的依据。
综上所述,牛顿第一定律的本质在于物体的惯性。
它解释了为什么物体在没有外力作用时会保持静止或匀速直线运动,并为我们理解力的平衡与不平衡提供了依据。
通过深入理解这一定律,我们可以更好地理解物体运动的规律,并应用于实际生活和工程领域。
牛顿第一定律的含义与应用
牛顿第一定律的含义与应用牛顿第一定律,又被称为惯性定律,是物理学中最基本、最重要的定律之一。
它描述了运动物体的行为,被广泛应用于各个领域,包括机械工程、航天航空、交通运输等。
本文将探讨牛顿第一定律的含义以及其在现实生活中的应用。
牛顿第一定律的含义牛顿第一定律的内容可以简洁地表述为:一个物体在没有外力作用下将保持静止,或者以恒定速度直线运动。
换句话说,物体会保持其现有的运动状态,直到有外力作用改变它。
这一定律的核心概念是“惯性”,即物体的惯性让它保持它的状态。
牛顿第一定律的应用牛顿第一定律的应用广泛而深远,以下是一些常见的应用领域:1. 汽车设计与安全:牛顿第一定律对汽车和交通运输领域具有重要意义。
根据定律,如果一辆汽车正以恒定速度行驶并且没有受到外力干扰(如刹车),那么车内的乘客将保持与车相对静止的状态。
这是汽车安全带的设计原理所基于的。
安全带通过提供额外的摩擦力,有效地改变了乘客的运动状态,使其保持相对静止,减少意外碰撞中的伤害。
2. 航天航空工程:在航天航空领域,牛顿第一定律对于火箭和飞机的设计和运行至关重要。
空气动力学理论运用了牛顿第一定律,通过在翼面上产生托力,以及控制尾翼的姿态来实现飞行器的操纵。
此外,宇航员在太空中的零重力状态也是牛顿第一定律的应用,因为在没有外力干扰的情况下,宇航员会保持他们的初始速度和方向。
3. 电子设备设计:牛顿第一定律在电子设备设计中也有应用。
例如,硬盘驱动器中的读写头就是利用了牛顿第一定律。
读写头通过轨道上的电磁力保持在运动状态,并进行准确的读写操作。
此外,牛顿第一定律还应用于触摸屏、游戏手柄和其他电子设备中的加速度传感器等。
4. 运动训练与运动医学:在运动训练和运动医学领域,牛顿第一定律对运动员的训练和运动损伤的预防具有重要意义。
运动员需要了解惯性的概念,以控制自身的运动状态,并调整运动技巧。
运动医学领域也利用牛顿第一定律来研究运动损伤的机理和预防措施。
总结牛顿第一定律是描述运动物体行为的基本定律,其含义是物体保持其运动状态直到外力干扰。
理解牛顿第一定律
理解牛顿第一定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是经典力学中的基本原理之一。
它指出,一个物体在受到合力作用时,如果没有其他外力干扰,将保持匀速直线运动或保持静止状态。
理解牛顿第一定律对于解释和预测物体的运动轨迹以及力的作用非常重要。
在本文中,将详细探讨牛顿第一定律的概念和重要性。
一、牛顿第一定律的概念牛顿第一定律是牛顿三定律中的第一条,它描述了物体的运动状态与外力的关系。
根据牛顿第一定律的表述,一个物体如果没有受到合力的作用,将保持不变的运动状态。
也就是说,如果物体静止,则将一直保持静止,如果物体运动,将一直保持匀速直线运动。
二、惯性的概念牛顿第一定律背后的基本概念是惯性。
惯性是指物体保持其运动状态的性质。
惯性的大小与物体的质量有关,质量越大,惯性越强。
物体具有惯性是因为物体的质量使其抵抗力的改变。
若一个物体受到一个作用力,惯性使得物体趋向于保持不变的运动状态,直到受到其他作用力或力平衡改变。
三、示例与应用牛顿第一定律的适用范围非常广泛。
以下是几个示例和应用,以帮助更好理解牛顿第一定律。
1. 球在光滑水平桌面上的滚动:当一个球被推动后,由于没有其他力的作用,它将保持匀速直线滚动,直到受到其他力或与物体接触的摩擦力。
2. 车辆行驶的稳定性:车辆在行驶过程中,如果没有受到其他力的作用,将保持匀速直线运动。
这也解释了为什么车辆在高速行驶时要保持平稳,避免受到其他力的干扰。
3. 宇航员在太空中的运动状态:在太空中,宇航员所处的环境非常微弱,几乎没有重力和其他力的影响。
因此,宇航员一旦获得足够的速度,将保持匀速直线运动,直到受到其他力的作用。
四、重要性和实际应用理解牛顿第一定律对于解释和预测物体的运动非常重要。
它为我们提供了一种理解力和运动的基本原理。
牛顿第一定律的重要性不仅体现在理论方面,也在许多实际应用中发挥着重要作用。
1. 工程设计:在工程设计中,理解牛顿第一定律可以帮助工程师预测和优化物体的运动。
理解牛顿第一定律
理解牛顿第一定律牛顿第一定律,又称为惯性定律,是经典力学的基础之一。
它描述了物体的状态如何受力影响而发生变化,同时也阐述了惯性的概念。
了解并理解牛顿第一定律对于深入研究力学和其他相关学科非常重要。
本文将详细讨论牛顿第一定律的内涵、应用及其在现实生活中的重要性。
1. 牛顿第一定律的内涵牛顿第一定律的基本表述为:“任何物体如果没有外力作用,或者所受外力的合力为零,物体将保持静止或匀速直线运动的状态。
”这一定律有时也被称为“惯性定律”,即物体的惯性使其具有保持运动状态或静止状态的倾向。
牛顿第一定律实际上是基于实验观察和逻辑推理得出的结论。
牛顿通过反复观察和实验,发现物体会保持其状态,只有在有力的作用下才会改变状态。
这一定律概括了日常生活中常见的物体运动规律,为后来的力学研究奠定了基础。
2. 牛顿第一定律的应用牛顿第一定律的应用广泛而深远。
在实际问题中,我们常常可以利用第一定律来解释和预测物体的运动。
首先,牛顿第一定律解释了为什么运动的物体不会自己停下来。
如果没有外力作用,物体将继续按照原来的速度和方向运动,因为没有力的干扰。
例如,当我们开车在直线上行驶时,我们可以感受到车和乘客一起匀速前进的状态,这正是牛顿第一定律的体现。
其次,牛顿第一定律解释了运动的物体为什么会停下来。
当物体停下来时,表示有一些外力抵消了物体原来的运动趋势。
例如,一个滑动在光滑水平地面上的物体,由于摩擦力的作用,最终会停下来。
这一现象也可以通过牛顿第一定律解释,因为摩擦力在这里起到了外力作用的角色。
牛顿第一定律还可以应用于解释物体的匀速直线运动。
当物体受到恒定的外力作用时,根据牛顿第一定律,物体将保持匀速直线运动。
这一定律对于解释行星绕太阳的运行、天体运动以及机械装置的设计都具有重要作用。
3. 牛顿第一定律在现实生活中的重要性牛顿第一定律的认识对我们理解世界、解决问题起着重要作用。
首先,牛顿第一定律为我们提供了解释运动的基础。
通过理解第一定律,我们能够理解和预测物体的运动过程,从而更好地设计和控制各种机械装置和工具。
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牛顿第一定律的实质地位和作用高焜(安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011)指导老师:江燕燕摘要:文章研究了牛顿第一定律的实质及在牛顿三个定律中的地作用。
澄清了对牛顿第一定律的一些模糊认识对认识牛顿三定律之间的关系和理论的完备性和逻辑性提出了不同的看法。
文章指出:牛顿第一定律的实质是给出了一个不受力或所受合力为零不存在加速度的系统,即通常所说的惯性系而不是力的定义,定律成立与否来定而牛顿第二、第三定律只对惯性系才成立。
惯性系也不能用牛顿义。
关键词: 牛顿第一定律; 惯性系; 力13世纪的约翰·布里单提出了“冲力”(impetus)的概念,他把冲力设想为初始推动者传给物体的一种推动力,并赋予了冲力一种永恒的质,认为它将一直持续下去,除非被外部阻力所减弱或者耗尽。
在没有外力作用的情况下,冲力的初始量将保持不变,并且他暗示,如果将运动的所有阻力撤出,那么物体一旦开始运动,很与可能将永远沿直线匀速运动下去,他没有任何理由改变自己的运动方向或者初始速度。
[1]牛顿在1687年出版的名著《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条定律做为动力学的基础。
这三条定律统称牛顿运动定律,以牛顿运动定律为基础建立起来的力学理论叫做牛顿力学。
牛顿所述的三条定律的中文译文为: 第一定律:任何物体都保持静止或沿一条直线做匀速运动的状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
第二定律:运动的变化与所加的动力成正比,并且发生在这力所沿的直线的方向上。
第三定律:对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的,而且指向相反的方向。
牛顿定律提出已经三百多年了,人们已经非常熟悉了。
可是纵观许多物理学的教科书,对牛顿第一定律的实质的认识,它在三个定律中的地位和作用,却很少给出合理的解释和定位。
下面就一些”物理学”教科书中对第一定律的不尽合理的解释和定位逐一给予说明。
1 牛顿第一定律的本质并非描述物体具有惯性几乎所有的“物理”教科书中都强调:牛顿第一定律描述了物体具有惯性,所以把第一定律也称作惯性定律。
其中具有代表性的:如北京大学顾建中先生编写的《普通物理学简明教程》力学部分[2] 就明确指出:“第一定律中包含两个重要的概念。
(1)如果没有其他物体的作用,则所研究的物体将保持其静止的或匀速直线运动的状态;这种性质称为该物体的惯性……因为第一定律包含惯性这个重要概念,所以又叫惯性定律。
(2)……。
”又如张三惠等编著的《大学物理学》力学[3] 中指出:“牛顿第一定律和两个力学基本概念相联系。
一个是物体的惯性,……,另一个是力。
”马文蔚先生改编的《物理学》[4] 也做了同样的论述等等。
如果第一定律的实质是描述物体的惯性,那它就没有独立存在的意义了,因为牛顿第二定律a=F/m不但描述了物体的惯性,而且定量地给出了物质的惯性大小可以用惯性质量m来描述,由此可见第一定律称作惯性定律,把它说成是描述物体惯性决非是牛顿的本意。
2 牛顿第一定律的实质也不是对力做出定义前面已经提到,北京大学的顾建中先生编写的《普通物理学简明教程》,“力学部分”指出,第一定律中包含两个重要概念,其中第(2)个是:“要改变物体的运动状态,即是说使物体产生加速度,一定要有其他物体对它的作用,这种作用称为力。
”这段话的意思就是说牛顿第一定律实质是对力作了定义,而程守洙、江之永主编《普通物理学》卷1 [5] 中更明确指出:“第一定律还定性的阐明了力的涵义。
”如果真如上述所指,第一定律是对力的定义,那就产生了一种逻辑上的循环,即第一定律定义了力,而力的存在与否又决定了第一定律,这种逻辑上的混乱牛顿是不会没发现的,也不会让这种逻辑错误存在于它的理论体系中。
关于力的定义应该是在第一定律之外独立存在的一个概念:力是物体间的相互作用,而不是由第一定律给出的。
3 牛顿第一定律的实质是给出了惯性系牛顿第一定律的实质是:它给出了一个不受力或所受合力为零的物体或物体系,这个系统不存在运动状态的改变,即这个系统不存在加速度,我们知道物理学中所研究的问题都是相对的,即以一定的物体或物体系作参照物的,而牛顿第一定律就给出了这样一个没有加速度的参照物系─—惯性系,它才使我们对物理问题的研究和物理量的测量变的有意义。
4牛顿第一定律在理论系统中的地位第一定律中包含的基本概念,奠定了经典力学的概念基础,从而使它处于理论系统中定义原理的前提地位。
这表现在:(1)首次批驳了延续两千多年的亚里士多德等人错误的力的概念,为确立正确的力的概念扫清了道路。
(2)第一次科学地给出了力的定性定义(含力的本质和力的效果)。
(3)第一次提出了经典力学的几个基本概念,为其他几个原理奠定了概念基础。
主要有:惯性参考系、力的定性概念(本质和效果)、惯性及惯性运动。
牛顿第一定律首先表明了“不受力”下,物体的动力学规律(做惯性运动)。
在此基础上才能表明其他几个基础原理。
首先,经典力学的全部规律均要求在惯性参考系内考察。
牛顿第二定律进一步要标明“受力”下,物体的动力学规律。
在这里,利用力的效果,加速度a,定量定义了力的大小和方向;也定量定义了惯性的大小即质量。
得到牛顿第二定律表达式F=ma。
在理的概念的基础上,才能进一步表述力本身的规律,这就是:牛顿第三定律(反应作用力和反作用力的普遍关系);力的叠加原理或力的独立作用原理(反应力的矢量性)。
它们是力本身普遍的规律。
还有具体力的规律,几种力的定量表达式:万有引力定律、胡克定律、和摩擦定律。
总之,在理论系统中几个基本原理的关系式上,无论从概念的关系上看,还是从表述规律的内容上看,第一定律均处于前提和基础地位。
这在物理学的发展史上也是如此。
5牛顿第一定律在物理教学中的地位力和运动的关系,是动力学的基本问题,人类正确认识这个问题,经历了漫长的过程。
在物理学发展史上,是伽利略最早发现和提出了“惯性定律”,首先推翻了亚里士多德错误的力的概念,但由于没有排除重力的影响,故错误地认为惯性运动不能是匀速直线运动,而应该是沿着地球表面的匀速圆周运动[6]。
后经笛卡儿的修正,排除了一切力的作用,给出了“惯性定律”的正确表述。
牛顿继承了伽利略和迪卡儿的研究成果,于1687年发表了《自然哲学的数学原理》,提出了机械运动的三个基本定律,从而奠定了经典力学的理论基础。
在关于牛顿三个运动定律的教学中,教师和学生往往会认为牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心,是重中之重,牛顿第一定律远不及牛顿第二定律那么重要,从而忽视了牛顿第一定律的概念教学。
其原因可能有三个方面:一是以牛顿第二定律为中心的应用问题压制了牛顿第一定律的概念教学。
计算过程推理性较强,能解出具体问题的答案,又能通过考试题检查知识的掌握和应用情况,师生都感兴趣。
二是牛顿第一定律的实验基础抽象,不能直接得到实验验证,教学过程难以实施,因而忽略其重要性。
三是有种倾向认为牛顿第二定律可以涵盖牛顿第一定律,第一定律不过是第二定律的特例,可以作为第二定律的逻辑推论,所以侧重于第二定律而忽视第一定律的教学。
这种认识值得探讨。
从物理学出发,受力条件下物体的云顶规律不能包括不是欧力下物体的运动规律。
(1)从牛顿第二定律的表达式F合=ma推断,认为如果F合=0,则a=0,表示物体静止或匀速直线运动,做惯性运动,即为第一定律。
上述错误在于:F合=0,并不能表示物体“不受力”,而是“受力”下合力为零,虽然与“不受力”是的运动状态相同,但此时a=0不是第一定律的惯性运动,因为惯性运动必有“不受力”的前提条件。
惯性定律的外界条件是不受力,不能把“受力”而合力为零条件下的运动称为惯性运动,虽然他们达到的运动效果相同,但二者是本质上不同的运动,“不受力”下的运动是理想运动,以理想实验为基础,合力为零下的运动是真实运动,以真实实验为基础。
(2)从物体受一个力时的第二定律F=ma出发,认为F=0为物体“不受力”的数学表达,则a=0,物体做惯性运动。
上述错误在于:牛顿第二定律是建立在物体“受力”条件下和真实的实验基础上的,因此不能逻辑地推断时理想极限情况下的运动,物体在“不受力”情况下做惯性运动,其加速度如何,只能依靠理想实验来证明。
如前所述,第一定律和第二定律的实验基础完全不同,真实实验不能包括理想实验,理想实验是真实实验的理想极限,是无任何实验误差的思维实验,十四位理想化抽象的产物,“不受力”的条件对真实实验不能满足,只能靠思维的逻辑推理去把握,这正是牛顿第一定律与第二定律彼此独立的实验根据。
可见,第一定律和第二定律实务题“不受力”和“受力”条件下两个本质不同的运动规律。
6牛顿第一定律的作用当我们选定了由牛顿第一定律所给出的参照系─—惯性系,使物理量的测量才变成可能;牛顿第二、第三定律才变得有意义。
如牛顿第二定律给出的数学表示,它只有在相对惯性系─—一个没有加速度的参照系时, 才有确定的测量值,如参照系不是惯性系,而存在加速度,则中的的值就将改变,那么第二定律就没有意义了,或者说不再成立了。
例如,设一个在平直轨道上的小车,小车上有一光滑的桌面,桌面上放一小球,开始时静止在轨道上(见图1)。
图1加速小车示意图小球相对地面也是静止。
在地上和车上的观察者看到,这个小球在水平桌面上不受力,所以没有加速度。
但当小车以水平加速度0向右运动时,在地面的参照系中的人看,小球在水平方向不受力,仍然静止,而在有加速度的参照系小车中的观察者看,小球虽不受力,但却以-0向左运动,这显然与牛顿第一定律不符,而且小球相对于车上的观察者来说,它的加速度随0而变化,可见,牛顿第二定律不再成立。
它从一个方面说明:牛顿第二定律只对没有加速度的参照系成立。
同样对于第三定律也是一样,如对有加速度的参照系,物体间的作用力和反作用力的大小就不再相等,即分别是作用力和反作用力),则第三定律也就不成立了。
同样,由牛顿运动定律建立起来的质点力学体系,如动量定理= ,动量守恒定律,动能定理等也都对惯性系成立。
可见牛顿第一定律是不可缺少的,是完全独立的一条重要的力学定律。
所以可以看出牛顿第一定律,它和第二、第三定律构成了一个完整的理论体系,它是第二、第三定律的基石,是第二、第三定律成立的保证,而牛顿第二、第三定律只对由第一定律给出的惯性系才成立。
由此我们也给出了惯性系和非惯性系的定义:一个不存在加速度的参照系称做惯性系,否则为非惯性系。
非惯性系中的力学问题不能由牛顿第二定律来解决而要用非惯性系中的力学方程: 求解。
式中为在惯性系中测得的物体受的力,而为在非惯性系中测得的惯性力, 0为非惯性系统的加速度。
而我们的一些教科书上如:马文蔚改编的面向21世纪课程教材《物理学》[4] 却说:“我们把适用牛顿定律的参考系叫做惯性参考系,简称惯性系;反之就叫非惯性系。