牛頓第一定律高一物理知識點

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一、定律定義

牛頓第一定律高一物理知識點

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保持靜止狀態,原來運動的物體則將繼續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並不嚴謹,所以通常採用原始表述。

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,並推論得到的。但是這個完全光滑的斜面在現實中不存在,因為無法將摩擦力完全消除,因此理想斜面實驗屬於伽利略的邏輯推理部分。

伽利略對光滑斜面的推論

現實中,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。實際上他發現,球愈來愈慢,最後停下來。伽利略認為,這並非是它的“自然本性”,而是由於摩擦阻力的緣故,因為他同樣還觀察到,表面愈光滑,球便會滾得愈遠。

於是他推論,若沒有摩擦阻力,球將永遠滾下去。

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開始下滾,小球將滾上另一個斜面,達到與原來差不多的高度然後再下滾。他推論,只是因為摩擦力,球才沒能達到原來的高度。然後,他減小後一斜面的傾角,小球在這個斜面上仍達到同一高度,但這時它要滾得遠些。繼續減小第二個斜面的傾角,球達到同一高度就會滾得更遠。

於是他對斜面平放時的情況進行研究,結論顯然是球將永遠滾下去。這就是説,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、適用範圍

牛頓第一定律只適用於 慣性參考系。在質點不受外力作用時,能夠判斷出質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)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, 為非慣性系統的加速度。

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