牛頓第一定律狀態(tài)改變典型題剖析

1、牛頓第一定律典型題剖析例 1 火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上 跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因?yàn)?A 人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前 運(yùn)動(dòng)B .人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨同火車一 起向前運(yùn)動(dòng)C .人跳起后，車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必是偏后一些，只是 由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已.D .人跳起后直到落地，在水平方向上人和車始終有相同的速度.分析 人從跳起到落地的過程中，水平方向不受外力作用，保持著原來 所具有的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以仍落回車上原處.答 D.說明 如果人跳起的瞬間，車廂沿水平直軌以加速

2、度 a 作勻加速運(yùn)動(dòng)或勻減速運(yùn)動(dòng)，那么人將不會(huì)落回車上原處，落地點(diǎn)在原處后方去=+鼻處（火車加速時(shí)）或在原處前方哎=2 /處火車減速時(shí)）-式中t就是人從起跳到落地的時(shí)間.例2 有人設(shè)想，乘坐氣球飄在高空，由于地球的自轉(zhuǎn)，一晝夜就能周 游世界，請(qǐng)你評(píng)價(jià)一下，這個(gè)設(shè)想可行嗎？分析 因?yàn)榈厍蛏系囊磺形矬w（包括地球周圍的大氣）都隨著地球一起 在自轉(zhuǎn).氣球升空后，由于慣性，它仍保持原來的自轉(zhuǎn)速度.當(dāng)忽略其他與 地球有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（如風(fēng)）的作用產(chǎn)生的影響時(shí)，升空的氣球與它下方的地面 處于相對(duì)靜止的狀態(tài).不可能使它相對(duì)地球繞行一周的.解答 這個(gè)設(shè)想不符合物理原理，不可行.說明 1632年，伽利略觀察了一個(gè)關(guān)閉的

3、船艙內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象后，寫道：“在這里（只要船的運(yùn)動(dòng)是勻速的），你在一切現(xiàn)象中觀察不出絲毫的改變， 你也不能夠根據(jù)任何現(xiàn)象來判斷船究竟是在運(yùn)動(dòng)還是停止著：當(dāng)你在地板上 跳躍的時(shí)候，你所通過的距離和你在一靜止的船上跳躍時(shí)所通過的距離完全 相同，也就是說，你向船尾跳時(shí)并不比你向船頭跳時(shí) -由于船的迅速運(yùn)動(dòng)- 跳得更快些，雖然當(dāng)你跳在空中時(shí)，在你下面的地板是在向著和你跳躍的相 反的方向奔馳著；當(dāng)你拋一東西給你的朋友時(shí)，如果你的朋友在船頭而你在 船尾，你所費(fèi)的力并不比你們兩個(gè)站在相反的位置時(shí)所費(fèi)的力更大.從掛在 天花板下的裝著水的酒杯里滴下的水滴，將垂直地落到地板上，沒有任何一滴水滴落向船尾方向，雖然當(dāng)水

4、滴尚在空中時(shí)，船在向前走蒼蠅將繼續(xù)自 己的飛行，在各方面都是一樣，毫不發(fā)生蒼蠅(好像它很疲倦地跟在疾駛著 的船后)集聚在船尾方面的情形”.伽利略的這段精采的描述，給設(shè)想乘坐飄空氣球周游世界的人是一個(gè)很好的勸說.討論來于生活中的直覺印象而產(chǎn)生與亞里士多德相同的看法是非常根深蒂固的.不少同學(xué)常常還保留著力是運(yùn)動(dòng)的原因的潛意識(shí)如在分析力學(xué)問題時(shí)，看到物體在運(yùn)動(dòng)，就認(rèn)為它一定受到力的作用；若物體向東運(yùn)動(dòng)就認(rèn)為物體受的力向東；物體以較大的速度運(yùn)動(dòng)就認(rèn)為它受到的力一定大；物體受力為零時(shí)，就認(rèn)為它的速度也應(yīng)為零； .因此，必須深刻認(rèn)識(shí)力不是物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變典型題剖析例1

5、 在車箱的頂板上用細(xì)線掛著一個(gè)小球(圖 3-2 )，在下列情況下可對(duì)車廂的運(yùn)動(dòng)情況得出怎樣的判斷：圖 細(xì)線豎直懸掛： 細(xì)線向圖中左方偏斜： 細(xì)線向圖中右方偏斜:分析作用在小球上只能有兩個(gè)力：地球?qū)λ闹亓?mg細(xì)線對(duì)它的拉力(彈力)T.根據(jù)這兩個(gè)力是否處于力平衡狀態(tài)，可判知小球所處的狀態(tài)，從而可得出車廂的運(yùn)動(dòng)情況.解答 (1)小球所受的重力mg與彈力T在一直線上，如圖3-3 (a)所 示，且上、下方向不可能運(yùn)動(dòng)，所以小球處于力平衡狀態(tài)，車廂靜止或沿水 平軌道(向左或向右)作勻速直線運(yùn)動(dòng).圖3-3(2)細(xì)線左偏時(shí)，小球所受重力mg與彈力T不在一直線上圖3-3 (b)， 小球不可能處于力平衡狀態(tài).

6、小球一定向著所受合力方向(水平向右方向) 產(chǎn)生加速度.所以，車廂水平向右作加速運(yùn)動(dòng)或水平向左作減速運(yùn)動(dòng).(3)與情況(2)同理，車廂水平向左作加速運(yùn)動(dòng)或水平向右作減速運(yùn)動(dòng)圖 3-3 (c).說明力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，不是產(chǎn)生速度的原因，因此，力的方向應(yīng)與物體的加速度同向，不一定與物體的速度同向.如圖3-3 (b)中,火車的加速度必向右，但火車可能向左運(yùn)動(dòng)；圖 3-3 (c)中，火車的加速度 必向左，但火車可能向右運(yùn)動(dòng).例2月球表面上的重力加速度為地球表面上的重力知速度的.同一個(gè)飛行器在月球表面上時(shí)與在地球表面上時(shí)相比較 九慣性減小為丄重力不變.B-慣性重力都減小為;.6C.慣性不變，重力

7、減小為丄.D 慣性和重力都不變.分析物體的慣性大小僅與物體的質(zhì)量多少有關(guān)因質(zhì)量是恒量，同一物體的質(zhì)量與它所在位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，所以這個(gè)飛行器從地球到月球， 其慣性大小不變.物體的重力是個(gè)變量，這個(gè)飛行器在月球表面上的重力為G耳=陀冃二血” g宕和二gG曲答 C.討論生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們： 行駛中的汽車或火車， 即使緊急剎車，也要向前運(yùn)動(dòng)一段距離 才能停下來，而且汽車或火車的速度越快，剎車后向前運(yùn)動(dòng)的距離越長因此，有些同 學(xué)認(rèn)為：物體的慣性與它的速度有關(guān)，汽車或火車的速度越大，它的慣性也就越大這 種看法是不對(duì)的因?yàn)閼T性是物體本身的屬性，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，僅由物體的 質(zhì)量決定質(zhì)量一定的物體，無論它靜止或運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)速度的大小