牛顿第一定律

例题解析

　　　分析本节内容，关键是理解牛顿第一定律的内涵：（1）力的作用效果--改变物体的运动状态，而不是维持物体的运动状态；（2）物体运动状态的标志--速度；（3）物体在不受外力或受到的合外力为零时所保持的运动状态--静止或匀速直线状态，即平衡状态；（4）任何物体都具有保持其原来运动状态的特性--惯性，而且惯性的唯一量度是质量．

　　在结合具体实例分析的基础上，深入理解牛顿第一定律所包含的内容实质，才能运用所学的知识灵活地解决实际问题．

　　【例1】一列沿长直水平轨道匀速行驶的火车，门窗紧闭，在车上一个小朋友竖直向上跳起，发现自己落下来后还停在原地．你能分析一下这是为什么吗?

　　思路：分析一个物体的运动，必须从物体的受力情况和初始条件（即初位置和初速度）入手，对力和运动的关系必须有清醒的认识，本题考查你对惯性及惯性定律的理解和掌握程度，要解决本题需认真分析小朋友跳起后的运动，并要和火车的运动进行比较．

　　解析：小朋友跳起的瞬间，具有跟火车相同的初速度．小朋友跳起后，仅受重力作用，在水平方向不受外力的作用．由于惯性，小朋友在水平方向上将做水平速度不变的匀速直线运动，在小朋友跳起直到落地这段时间内，小朋友和火车在水平方向的位移是相同的，故小朋友将落回原处．

　　【例2】在锤头松动的时候，为什么把锤子倒立，把锤柄末端向石头上去磕一下，锤头就安牢了?

　　思路：本题考查对惯性和牛顿第一定律的理解和掌握程度，并且能用其解决实际问题．要解决本题，需认真分析锤柄和锤头的运动特点和相互联系．

　　解析：锤头和锤柄一起向下运动，当锤柄碰到石头后其速度减小为零，而锤头由于惯性要继续向下运动，这样锤头就会被压紧在锤柄上．所以，在锤头松动的时候，可以把锤子倒立，把锤柄末端向石头上磕一下，使锤头安牢．

　【例3】在足球场上，为了不使足球停下来，运动员带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球（即"盘带"）．又如为了不使自行车减速，总要不断地用力蹬脚踏板．这些现象不正说明了运动需要力来维持吗?那为什么又说"力不是维持物体运动的原因"?

　　思路：这一问题，我们可以这样思考：如果足球不是在草地上滚动，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚动．它将会滚出比草地上远得多的距离，这说明了由于阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变，足球在草地上滚动时所受阻力大，运动状态很快发生改变；足球在水泥地面上滚动时所受阻力小，运动状态改变得慢，但终究还是要停下来．在盘带足球时，人对足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已经变小的运动速度再变大的作用．自行车的例子也是同样的道理．

　　这两个例子都充分说明了阻力能使物体的运动状态发生改变（物体的速度变小），动力也能使物体的运动状态发生改变（物体的速度变大），即力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．

　　点评：本题对于牛顿第一定律的内涵：力是改变物体运动状态的原因以及物体运动状态的标志是速度的考查，是一个较好的题目．题目从日常的生活实例入手，在学生已有的经验认识的基础上，引发学生的思维冲突，有利于学生加深对牛顿第一定律的理解并能激发学生探究问题实质的热情．

　　【例4】高速行驶的汽车比低速行驶时难以停下来，能否说汽车在高速行驶时比在低速行驶时的惯性大?