助解“牛顿第一定律”

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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。这就是著名的牛顿第一定律。

牛顿第一定律是在伽利略、笛卡尔等几代杰出科学家的研究基础上。经英国物理学家牛顿深入思考、概括总结得出的重要自然规律。它否定了亚里士多德关于“运动和力”关系的错误观点。是我们解决力学问题的重要理论依据。

牛顿第一定律的内容只有短短一句话。简短中蕴涵着深刻的道理。

牛顿第一定律成立的条件

1.“一切物体”

“一切”两个字说明牛顿第一定律普遍适用于所有的物体。无论是运动的。还是静止的。是一切物体都要遵循的运动规律。

2.“没有受到外力作用”

“没有受到外力的作用”是牛顿第一定律所描述物体的受力情况。这是一种理想化的情况。因为一切物体的存在都不是孤立的。都会与其他物体发生一定的作用。绝对不受力的物体是不存在的。

由此看来。牛顿第一定律是个理想化的定律。但它有重要的现实意义。因为平衡的力作用在物体上。其作用效果相互抵消。相当于物体不受力的作用。所以，当物体受到平衡力的作用时，也一定遵守牛顿第一定律。

例1 看足球比赛的某同学突发奇想。如果在空中飞行的足球所受的一切外力突然消失，足球的运动情况将会是（ ）。

A.做匀速直线运动

B.停在空中静止不动

C.飞行路径不受影响

D.竖直下落

解析：足球在空中飞行。处于运动状态。如果此时足球所受的一切外力突然消失。这就满足了物体不受外力的条件。那么根据牛顿第一定律可知，足球将保持原来的速度继续做匀速直线运动。

答案：A

3.“静止状态或匀速直线运动状态”

（1）“或”，说明静止、匀速直线运动两种状态必居其一，不会同时存在。也就是说。物体在不受外力作用时。原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。

（2）静止状态或匀速直线运动状态也叫作平衡状态。根据牛顿第一定律可知。物体在不受力作用时处于平衡状态。物体如果受平衡力作用，也会保持平衡状态。即在平衡力作用下。原来运动的物体将保持匀速直线运动状态。原来静止的物体将保持静止状态。

（3）反过来，不管物体是处于静止状态还是匀速直线运动状态。物体均处于平衡状态，此时物体不受外力作用或受平衡力作用。

例2如图1所示。跳水运动员站在跳板上。若此时她受到的重力和支持力平衡。她将处于__状态：若此时运动员所受的一切力都消失。她将处于__状态。

解析：跳水运动员受到重力和支持力的作用。这两个力是一对平衡力，作用效果相互抵消。所以她将处于静止状态。若此时一切力都消失。根据牛顿第一定律。由于她原来静止。所以将继续保持静止状态。

答案：静止 静止

牛顿第一定律与惯性

物体之所以在不受力的作用时保持静止状态或匀速直线运动状态。是因为一切物体都具有惯性。惯性是物体保持原有运动状态不变的性质。所以。牛顿第一定律也叫作惯性定律。

惯性的大小与物体是否运动、运动速度的大小、是否受力都没有关系。惯性是物体本身的一种性质。其大小只与物体的质量有关。

例3 下列关于惯性的说法正确的是（ ）。

A.草坪上的足球滚动得越来越慢，是由于它的惯性越来越小

B.高速行驶的汽车即使紧急刹车也要滑行一段距离后才能停下来。这是因为速度越大惯性越大

C.跳远运动员助跑起跳，是为了利用他自身的惯性来提高成绩

D.推出去的铅球能在空中飞行。是因为铅球受到了惯性力的作用

解析：草坪上的足球滚动得越来越慢。是摩擦力改变了它的运动状态，惯性大小与速度没有关系。A错误：高速行驶的汽车即使紧急刹车也要滑行一段距离后才能停下来，是因为汽车有惯性。欲保持原来的运动状态，但是惯性的大小与速度无关。B错误：跳远运动员助跑起跳。由于惯性。他会保持起跳时的速度向前运动，可以提高成绩，C正确；推出去的铅球能在空中飞行。是因为铅球具有惯性，但惯性不是力。D错误。

答案：C

运动和力的关系

一个现象：在地面静止的箱子，推它就动起来。不推它就停下来。

对此现象的正确解释是：推力改变了箱子的运动状态。使它由静止变为运动：不推了。它就停下来是因为它受到了摩擦力的作用。是摩擦力改变了它的运动状态。

而以亚里士多德为代表的观点认为。力是使物体运动的原因，没有力的作用，物体就停止运动。运动需要力来维持。这是错误的。

通过牛顿第一定律的学习。我们认识到物体具有惯性。能保持原有运动状态不变。物体的运动不需要力来维持。运动和力的关系是：力是改变物体运动状态的原因。

例4 关于小车运动与受力的关系，下列说法正确的是（ ）。

A.静止的小车。推一下就动了，说明小车只有受力才能运动

B.小车受平衡力。一定处于静止状态

C.小车的运动状态改变。不一定受力

D.推一下小车后松手，它能继续运动，是由于小车具有惯性

解析：小车推一下就动了。是推力改变了它的运动状态。推一下小车后松手。它能继续运动。说明小车运动不是因为受了力。而是因为小车具有惯性，所以A错误，D正确：小车受平衡力作用。不一定处于静止状态。若原来小车是运动的，它会处于匀速直线运动状态。B错误：力是改变物体运动状态的原因。所以物体运动状态改变，一定受到了力的作用。C错误。