牛顿第一定律:
1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2.意义:
(1)牛顿第一定律说明了物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止(所以说力不是维持物体运动的原因);牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律,它描述的只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体是不存在的,当物体所受合外力为零时,其效果跟不受外力作用时相同。因此,我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零”。
(2)定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”,揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
(3)定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,实际上是对力的定义,即力是改变物体运动状态的原因,并不是维持物体运动的原因,这一点要切实理解。
牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,指出了力的作用效果,明确了惯性的概念。
牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义。力是改变物体运动状态的原因,即改变速度的原因。物体在速度发生改变时,就有加速度。因此也可以说:力是使物体产生加速度的原因。不能认为力是维持物体运动(匀速直线运动)的原因,也不能认为有力就有运动,没有力就没有运动,更不能认为物体向一个方向运动一定受到那个方向的力的作用。
3.适用范围:
宏观世界中低速运动的物体,在惯性参考系中才适用。
知识拓展:
物体运动状态的变化
物体的运动状态即物体运动的快慢及运动的方向,是用速度来描述的,故物体运动状态的变化有以下三种情况:
(1)速度方向不变,只有大小改变;
(2)速度大小不变,只有方向改变;
(3)速度大小和方向都改变。
超重:
物体有向上的加速度(向上加速运动时或向下减速运动)称物体处于超重。处于超重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力mg,即FN=mg+ma。
超重和失重:
失重:
物体有向下的加速度(向下加速运动或向上减速运动)称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg,即FN=mg-ma。
完全失重:
当a=g时FN=0,物体处于完全失重。在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失,如单摆停止摆动,天平失效,液柱不再产生向下的压强等。
知识扩展:
1.实重和视重:
(1)实重:物体实际所受的重力。物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。
(2)视重:当物体在竖直方向有加速度时(即a
y≠ 0),物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力,此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重。
2.超重(失重)现象与物体重力变化的区别:
同一物体在地球上不同地理位置上的重力不同,纬度越高其重力越大,反之纬度越低其重力越小;同一纬度的同一物体离地面高度不同,重力亦不同,离地面越远其重力越小,反之离地面越近其重力越大。这种现象是由万有引力定律和地球自转等因素决定的。不能错误地认为这种现象就是所谓的“超重”或“失重” 现象。所谓“超重(失重)”是指当物体由于具有竖直向上(向下)的加速度,而使物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于(小于)物体所受重力的现象。这与物体的重力随所在位置的纬度(高度)变化而变化的现象是截然不同的。
力学中的基本物理量及单位:
(1)力学中的基本物理量是长度、质量、时间。
(2)国际单位制中的基本单位:长度,米(m);质量,千克(kg);时间,秒(s);电流,安(A);热力学温度,开(K);物质的量,摩(mol);发光强度,坎(cd)。
单位制:
(1)由基本单位和导出单位组成的单位系统叫做单位制。
(2)国际单位制(SI):国际计量大会制定的国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制。
单位制的应用:
问题中的已知量的单位都用国际单位制表示时,计算的结果也是用国际单位制表示的。因此,用国际单位制进行计算时,可以不必一写出各个已知量的单位,只在数字后面写出正确的单位就可以了。高中阶段进行物理量的计算时,一律采用围际单位制。
在进行计算或检查的过程中,如果发现所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果肯定是错误的。