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经典物理:牛顿第一定律与惯性有什么内在的联系呢?

2019-10-06来源:玟丽听我讲故事

我们知道,牛顿在物理学中有着重大的突出贡献,他也是人们公认的三大物理学家之一。他的理论,揭示了宏观世界中物体的运动本质,他发现的万有引力,为人类研究天体的运动规律提供了理论基础,进而使人们向太空阔步向前。

经典物理:牛顿第一定律与惯性有什么内在的联系呢?

在了解牛顿之前,我们还得从他的三大规律说起,在本文中,本人只讲述牛顿第一定律。在中学物理教科书中,牛顿第一定律又称为惯性定律,牛顿第一定律的概述为:一切物体总保持着匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

经典物理:牛顿第一定律与惯性有什么内在的联系呢?

对牛顿第一定律的解释如下:

第一:在宏观的物质世界里,物体的最初状态都处于平衡状态,即匀速直线运动或静止状态。换句话说,物体所受到的各个分力的合力大小为零。

第二:物体的运动不需要力来维持,这句话的理论基础就来自于伽利略的一个理想化的运动模型。即物体在没有动摩擦因素μ的存在下,物体将会以原来在不需要力的作用下,一直运动下去。伽利略的这套理想化的模型,打破了亚里士多德2000多年的定式,即物体的运动都需要力来维持。

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第三:揭示了力的本质,即力是改变物体运动状态的原因。

关于牛顿第一定律进一步的解释为,力是改变物体速度的标度,即物体的速度大小变,物体的运动状态也随之改变,物体速度的方向改变,则物体的运动状态也随之改变,物体的速度大小和方向同时改变时,物体的运动状态也发生了改变。也就是说,速度的大小与方向任一个量发生变化,则物体的状态就会改变。

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咱们再回过头来看,只看牛顿第一定律的前半句话,即物体保持原来匀速直线运动或静止的状态,就叫做惯性。

惯性是物体的固有属性,在生活中处处可以体现。例如:人们在坐公交车时,当公交车刚停止时,站在公交车上的人的上半身会不自觉的往前倾斜,公交车里的物品也会随之向前移动。不管是人或是物体,他们都具有惯性。因此,只要有质量的物体就有惯性。

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在生活中,我们发现,一个小孩拿起一瓶牛奶就显得很容易,而提起一箱牛奶就显得异常艰难。在这一过程中,小孩都想把处于静止状态的一瓶牛奶或一箱牛奶提起,而一瓶牛奶的静止状态易于改变为运动状态,而一箱牛奶的静止状态难于改变成运动状态。

也就是说,一箱牛奶的惯性要比一瓶牛奶的惯性大得多,根据物理学家的总结,物体的惯性跟物体的质量有很大的关系,物体的质量越大,其平衡越难打破,物体的惯性就越大,反之,物体的质量越小,其平衡状态越好打破,物体的惯性也就越小。因此,质量是物体惯性的量度。

经典物理:牛顿第一定律与惯性有什么内在的联系呢?

在生活中,物体的惯性就像一把双刃剑,既有好处也有坏处。例如,当一个运载电线杆石柱的大货车在突然刹车时,由于电线杆最初的速度与大货车基本保持一致,当大货车停止时,由于电线杆的质量较大,它的惯性较大,故而,即使车辆停止时,车上的电线杆在惯性的作用下会继续向前移动,从而将大货车的车头顶翻,进而给司机造成不可避免的损失。

经典物理:牛顿第一定律与惯性有什么内在的联系呢?

还有,利用物体惯性的例子还真不少,例如:在运动员跳远的过程中,运动员要想跳得更远,就必需在起跳之前活得更大的速度,利用自身的惯性在空中进行滑动,从而获得更高的成绩。

说一千道一万,牛顿第一定律只是揭示了宏观物体的运动规律,对于中学生而言只需明白,牛顿的第一定律只是为运动物体的加速度提供了理论基础,跟我们前面所说的加速度与时间变化量与速度变化量是有本质上区别的。

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