關(guān)于“牛頓第一定律”的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

◇ 山東 李金鳳

對(duì)于高中生來說,“牛頓第一定律”屬于高考物理的必考內(nèi)容,作為高中物理力學(xué)中的基礎(chǔ)定律,它也被視作其他力學(xué)定律推論的重要依據(jù).因此,掌握“牛頓第一定律”對(duì)于高中階段力學(xué)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)起著極為關(guān)鍵的作用.

1 “牛頓第一定律”概述

“牛頓第一定律”是人們通過生活中的各種現(xiàn)象得出的適用性結(jié)論,也就是物體在沒有受到外力的情況下,其總是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài),因此,在某些情況下也可以將其表述為“慣性定律”.所謂“慣性”,是指物體保持原有狀態(tài)的一種能力,物體原有狀態(tài)的打破需要通過施加外力來實(shí)現(xiàn),并且在某些情況下,對(duì)施加外力的大小還有一定的要求.

2 對(duì)于“牛頓第一定律”的認(rèn)識(shí)誤區(qū)

在以往物理教學(xué)過程中,由于學(xué)生對(duì)“牛頓第一定律”的認(rèn)識(shí)不足,導(dǎo)致其物理解題效率和正確率不高,下面通過舉例加以說明.

例1在高速行駛的汽車中,當(dāng)汽車急剎車時(shí),乘客會(huì)不由自主地向前傾,這就是慣性,如果汽車在高速行駛過程中為躲避車輛向左轉(zhuǎn)彎時(shí),乘客將朝著哪一個(gè)方向傾斜身體呢?

分析這里考查的是生活中較為常見的一種現(xiàn)象,在汽車高速行駛的過程中,乘客與車輛的運(yùn)動(dòng)方向、速度大小一致,此時(shí),汽車向左轉(zhuǎn)彎,由于人體未受到外力的作用,因此,在汽車向左轉(zhuǎn)向時(shí),人體依然保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,即相對(duì)于汽車來說人向右傾斜.

然而,有些學(xué)生認(rèn)為在汽車向左轉(zhuǎn)彎的過程中,身體并沒有完全意義上保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài),僅軀干部位會(huì)產(chǎn)生如此狀況,并不符合“牛頓第一定律”中所描述的現(xiàn)象.這里需要解釋的是,汽車向左轉(zhuǎn)彎時(shí),乘客身體與汽車接觸的位置會(huì)產(chǎn)生摩擦力,受外力作用的影響,人體某些部位的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,學(xué)生的疑問也就不難解釋了.

3 “牛頓第一定律”在生活中的應(yīng)用

在長期總結(jié)生活中各種現(xiàn)象的同時(shí),人們逐漸發(fā)現(xiàn)了其中蘊(yùn)含的物理知識(shí),進(jìn)而形成了物理學(xué)科.在物理學(xué)科快速發(fā)展的過程中,各種物理學(xué)理論在生活中得到了廣泛應(yīng)用,并能夠?qū)ι钪械囊恍┈F(xiàn)象加以解釋.

例2人在長時(shí)間蹲著、坐著的情況下,突然起身時(shí)為何會(huì)出現(xiàn)頭暈、眼前發(fā)黑的情況?請(qǐng)用“牛頓第一定律”加以解釋.

分析由于長時(shí)間保持蹲、坐的狀態(tài),人體內(nèi)的血液處于一種力學(xué)平衡狀態(tài),能夠滿足大腦供血的需要,此時(shí)人并沒有感覺到頭暈、眼黑.當(dāng)人突然站起之后,人體內(nèi)的血液受慣性影響無法適應(yīng)循環(huán)回路的增加,從而導(dǎo)致離心臟較遠(yuǎn)的腦部供血不足,繼而發(fā)生了頭暈、眼黑的現(xiàn)象.在一段時(shí)間之后,通過心臟持續(xù)性泵血,血液再次流經(jīng)大腦,頭暈、眼黑的現(xiàn)象將有所緩解.

例3一輛小車,車上放有一個(gè)盛滿水的水箱,水箱上蓋系有一個(gè)鐵球,水箱底部系有一個(gè)乒乓球,如圖1所示.此時(shí),車輛、鐵球、乒乓球均處于靜止?fàn)顟B(tài),在外力作用下,小車突然向右行駛,請(qǐng)分析此時(shí)水箱中鐵球和乒乓球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).

分析如圖1所示,在水箱中放有鐵球與乒乓球,在車輛突然向右行駛的情況下鐵球與乒乓球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將會(huì)受到影響,但是,對(duì)于鐵球來說,其質(zhì)量較大,慣性也就較大,保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力較強(qiáng).這里需要考慮的是乒乓球,在密閉的水箱中,質(zhì)量較小的乒乓球其慣性也較小,在小車向右運(yùn)動(dòng)的情況下,乒乓球?qū)⒃谒畨旱淖饔孟麓蚱圃羞\(yùn)動(dòng)狀態(tài),即隨著車輛向右運(yùn)動(dòng).

需要注意的是,“牛頓第一定律”內(nèi)容中的任何物體也包括液體,本題中的液體同樣具有慣性.

圖1

4 總結(jié)

在現(xiàn)實(shí)生活中,“牛頓第一定律”有著較為廣泛的應(yīng)用,在高中物理教學(xué)中,應(yīng)將理論與實(shí)際生活結(jié)合起來,促進(jìn)學(xué)生物理基礎(chǔ)理論知識(shí)體系的不斷完善和系統(tǒng)化,以及物理基礎(chǔ)理論知識(shí)和應(yīng)用實(shí)踐能力的不斷提升.