關于“牛頓第一定律”的幾點認識

◇ 山東 李金鳳

對于高中生來說,“牛頓第一定律”屬于高考物理的必考內(nèi)容,作為高中物理力學中的基礎定律,它也被視作其他力學定律推論的重要依據(jù).因此,掌握“牛頓第一定律”對于高中階段力學相關知識的學習起著極為關鍵的作用.

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動或靜止狀態(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現(xiàn),并且在某些情況下,對施加外力的大小還有一定的要求.

2 對于“牛頓第一定律”的認識誤區(qū)

在以往物理教學過程中,由于學生對“牛頓第一定律”的認識不足,導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,當汽車急剎車時,乘客會不由自主地向前傾,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,乘客將朝著哪一個方向傾斜身體呢?

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,乘客與車輛的運動方向、速度大小一致,此時,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,人體依然保持原有運動狀態(tài)不變,即相對于汽車來說人向右傾斜.

然而,有些學生認為在汽車向左轉(zhuǎn)彎的過程中,身體并沒有完全意義上保持原有運動狀態(tài),僅軀干部位會產(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,乘客身體與汽車接觸的位置會產(chǎn)生摩擦力,受外力作用的影響,人體某些部位的運動狀態(tài)發(fā)生改變,學生的疑問也就不難解釋了.

3 “牛頓第一定律”在生活中的應用

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

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

分析由于長時間保持蹲、坐的狀態(tài),人體內(nèi)的血液處于一種力學平衡狀態(tài),能夠滿足大腦供血的需要,此時人并沒有感覺到頭暈、眼黑.當人突然站起之后,人體內(nèi)的血液受慣性影響無法適應循環(huán)回路的增加,從而導致離心臟較遠的腦部供血不足,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,車上放有一個盛滿水的水箱,水箱上蓋系有一個鐵球,水箱底部系有一個乒乓球,如圖1所示.此時,車輛、鐵球、乒乓球均處于靜止狀態(tài),在外力作用下,小車突然向右行駛,請分析此時水箱中鐵球和乒乓球的運動狀態(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動狀態(tài)將會受到影響,但是,對于鐵球來說,其質(zhì)量較大,慣性也就較大,保持原有運動狀態(tài)的能力較強.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,在小車向右運動的情況下,乒乓球?qū)⒃谒畨旱淖饔孟麓蚱圃羞\動狀態(tài),即隨著車輛向右運動.

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

在現(xiàn)實生活中,“牛頓第一定律”有著較為廣泛的應用,在高中物理教學中,應將理論與實際生活結合起來,促進學生物理基礎理論知識體系的不斷完善和系統(tǒng)化,以及物理基礎理論知識和應用實踐能力的不斷提升.