关于“牛顿第一定律”的几点认识

◇ 山东 李金凤

对于高中生来说,“牛顿第一定律”属于高考物理的必考内容,作为高中物理力学中的基础定律,它也被视作其他力学定律推论的重要依据.因此,掌握“牛顿第一定律”对于高中阶段力学相关知识的学习起着极为关键的作用.

1 “牛顿第一定律”概述

“牛顿第一定律”是人们通过生活中的各种现象得出的适用性结论,也就是物体在没有受到外力的情况下,其总是保持匀速直线运动或静止状态,因此,在某些情况下也可以将其表述为“惯性定律”.所谓“惯性”,是指物体保持原有状态的一种能力,物体原有状态的打破需要通过施加外力来实现,并且在某些情况下,对施加外力的大小还有一定的要求.

2 对于“牛顿第一定律”的认识误区

在以往物理教学过程中,由于学生对“牛顿第一定律”的认识不足,导致其物理解题效率和正确率不高,下面通过举例加以说明.

例1在高速行驶的汽车中,当汽车急刹车时,乘客会不由自主地向前倾,这就是惯性,如果汽车在高速行驶过程中为躲避车辆向左转弯时,乘客将朝着哪一个方向倾斜身体呢?

分析这里考查的是生活中较为常见的一种现象,在汽车高速行驶的过程中,乘客与车辆的运动方向、速度大小一致,此时,汽车向左转弯,由于人体未受到外力的作用,因此,在汽车向左转向时,人体依然保持原有运动状态不变,即相对于汽车来说人向右倾斜.

然而,有些学生认为在汽车向左转弯的过程中,身体并没有完全意义上保持原有运动状态,仅躯干部位会产生如此状况,并不符合“牛顿第一定律”中所描述的现象.这里需要解释的是,汽车向左转弯时,乘客身体与汽车接触的位置会产生摩擦力,受外力作用的影响,人体某些部位的运动状态发生改变,学生的疑问也就不难解释了.

3 “牛顿第一定律”在生活中的应用

在长期总结生活中各种现象的同时,人们逐渐发现了其中蕴含的物理知识,进而形成了物理学科.在物理学科快速发展的过程中,各种物理学理论在生活中得到了广泛应用,并能够对生活中的一些现象加以解释.

例2人在长时间蹲着、坐着的情况下,突然起身时为何会出现头晕、眼前发黑的情况?请用“牛顿第一定律”加以解释.

分析由于长时间保持蹲、坐的状态,人体内的血液处于一种力学平衡状态,能够满足大脑供血的需要,此时人并没有感觉到头晕、眼黑.当人突然站起之后,人体内的血液受惯性影响无法适应循环回路的增加,从而导致离心脏较远的脑部供血不足,继而发生了头晕、眼黑的现象.在一段时间之后,通过心脏持续性泵血,血液再次流经大脑,头晕、眼黑的现象将有所缓解.

例3一辆小车,车上放有一个盛满水的水箱,水箱上盖系有一个铁球,水箱底部系有一个乒乓球,如图1所示.此时,车辆、铁球、乒乓球均处于静止状态,在外力作用下,小车突然向右行驶,请分析此时水箱中铁球和乒乓球的运动状态.

分析如图1所示,在水箱中放有铁球与乒乓球,在车辆突然向右行驶的情况下铁球与乒乓球的运动状态将会受到影响,但是,对于铁球来说,其质量较大,惯性也就较大,保持原有运动状态的能力较强.这里需要考虑的是乒乓球,在密闭的水箱中,质量较小的乒乓球其惯性也较小,在小车向右运动的情况下,乒乓球将在水压的作用下打破原有运动状态,即随着车辆向右运动.

需要注意的是,“牛顿第一定律”内容中的任何物体也包括液体,本题中的液体同样具有惯性.

图1

4 总结

在现实生活中,“牛顿第一定律”有着较为广泛的应用,在高中物理教学中,应将理论与实际生活结合起来,促进学生物理基础理论知识体系的不断完善和系统化,以及物理基础理论知识和应用实践能力的不断提升.