运动和力一、疑难分析

牛顿第一定律的内涵与意义

牛顿第一定律是实验、推理的产物。它反映了物体在不受外力作用时将保持原有运动状态不变这一基本规律；揭示了任何物体都具有保持原有运动状态不变的特性——即惯性，因此该定律也叫惯性定律；在历史上第一次既深刻又科学地阐明了力的涵义：力并不是维持物体运动的原因，力的真正作用是使受力物体发生形变；改变物体的运动状态，是使物体产生加速度的外部原因。

牛顿第二定律释义

①定律只适用于质点的运动情况。

②定律明确告诉我们：力决不是产生速度的原因，即力与速度间毫无因果关系。

③定律给予“质量”科学的定义：“在给定作用力下跟物体的加速度成反比的物理量”。体现了“质量是描写物体的属性的物理量”，即“质量是物体惯性大小的量度。”

④定律深刻阐明了外力和加速度之间存在着下列关系：一是数量关系，即在物体质量一定的前提下，加速度的大小与外力（或合外力）的大小成正比。二是方向关系，即加速度的方向与外力（或合外力）的方向始终一致。三是瞬时关系，即加速度与外力（或合外力）同时产生，同时变

化，同时消失。四是因果关系，即力是使物体产生加速度的原因，力是因，加速度是果。

惯性的概念

①惯性是任何物体都具有的固有属性。

②牛顿第一定律中所说的物体指质点，故惯性是质点的惯性，即仅指物体做平动的惯性。

③不同物体的惯性大小不同，而物体惯性的大小，是通过人们改变其运动状态的难易程度表现出来的。

④惯性是物质运动不灭的表现，存在于任何状态中。 4．从质量定义的不断深化中全面理解质量概念 “质量是量度物体所含物质多少的物理量”。这是较为通俗、直观的

提法，它较易被初学者所接受。

牛顿定律表明“质量是物体惯性大小的量度”，被称为惯性质量。其大小体现了物体平动状态改变的难易程度，它应用惯性秤来量度。

万有引力定律表明“质量是物体产生引力场和受引力场作用的能力大小的量度”，被称为引力质量。通常用天平、杆秤称量出来的质量，实际上就是引力质量。

令自由落体加速度g = G M地

R²地

，则物体的惯性质量在数值上等于物

体的引力质量。

质量不是恒定不变的，它与运动速度有关，其关系式为

m = m0 ，

式中 m 是物体的运动质量，m0 是静止质量，υ为运动速度，c 为光速。可见，

运动速度越大，其质量也越大，而对低速运动物体，由于υ<<c，则有 m≈ m0。

根据爱因斯坦的质能公式 E=mc2 可知：“质量可以作为物体所蕴藏的能量的量度”。

速度为零的物体一定处于受力平衡状态吗？

速度恒为零的物体是处于受力平衡状态。但若仅某一瞬时速度为零的物体，就不能认为它一定处于受力平衡状态中了。如竖直上抛运动在最高点速度为零，但受力却是不平衡的。

物体的速度很大，其所受的合外力也一定很大吗？

对同一物体而言，它所受合外力大小只能说明物体获得的加速度的大小，但加速度与速度却无此类因果关系可谈。如汽车以最大速度匀速直线行驶时，其所受合外力却为零。

物体的运动方向与所受合外力方向总是一致的吗？

运动方向指速度方向，而合外力方向只决定了加速度的方向，两者不是一回事，无关系可谈。如斜抛运动，其速度方向与合外力方向（即重力方向）始终是不一致的。

若物体运动速率不变，则其所受合外力一定为零吗？

若只是速率不变，但其速度方向有变化，则物体所受合外力就不为零。作匀速圆周运动的物体就是一个典型的速率不变，合外力不为零的例子。

同材料的等体积两球，一为实心，一为空心，从同一高度自由落下，
则下落时间与落地速度都相同吗？

由牛顿第二定律可知物体下落的加速度a = g −

f ，式中f为空气阻

力，它对于两球而言是相等的，则可知：实心球质量大，故加速度也大，下落时间短；而由υ = 2ah可知，落地速度也大。只有当空气阻力不计时，两者才相等。