電子課文第三章-展示頁
2025-06-25 14:51本頁面
【正文】 義的：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力，叫做1N．即1N=1kg還用前面的實驗裝置．這次在兩個盤里放上相同數(shù)目的砝碼，使兩輛小車所受的拉力相同，而在一輛小車上加放砝碼，以增大質(zhì)量．重做實驗，我們看到，在相同的時間里，質(zhì)量小的那輛小車的位移大．測出位移和質(zhì)量，我們發(fā)現(xiàn)，小車通過的位移與它們的質(zhì)量成反比．這表示，小車的加速度與它們的質(zhì)量成反比．研究表明：在相同的力作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比．用數(shù)學(xué)公式表示就是牛頓第二定律 a∝F這個結(jié)論告訴我們，要使物體在短時間內(nèi)速度的改變很大，即加速度很大，就必須提供很大的作用力．比如，競賽用的小汽車，要求起動后幾秒鐘內(nèi)速度由零達到60m/s以上，它們都裝備功率很大的發(fā)動機，以提供大的牽引力．巨型噴氣客機要求起動后在短時間內(nèi)速度達到800km/h～900km/h，它們起飛的推力需達到幾十萬牛頓．加速度和質(zhì)量的關(guān)系 既然力是產(chǎn)生加速度的原因，那么，加速度和力存在著什么關(guān)系呢？實驗 牛頓第二定律 一個物體，如果它的速度的大小和方向都保持不變，我們就說，這個物體的運動狀態(tài)保持不變．如果這個物體的速度發(fā)生了改變，即速度的大小和（或）方向發(fā)生了改變，我們就說，這個物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變．牛頓第一定律告訴我們，物體如果沒有受到力的作用，物體的運動狀態(tài)不發(fā)生改變．由此可以知道，如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，必定要有力作用在物體上．列車出站時，在機車牽引力的作用下，由靜止開始運動，并且速度不斷增大；列車進站時，由于受到阻力的作用，速度不斷減小，最后停下來．拋出的手榴彈，射出的炮彈，由于受到重力的作用，速度的大小和方向都不斷發(fā)生改變，做曲線運動．可見，物體運動狀態(tài)的改變，是由于受到了力的作用，力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因．物體運動狀態(tài)發(fā)生改變時，物體具有加速度，所以，力是使物體產(chǎn)生加速度的原因．質(zhì)量是物體慣性大小的量度 物體運動狀態(tài)的改變我們可以用氣墊導(dǎo)軌近似地驗證上述結(jié)論．把物體放在一個水平導(dǎo)軌上，并設(shè)法使物體和導(dǎo)軌之間形成氣層，物體沿這種氣墊導(dǎo)軌運動時受到的阻力很小，推動一下物體，可以看到物體沿氣墊導(dǎo)軌的運動很接近勻速直線運動．牛頓第一定律 歷史的回顧 前一章我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運動，但是沒有進一步討論物體為什么會做這種或那種運動．要討論這個問題，必須知道運動和力的關(guān)系．在力學(xué)中，只研究物體怎樣運動而不涉及運動和力的關(guān)系的分科，叫做運動學(xué)；研究運動和力的關(guān)系的分科，叫做動力學(xué)．動力學(xué)知識在生產(chǎn)和科學(xué)研究中是很重要的．設(shè)計各種機器，控制交通工具的速度，研究天體運動，計算人造衛(wèi)星的軌道等等，都離不開動力學(xué)知識．動力學(xué)的奠基人是英國科學(xué)家牛頓．牛頓在1687年出版了他的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》．在這部著作中，牛頓提出了三條運動定律，這三條定律總稱為牛頓運動定律，是整個動力學(xué)的基礎(chǔ)．這一章我們要學(xué)習(xí)的就是牛頓運動定律．圖31是牛頓和他寫的著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書的扉頁．牛頓運動定律在此書中首次發(fā)表．電子課文●一電子課文●第三章 牛頓運動定律 牛頓第一定律 遠在兩千多年以前，人們已經(jīng)提出了運動和力的關(guān)系問題．可是直到伽利略和牛頓時代，才對這個問題給出了正確的答案．在17世紀(jì)前人們普遍認(rèn)為力是維持物體運動的原因．用力推車，車子才前進，停止用力，車子就要停下來．古希臘的哲學(xué)家亞里士多德（公元前384—前322）根據(jù)這類經(jīng)驗事實得出結(jié)論說：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來．在亞里士多德以后的兩千年內(nèi)，動力學(xué)一直沒有多大進展．直到17世紀(jì)，意大利著名物理學(xué)家伽利略才根據(jù)實驗指出，在水平面上運動的物體所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故．設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續(xù)運動下去．伽利略還根據(jù)下面的理想實驗進行推論．如圖32甲所示，讓小球沿一個斜面從靜止?jié)L下來，小球?qū)L上另一個斜面．如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨龋普撜f，如果減小第二個斜面的傾角（圖32乙），小球在這個斜面上達到原來的高度就要通過更長的路程．繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，使它最終成為水平面（圖32丙），小球就再也達不到原來的高度，而沿水平面以恒定速度持續(xù)運動下去．理想實驗是科學(xué)研究中的一種重要的方法，它把可靠事實和理論思維結(jié)合起來，可以深刻地揭示自然規(guī)律．伽利略的實驗雖然是想像中的實驗，但它是建立在可靠的事實基礎(chǔ)之上的．這類理想實驗以可靠的事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律．伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡兒（1596—1650）進一步補充和完善了伽利略的論點，他認(rèn)為：如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向．笛卡兒為發(fā)展動力學(xué)又邁出了重要的一步．電子課文●實驗 牛頓在伽利略等人的研究基礎(chǔ)上，并根據(jù)他自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力學(xué)的知識，提出了三條運動定律，其中第一條定律的內(nèi)容是：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止．這就是牛頓第一定律．物體的這種保持原來的勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性．牛頓第一定律又叫做慣性定律．當(dāng)汽車突然開動的時候，汽車?yán)锏某丝蜁蚝竺鎯A倒（圖33甲）．這是因為汽車已經(jīng)開始前進，乘客的下半身隨車前進，而上半身由于慣性還要保持靜止?fàn)顟B(tài)的緣故．當(dāng)汽車突然停止的時候，汽車?yán)锏某丝蜁蚯懊鎯A倒（圖33乙）．這是因為汽車已經(jīng)停
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