單元參:牛頓第一運動定律

 

一、牛頓第一運動定律

(一)牛頓第一運動定律又稱為『慣性定律』:

1.慣性定律的受力條件:當物體所受合力=0(物體不受力)

2.慣性定律的運動狀態:【靜者恆靜】,動者恆做【等速度運動】。

3.在生活中常見的維持【靜止慣性】的實例:

1)靜止的公車起動時車內的乘客有維持靜止的慣性而會向後傾

2)以竹竿迅速拍打棉被可使棉被表面的灰塵掉落。

4.在生活中常見的維持【運動慣性】的實例:

1)急駛的公車突然停止時車內的乘客有維持運動的慣性會向前傾

2)高擧鬆脫的鐵鎚迅速用力向地面敲擊木柄,即可使鐵鎚嵌緊。

3)人造衛星在太空中可以關閉推進器,仍可以維持等速度前進。

(二)伽利略的實驗:

1.義大利科學家伽利略是最早提出『慣性』觀念的科學家。

2.當鐵球由左側光滑斜面落下後,必上升至右側同一高度才會停止。若將右側斜面調整成水平面,則小球無法上升至同一高度,故將永不停止,恆做【等速度直線運動】(如圖一)所示。

 

二、慣性定律與運動狀態

(一)原為靜止的物體:

1.符合牛頓第一運動定律的物體,若原本為靜止的物體則其運動狀態恆保持靜止:(即速度=0),其速度與時間的關係圖V-t如圖二所示:

※圖中的速度曲線呈一直線且與時間橫軸重疊,代表物體保持靜止。

2.所謂「靜止」就是指物體位置不隨時間而改變,且物體的位置與時間的曲線呈水平直線,即物體速度為零。其關係圖(X-t圖)
如圖三所示:

說明:假設向東為正,則圖三中的物體靜止於原點東方3公尺處,且物體的位置不會隨著時間而改變。

()原為運動中的物體:

1.若運動中的物體符合牛頓第一運動定律的受力條件時,其運動狀態恆保持等速度直線運動:(即速度=定值,且運動的方向不變)。

2.等速度直線運動的物體其速度與時間的關係圖V-t如圖四所示:

3.凡是等速度運動的物體,其所受的合力=0,繪製成位置與時間的關係圖X-t如圖五所示:(位移的變化與時間的變化量成正比)。

4.若以運動方向向東為正,圖五代表在04秒內,物體的位置在每1秒內的位移為:向東移10公尺,亦即物體運動速度不隨時間而改變,其平均速度為每秒移動10公尺,運動的方向:向東。

5.圖五中的物體在04秒內的位移,等於10×440公尺,方向東方。

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