牛顿第一定律高中时候学的(中学生科普文系列)

嘿,有两个问题给爱滑滑板的你。

1. 为什么静止的滑板会倾向于保持静止?Why does a stationary skater tend to remain stationary?(比如你的滑板静静待在那,你不去理它,不要推它,它会乖乖地保持静止)

2. 为什么滑动的滑板会倾向于继续滑动? Why does a moving skater tend to continue moving?(当你的滑板在向前滑动,如果不给它外力,它会继续向前滑动)

牛顿第一定律高中时候学的(中学生科普文系列)(1)

图片来自网络

为什么静止的滑板会倾向于保持静止?

简单来讲,静止的物体趋向于保持静止。你的滑板乖乖地在你房间保持静止,这种现象就叫惯性Inertia)。我们宇宙中的物体都遵循惯性。

因为有惯性,我们可以用锋利的刀快速水平切开放在桌上的苹果。苹果不是固定的,但我们仍然可以切开。这是因为静止的苹果倾向于保持静止。惯性确保它在刀片切割的时候不会移动。如果你的刀够快,划过去后,苹果仍然是静止地待在桌上,只是已经成了两半(恭喜你剑法已练成)。

很多厨房小工具也是利用惯性来处理食物的。比如食品处理器利用快速旋转的刀片切碎静止的洋葱,搅拌机碎冰等等。

回到滑板的问题。由于惯性,静止的滑板总是倾向于保持静止,这是所有物体遵循的自然法则。因此静止地站在你的滑板上并不奇怪,你不会在没有外力的影响下无故地朝某个方向快速移动。

为什么滑动的滑板会倾向于继续滑动?

运动的物体趋向于继续运动。 如果不给一个外力停止滑动的滑板,那滑板会继续移动。这种行为实际上是惯性的另一种表现。这是物体的运动法则。

所以,完整的惯性概念包括:

1. 静止的物体趋向于保持静止

An object at rest tends to remain at rest

2. 运动的物体趋向于保持运动

An object in motion tends to remain in motion

自测题: 是谁杀死了这根香蕉?(第二种惯性的演示,检验运动物体的惯性)

我把一根香蕉扔向在空中的一把利刃上,香蕉被切成了两截。当香蕉碰到刀时,我的手没有接触香蕉。所以如果事后有人问,是谁杀死了香蕉?不是我,警官,是香蕉自己自杀的。因为香蕉作为一个运动的物体,它会倾向于保持运动。这是运动物体的惯性。一个运动的物体倾向于保持运动,即使它遇到锋利的刀刃,仍继续向前。当一个物体不受外力时,它遵守惯性的运动是非常简单的,它将沿直线保持恒定速度运动。其实这个定义也包括静止物体,因为一个静止的物体只是匀速运动物体的一个特例,它是恒定速度为零的运动物体。

到这里,可以给出一个没有物理术语的惯性概念,即牛顿第一定律的白话描述。

牛顿第一定律 Newton’s First Law of Motion

一个不受外部影响的物体,将沿着直线运动,在相同的时间经过相同的距离

An object that is free of external influences moves in a straight line and covers equal distances in equal times.

如上所说,滑板的滑行运动很好地证实了牛顿第一定律。

我们可以用牛顿第一定律判断一个物体是否受到外部影响: 如果一个物体没有沿直线运动或者没有在相同的时间经过相同的距离,那它就不遵守牛顿第一定律,所以它受到了外部影响。比如,我滑滑板撞到了电线杆,那我就不遵守牛顿第一定律,因为电线杆影响了我的运动。

最后,阅读理解题来了,你学会了如何判断物体是否遵循牛顿第一定律吗?

Which one of the following skaters is moving according to Newton's first law of motion?

A. A skater who is moving straight toward a flagpole and speeding up.

B. A skater who is moving straight forward and slowing down.

C. A skater who is moving in a circle at a steady speed.

D. A skater who is experiencing zero force.

答案为D,一个向北滑动的滑板者由于惯性,没有外界影响下,保持恒定速度直线向北运动,相同的时间经过相同的距离,遵循牛顿第一定律。用排除法也可以,A. B. 速度有变化(speed up and slow down); C. 不是直线运动(move in a circle)。因此选D。

The end.

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