Тест на тему Первый закон Ньютона

Тест по физике Тема: Первый закон Ньютона Класс: 10 Тип вопросов: Открытый вопрос Количество вопросов: 3 Вывод теста с ответами: Да

Вопрос 1 Объясните суть Первого закона Ньютона (закон инерции). Приведите по два конкретных примера из повседневной жизни: один пример, иллюстрирующий инерцию тела в состоянии покоя, и один пример, иллюстрирующий инерцию тела в движении.

Вопрос 2 Рассмотрите тело массой m на горизонтальной поверхности, где в отсутствие сопротивления воздуха и трения оно может двигаться без внешних сил. а) Что произойдет с телом, если на него не действует никакая сила? б) Что произойдет, если на него начнет действовать сила F, направленная вдоль направления движения, в течение некоторого времени t? в) Что произойдет после прекращения действия силы? Объясните через закон F = ma и понятие инерции.

Вопрос 3 Шар катится по гладкому столу с начальной скоростью v0. Появляется сила трения, направленная против движения, и продолжает действовать пока шар движется. Опишите, как изменяется скорость шарика во времени и почему это согласуется с первым законом Ньютона. Что произойдет, если трения не было вовсе?

Ответы (образец решений)

Ответ 1 Суть закона инерции: тело сохраняет состояние покоя или движение с постоянной скоростью вдоль прямой, если сумма внешних сил, действующих на него, равна нулю. Примеры инерции в повседневной жизни:

• Состояние покоя: книга на столе не начинает движение сама по себе без приложения силы; автомобиль стоит на месте, пока водитель не тронет педаль или не подтолкнет его.
• Состояние движения: когда поезд без тормозов движется по рельсам, пассажиры при резком торможении иногда тянут друг друга и их тела продолжают двигаться вперед; пассажир держится за поручни, чтобы не сместиться вперёд. Еще пример: салют в автобусе во время резкого торможения — внутренняя часть тела пытается сохранить скорость.

Ответ 2 а) Если на тело не действует никакая сила, то ускорение a = F/m = 0, следовательно скорость v остается постоянной (тело движется равномерно прямолинейно или остается в покое). б) Если на тело действует сила F вдоль направления движения в течение времени t, то ускорение равно a = F/m. За время t изменение скорости равно Δv = a t = (F/m) t, то есть скорость увеличивается (если F направлена в сторону движения) или уменьшается (если F направлена против движения). в) После прекращения действия силы F больше не действует (F = 0), следовательно ускорение становится нулём и скорость остается постоянной на том же значении, которое было в момент прекращения действия силы. Таким образом, при отсутствии других сил тело продолжает двигаться сConstant скоростью.

Ответ 3 Если трения нет, шар будет продолжать двигаться с той же скоростью v0 бесконечно (закон инерции: отсутствие внешних сил — постоянная скорость). При наличии трения сила трения направлена против движения и создаёт постоянное отрицательное ускорение a = -F_tr / m. Со временем скорость уменьшается по формуле v(t) = v0 + a t (для простого случая постоянного трения). Движение закончится, когда скорость станет нулевой, после чего шар остановится. Такой результат согласуется с первым законом Ньютона: пока суммарная внешняя сила не нулевая, скорость меняется; когда сумма сил становится нулевой, скорость не меняется.