特等奖

初.226.牛顿第一定律（惯性定律）的一个新验证方法

南岸区二外  九年级  田高齐

【摘要】：用均匀小球按不同的初速度V₁,V₂分别沿介质毛巾表面，棉布表面，木板表面滚动做实验，由此得到小球滚动距离与介质摩擦系数关系的数学模型，此模型的解揭示了牛顿第一定律的正确性。

【关键词】：初速度，介质表面，摩擦系数，数学模型，模型的解。

一·引言

牛顿第一定律（惯性定律）指出：一切物体在没有受到力的作用时总保持静止或匀速直线运动状态。由于在生活中找不到具体实例，学习时对这一结论的正确性产生了怀疑。于是我在伽利略斜面实验的启发下，构造了一个新的实验，并得到了一个数学模型，这个数学模型的解，验证了牛顿第一定律的正确性。

二·实验过程

（一）.实验器材

1.标准的，质地均匀的小球×1（改进原实验小车车轴与车身的摩擦，减小误差）。

2.中间刻有光滑凹槽的不同倾斜度的斜面×2（避免原实验小球，小车偏离中心造成测量时的误差）。

3.带有凹槽的足够长度的毛巾表面×1（避免原实验小球，小车偏离中心造成测量时的误差）。

4.带有凹槽的足够长度的棉布表面×1（避免原实验小球，小车偏离中心造成测量时的误差）。

5.带有凹槽的足够长度的木板表面×1（避免原实验小球，小车偏离中心造成测量时的误差）。

6.足够长度的刻度尺，      图1所示

2）.将小球从斜面同一高度自然放下,分别记录在毛巾表面，棉布表面，木板表面滑出的距离.

                   （表1）

4）.将小球从斜面同一高度自然放下,分别记录在毛巾表面，棉布表面，木板表面滑出的距离.

                   （表2）

实验现象

平面越光滑小球滑行就越远。即表面摩擦力越小，小球滑行就越远。

三·数据整理

设小球沿1号斜面滑下时的初速度为V1，沿2号斜面滑下时的初速度为V2.经查表知小球沿介质木板面，毛巾表面，棉布表面，木板表面滚动的摩擦系数分别约为1.2，0.7，0.4. 现构造小球滚动的距离与介质摩擦系数的关系表如下：

                   (表3)

四·建立数学模型

取横坐标正向为摩擦系数增大的方向，纵坐标正方向为距离增大的方向。按表3描点并用平滑的曲线连接，分别得出曲线L1和L2：

五·模型分析与结果

模型Y=K/X中，当X增大，Y则减小。当X减小，Y则增大。特别当X=0时，

Y=∞.这就是说当物体沿没有摩擦力的介质表面运动时，物体将保持原来的速度永远匀速运动下去。当X≠0，K=0时，则Y=0，这就是说一切物体在没有受到力的作用时总将永远保持静止状态。综上，完全验证了牛顿第一定律的正确性。

点评：不迷信书本，年轻而勇敢的心敢于创新，这恰是思维的源泉！他的思维方法和科学精神非常值得我们学习。他已经踏着科学家的足迹迈出了第一步，是一颗学习物理的好苗子！