内容正文:
第八章 运动和力
第1节 牛顿第一定律
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新课导入
如果我们站在沿水平方向运动的滑板车上不再蹬地,而是让车滑行,滑板车最终会停下来。日常生活中常常会见到这类现象。
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阻力对物体运动的影响
自古以来,就有很多人认为:如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤销,物体就会停止运动。然而,伽利略通过实验分析得出:物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了阻力。
到底哪个说法正确呢?下面我们通过实验来研究这个问题。
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实验探究
实验探究1:阻力对物体运动的影响
如图所示,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在木板上滑行的距离;去掉木板上的棉布,再次让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在木板上滑行的距离。
小车从高处滑下
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实验小结
由实验可以看出,去掉木板上的棉布,运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离变大。
设想一下,如果小车运动时不受阻力,小车是不是就不会停下了?
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牛顿第一定律
伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果物体受到的阻力为零,速度就不会减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。后来,英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括出一条重要的物理规律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。这就是著名的牛顿第一定律。
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牛顿第一定律
牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。我们周围的物体,都要受到力的作用,因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是,从该定律得出的一切推论,都经受住了实践的检验,因此,牛顿第一定律已成为公认的物理学基本定律之一。
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惯性
从牛顿第一定律可以知道,如果物体不受力的作用,原来静止的物体将一直保持静止状态;原来运动的物体将保持其速度一直运动下去。一切物体都有保持原有静止状态或匀速直线运动状态不变的性质,我们把这种性质叫做惯性(inertia)。
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惯性
如图所示,拨动簧片,把小球与支座之间的金属片弹出时,小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗?
行驶中的汽车突然刹车时,乘客身体会前倾;汽车突然开动时,乘客身体会向后仰。想想看,身体向前倾、向后仰的原因是什么?
小球的惯性
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惯性
金属片被弹出时,上面的金属球由于惯性要保持原来的静止状态,所以不会随金属片飞出。
汽车突然刹车时,乘客的脚已随车停止运动,而身体的上部要保持原来的运动状态,因此身体会前倾。同样的道理,当汽车突然开动时,乘客的脚已随车开始运动,而身体的上部要保持原来的静止状态,因此身体会向后仰。
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惯性
生活中,人们常常利用物体的惯性。例如跳远运动员快速助跑后,飞身一跃,利用自身的惯性,在空中继续前进,以提高成绩;锤子的锤头变松了,人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上(见右图)。这是因为锤柄突然停止时,锤头由于惯性会继续向下运动,这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。
利用惯性紧固锤头
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惯性
惯性有时也给人们带来危害,需要防范。例如,交通工具必须配备刹车系统,以免造成危险。
快速行驶的汽车,一旦发生碰撞,车身就停止运动,而乘客身体由于惯性会继续向前运动,在车内与车身撞击。安全气囊系统,一旦车辆发生严重撞击,气囊会自动充气弹出,使人不致撞到车身上。
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牛顿第一定律
内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。这就是著名的牛顿第一定律。
牛顿第一定律的理解:
(1)牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的,不可能用实验直接来验证。
(2)对任何物体都适用,不论是固体、液体还是气体都适用。
知识点一:牛顿第一定律
牛顿第一定律
(3)力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因。
(4)运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。
(5)静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)。
知识点一:牛顿第一定律
课堂练习
例题1:正在水平面上滚动的小球,如果它受到的外力同时消失,那么它将 ( )
A. 立即停下来
B. 慢慢停下来
C. 改变运动方向
D. 做匀速直线运动
D
知识点一:牛顿第一定律
课堂练习
【解析】 因为小球在运动,当小球所受的一切外力都消失时,小球将保持原来的速度做匀速直线运动。
课堂练习
例题2:人类发射的探测器已飞出太阳系,若发射的探测器所受外力全部消失,则探测器 ( )
A. 沿原路径返回地球
B. 沿原方向做减速直线运动
C. 沿原方向做匀速直线运动
D. 沿原方向做加速直线运动
C
知识点一:牛顿第