4.1 牛顿第一定律 课件-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

牛顿第一定律 课前思考 古希腊哲学家亚里士多德在观察和直觉的基础上，根据经验和事实，思考了力与运动的关系。 他认为：如无外部推力，地球上所有的物体都会停下来静止不动；运动的物体若要继续运动必须有力维持。 亚里士多德的观点可归纳为：力是维持物体运动的原因。在此后近 2000 年的时间里，亚里士多德的观点得到了普遍的认同。直到 17 世纪初，伽利略对亚里士多德的这一观点提出了质疑。 如果你是伽利略，你会怎样对亚里士多德的观点进行批判？ 亚里士多德的观点 如果仅靠直观感觉来看待力与运动之间的关系，我们会觉得亚里士多德的观点似乎更符合日常经验。从他的视角看，对于静止的马车，若马不拉车，车就不动；对于运动的马车，马不继续拉车，车会停下来。 伽利略的理想实验 伽利略巧妙地设想了一个小球在两个斜面上运动的实验来推理。 让一个小球从一个斜面的顶端由静止向下运动，紧接着又冲上另一个对接的斜面。如果没有摩擦力，这个小球将达到跟原来同样的高度；如果减小对接斜面的倾斜度，小球仍会达到同一高度，但经过的路程会更长些。如果不断减小对接斜面的倾斜度，小球经过的路程就会越来越长。当把对接斜面变成水平面，这时既没有使小球加速的因素，也没有使它减速的因素，小球将以恒定的速度永远运动下去。 据此，伽利略认为，力不是维持运动的原因，它只是使物体加速或减速的原因。 笛卡儿的猜想 在此基础上， 法国哲学家和科学家笛卡儿把伽利略的结论推广到没有重力、摩擦力、空气阻力等更理想的情况，进一步完善了伽利略的观点。他提出：若没有其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动。 牛顿第一定律 牛顿(图 4-3)在伽利略等人研究的基础上，于 1687年发表了他的名著《自然哲学的数学原理》(图 4-4)，书中提出了关于运动规律的三个命题，后人在此基础上总结归 纳出了三条运动定律。其中，牛顿第一定律的表述为： 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。 牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，表明力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因；如果物体不受力的作用，其速度的大小和方向都将保持不变。 牛顿第一定律的意义 这就是牛顿第一定律。 物体保持匀速直线运动或静止状态的特性，叫做惯性。 牛顿第一定律又叫做惯性定律。牛顿第一定律是在大量事实的基础上，通过理想实验得到的。 它揭示了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因， 而是改变物体运动状态的原因。 惯性的大小 惯性是一切物体的固有属性，它时时处处伴随着我们。 生活经验告诉我们，在受到相同的作用力时，物体的质量越大，其运动状态越难改变，表明它的惯性也越大。 所以物体的惯性是有大小的，物体的质量就是惯性大小的量度。 思考与讨论 2013 年 6 月 20 日上午 10 时，我国首次实现了太空授课，美丽的女航天员王亚平微笑着面对全国几千万中小学生进行了51 分钟天地互动授课。“我是王亚平，本次授课由我来主讲。”随着这一句来自“天宫”的问候，中国首位太空老师王亚平轻轻一跃，向“天宫”一号舱内的摄像机镜头缓缓飘来。有史以来内容最神奇、教室最高远、观众最庞大的一课，开始了。 在实验演示之前，“神舟”十号指令长聂海胜首先做了一个“太空打坐”，只见聂海胜轻盈地在半空中盘起了腿，好似有神功，稳稳地悬在空中。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜能飘出很远。王亚平演示了质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜制作等有趣的太空物理现象，太空授课获得了圆满成功。 如何用本节课学过的知识解释上述现象？ 思考与讨论 思考与练习 通过牛顿第一定律的学习，几位同学在讨论惯性的概念时分别表达了下列说法。你是否认同这些说法，简述你的理由。 (1)运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。 (2)物体受力时，它的惯性会发生改变。 (3)惯性与物体运动的快慢无关。 思考与练习 伽利略设想了一个理想实验(图中两斜面底部均用一小段光滑圆弧连接)，得出力不是维持物体运动的原因： (1)减小右边斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。 (2)两个斜面对接，让静止的小球沿左边斜面滚下，小球将滚上右边另一个斜面。 (3)如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 (4)继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球就应沿水平面一直运动下去。将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列。在上述步骤中，哪些属于可靠的事实？哪些是理想化的推论？ 思考与练习 下列情形中，物体的运动状态发生变化的是 A. 小石块做自由落体运动 B. 小球在光滑水平面上做匀速直线运动 C. 汽车在转弯时速度的大小不变 D. 铅球被抛出以后的运动 思考与练习 对一些生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以分析。其中正确的是 A.“ 强弩之末，势不能穿鲁缟 ”，是因为强弩的惯性减小了 B.