第一节 牛顿第一定律（教学课件）物理沪科版2020必修第一册

第四章 牛顿定律 主讲教师：XXX 第一节 牛顿第一定律 3 目录 01 伽利略的斜面理想实验 02 牛顿第一定律 我们在生活中常见到这样的现象：要使小车运动起来必须用力推或拉；停止用力后，小车就会慢慢停下来。通过观察这些现象，我们会直觉地认为物体的运动是推、拉等作用的结果。但人跳起来后，滑板依然由 A 位置向前运动到 D 位置。似乎在此过程中，滑板的运动并不需要力来维持。 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 2 000 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。 亚里士多德 伽利略 亚里士多德 公元前384～前322 牛顿 1643年-1727年 伽利略 1564年-1642年 笛卡尔 1596年-1650年 跨世纪之争 静止在地面上的冰壶，当人推它时，冰壶开始运动 当冰壶脱离运动员的作用时，冰壶没有立即停下，而是继续向前运动。 冰壶停下来的原因是摩擦力。如果没有摩擦力，运动物体会一直运动下去。 力推物动，符合亚里士多德观点 力撤物还动，违背亚里士多德观点 伽利略的斜面理想实验 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。 A B C D E v θ 伽利略理想光滑斜面实验 实验结论：力不是维持物体运动状态的原因 理想实验法： 以可靠事实为基础，经过思维抽象，把研究的事物理想化，以思维超越现实和科学技术,从而更深刻揭示了自然规律。 首先，“理想实验”是以实践为基础的。所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。 其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。 理想实验： 在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用。作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。 “理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 观察 猜想 实验 推理 结论 伽利略 1564-1642 爱因斯坦 1879-1955 “伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端。” 总结 笛卡儿(Descartes) 1596-1650 伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。他认为，如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向. 他还认为，这应该成为一个原理，是人类整个自然观的基石。 笛卡尔 牛顿第一定律 牛顿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》，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（Newton’s first law） 牛顿(Newton） 1643-1727 它就是动力学的第一条基本定律， 我们一起来学习吧！ 牛顿第一定律 内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律（Newton’s first law） 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。牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态，即物体不受任何力作用的状态。但由于不可能把一个物体孤立起来，完全不受力作用的物体实际上是不存在的。我们通常看到的匀速直线运动状态和静止状态都是物体受到平衡力作用的结果。 牛顿著作《自然哲学的数学原理》 不受外力 总保持匀速直线运动状态或静止状态 受外 力时 物体的运动状态发生改变 物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性 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 含义 牛顿第一定律的含义 (1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。 (2)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。 (3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。 牛顿第一定律理解：