4.1 牛顿第一定律 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章 运动和力的关系 第1节 牛顿第一定律 【学习目标】 1、知道牛顿第一定律的内容与意义，并能对运动和力的关系有较为深刻的理解。 2、理解惯性的内涵，能通过实例说明质量是物体惯性大小的唯一量度。 3、了解牛顿第一定律的发现过程。 4、了解伽利略的理想实验和相应的推理过程，领会实验加推理的科学研究方法。 运动学 第三章研究的是物体的受力 力学 第一、二章研究的是物体的运动 动力学 运动和力之间有什么关系呢？ 要使一个物体运动，必须推它或着拉它。 自行车要前进，也必须用力 生活经验:力推物动，力撤物停。 车不推不走，球不踢不动，生活经验告诉我们物体运动似乎需要力来维持。 探索历程 亚里士多德提出观点： 必须有力作用在物体上，物体才能运动； 没有力的作用，物体就要静止在一个地方。 （即力是维持物体运动的原因） 亚里士多德 （古希腊哲学家） 这种观点正确吗？ 理想实验的魅力 伽利略 伽利略认为：将人们引入歧途的是摩擦。若没有摩擦，球将永远运动下去。由此可以证明力不是维持物体运动的原因。 如何才能证明伽利略的猜想是正确的呢？ 一、理想实验的魅力 A B C D E v θ 若没有摩擦阻力影响，物体将在水平面上永远运动下去 该实验就是著名的伽利略理想斜面实验：它是一种科学研究的方法 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 伽利略的观点： 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： 如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动,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。 在伽利略和笛卡儿工作的基础上，在隔了一代人之后，英国科学家牛顿提出了动力学的第一条基本定律： 牛顿(Newton） 1643-1727 “我之所以看得比别人远,是因为我站在巨人的肩上” 1.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。 揭示了运动和力的关系 二、牛顿第一定律 2.运动状态变化的三种情况： （1）速度的方向不变，只有大小改变。 （2）速度的大小不变，只有方向改变。 （3）速度的大小和方向同时发生改变。 Mo (M) - 3.对牛顿第一定律的理解 （1）明确了惯性的概念。 牛顿第一定律的前半句话：“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 （2）揭示了力和运动的关系 牛顿第一定律的后半句话：“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。 （3）反映了物体不受外力时的运动状态。匀速直线运动或静止（即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止）。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的。 （4）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。 （5）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。 2. 一切物体都具有惯性。 惯性是物体的固有性质, 牛顿第一定律又叫惯性定律。 1. 惯性: 物体有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫惯性。 3．惯性的大小：质量是物体惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大； 惯性越大，物体保持原来状态“本领”越大，运动状态越难改变；反之，运动状态就越容易改变。 三、惯性与质量 (1)惯性不是力，惯性与物体的受力情况无关。 (2)惯性与物体是否有速度及速度的大小均无关。 (3)惯性的“两个表现” ①不受外力的条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态。 ②在受力条件下，惯性表现出运动状态改变的难易程度，惯性越大，物体运动状态越难改变。 (4)惯性不是惯性定律。 4．对惯性的理解 19 想一想：为什么让摆动的大沙袋停下来就比让摆动的小球停下来费力得多。 生活中“惯性”体现在哪里？ 不受力：表现为保持原来的运动状态 受力：表现为运动状态改变的难易程度 想一想：开车为什么要系安全带 牛顿第一定律是否成立与选择什么参考系有关。如果在一个参考系中，一个不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系。以加速运动的纸为参考系，牛顿第一定律并不成立，这样的参考系叫作非惯性系。 D B C 例1、　如图所示的伽利略理想斜面实验:如果没有摩擦,一个钢珠从斜面的某一高度静