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(共37张PPT)
第四章 运动和力的关系
第 1 节 牛顿第一定律
教学目标
1．知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论．
2．理解牛顿第一定律的内容及意义．
3．知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象．
在动力学知识基础上，我们才可以按我们的意愿设置交通工具的运行，研究天体的运动、发射卫星等等。
只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支，叫作运动学。
研究物体在力的作用下平衡规律的分支，叫作静力学。
研究运动和力的关系的分支，叫作动力学。
静止的足球受到脚的作用力运动起来
人推着小车在运动
飞行中的乒乓球在球拍的作用下，改变运动方向
情景引入
这些例子能让我们得出力与运动是什么关系？
问题1：如何使放在水平地面上的木箱运动起来？
用力推它
问题2：撤去推力之后，木箱的运动状态？
生活经验:力推物动，力撤物停。
力推物动
力撤物停
——生活经验
亚里士多德
（古希腊哲学家）
有外力作用时物体才能运动，物体运动需要力来维持。
亚里士多德观点
他的观点正确么？
观察冰壶的运动情况
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。
撤去推力之后，为什么冰壶最终还是会停下？
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
冰壶由静变为运动
运动员对冰壶有推力作用
撤去推力后，运动的冰壶受到摩擦力作用
冰壶由运动最终变为静止
力是改变物体运动状态的原因
伽利略是怎么验证他的观点的？
伽利略的观点
伽利略（17世纪意大利）
(1)让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲上”另一个斜面，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度；
(2)如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动距离更长；
(3)第二个斜面水平时，小球要到达原有高度将永远运动下去。
理想实验的魅力
伽利略斜面实验
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物体的运动不需要力来维持
合理外推：小球将会达到同一高度对接斜面倾角越小，运动距离越远对接斜面倾角为零，小球永远运动。
客观事实：小球从斜面的一侧某高处滚下，会滚上斜面另一侧，摩擦力越小，越接近原来的高度。
理想情况：摩擦力大小为零，小球将会达到同一高度。
爱因斯坦的评价：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的发现之 一，而且标志着物理的真正开端。
理想实验：是在真实的科学实验基础上，经过逻辑推理而进行的一种思维过程。它是科学研究的重要方法。
闪光的足迹
古希腊哲学家
亚里士多德
( 384-322 )
结合已有生活经验：力是维持物体运动的原因。
意大利伽利略(1564-1642)
法国笛卡尔(1596-1650)
英国牛顿(1643-1727)
力不是维持物体运动的原因；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。
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。
通过理想斜面实验推出：力不是维持物体运动的原因。
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。
2.含义：(1)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性，牛顿第一定律又叫惯性定律。
(2)揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因(力是产生加速度的原因)。
牛顿第一定律
牛顿第一定律是实验定律吗？可以通过实验来验证吗？
任何物体都和周围的物体有相互作用，不受力作用的物体是不存在的。所以，牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态。它是利用逻辑思维进行分析的产物，不可能用实验直接验证。实际物体合力为零时的运动效果与之相同。
例1.关于力和运动的关系，下列说法正确的是（ ）
A.力是维持物体运动的原因
B.只要有力作用在物体上，物体就一定运动
C.没有力作用在物体上，物体就慢慢停下来
D.物体运动状态改变时，一定受到了力的作用
D
典型例题
解释现象
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乘车时为什么要系安全带？
牛顿第一定律得知，物体都有要保持它们原有的匀速直线运动状态或静止状态。也就是说，它们都有抵抗运动状态变化“能力”，即都具有惯性。那么，怎样描述惯性的大小呢？
思考与讨论：
思考：为何“秋风”可以“扫落叶”，却不能“扫汽车”？
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.
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.
惯性与质量
3．惯性的大小
质量是物体惯性大小的量度．质量越大，惯性越大；质量越小，惯性越小；质量不变，惯性不变．
4．对质量的理解
(1)从物质的角度理解：质量为物体所含物质的多少．
(2)从惯性的角度理解：质量是决定物体惯性大小的唯一因素．
惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。
5. 惯性大小的意义：
物体保持原来状态“本领”的大小。惯性越大，保持原来状态“本领”越大，运动状态越难改变；惯性越小，保持原来状态的“本领”就越小，运动状态就容易改变.
1．惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，不能避免或克服。
(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．
2．惯性与力的关系
(1)惯性不是力。力是物体对物体的作用，必然要涉及两个物体，单独一个物体不会产生力的作用；每个物体都具有惯性．不需要两个物体的相互作用，惯性只有大小没有方向，惯性的大小只与物体的质量有关，而力的大小跟许多因素有关。因此不能把惯性说成是“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯性”，一般只能说“具有惯性”。
对惯性概念的理解及应用
(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因.力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．
(3)惯性和力是决定物体运动状态的两个必不可少的原因，惯性是永恒的主观内因，外力是即时的客观外因，内因通过外因表现出来，外因决定着内因的表现形式。
3．惯性与速度的关系
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质．
(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关．速度大的物体受力难停下来，意思是位移大(x大)时间长（t大），不是运动状态改变难（a小）。
为什么乒乓球用塑料做成空心球而拳击沙袋却要用重重的沙子来做呢？
常见的惯性现象
纸飞机离开手以后，还会继续飞行，这是为什么？
为什么汽车紧急刹车时，我们的身体会前倾？
把锤柄在固定的物体上撞几下，锤头就牢牢地套在锤柄上了。
跳远时利用助跑，使自己跳得更远。
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。
地面或相对于地面静止的物体都是惯性系。
牛顿第一定律不成立的参考系叫做非惯性系。
惯性参考系
例2.关于牛顿第一定律的说法中正确的是( )
A.物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态
B.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因
C.物体运动需要靠力来维持
D.牛顿第一定律反映物体不受外力作用时的运动规律，即始终处于匀速直线运动状态
解析：A、物体不受力或合力等于零时，才处于静止或匀速直线运动状态；B、保持原来运动状态的原因是物体具有惯性，运动状态改变的原因是因为物体受到力的作用；C、物体运动不需要力来维持；D、物体不受外力时，处于静止状态或匀速直线运动状态。
B
典型例题
例3.下列关于惯性的说法中，正确的是( )
A.物体只在静止时才具有惯性
B.物体运动速度越大，其惯性也越大
C.太空中的物体没有惯性
D.不论物体运动与否，受力与否物体都具有惯性
解析：惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来运动状态的一种性质，一切物体都具有惯性，与运动状态和所处位置无关，故ABC错误，D正确。
D
1.闪光的足迹：亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿
2.伽利略理想斜面实验：依据逻辑推理把实际实验理想化的方法
3.牛顿第一定律（惯性定律）：揭示力力和运动的关系
4.惯性大小的唯一量度是质量
课堂总结
1、关于伽利略实验，下列说法正确的是（ ）
A．完全是理想的，没有事实为基础；
B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的；
C．没有事实为基础，只有理想推理；
D．以上说法都不对；
B
跟踪练习
2、行驶的汽车在刹车后能静止，这是因为（ ）
A.汽车的惯性消失了
B.汽车的惯性小于汽车的阻力
C.阻力的作用改变了汽车的运动状态
D.汽车受到平衡力的作用而静止
C
3、下列现象中不能用惯性知识解释的是（ ）
A.跳远运动员的助跑速度越大，跳远成绩往往越好
B.用力将物体抛出去，物体最终要落到地面上
C.子弹离开枪口后，仍能继续高速向前飞行
D.古代打仗时，使用绊马索能将敌方飞奔的马绊倒
B
4、火车在长直轨道上匀速行驶,门前紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回原处的原因是（ ）
A.人跳起后,车厢内空气给他以向前的推力,带着他随同火车一起向前运动
B.人跳起瞬间,车厢地板给他一向前推力,推动他随同火车一起向前运动
C.人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后的距离的不明显
D.人跳起后直到落地,在水平方向上始终和车具有相同的速度
D

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