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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。
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
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

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