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第四章 运动和力的关系
第1节 牛顿第一定律
力和运动有着密不可分的关系。你知道物体运动遵循怎样的规律吗？
必须有力作用在物体上.物体才能运动.
力是维持物体运动的原因（没有力的作用，物体就不能运动）
亚里士多德关于力和运动的关系论断显然的片面的，但这一论述是和人们日常生活的感觉是相符的，因而流传了两千多年，直到伽利略作出了初步的纠正。伽利略是依据什么，才扭转了人们思想中根深蒂固的观念？
在初中物理中设计了这样的实验：小车同一高度滑下，到达底端的速度相等，然后在不同阻力的表面运动，根据其速度减慢（加速度）的不同，进而推理出如果物体不受外力，将保持匀速直线运动。那么这是伽利略设计的实验吗？
一、理想实验的魅力
伽利略认为，多数人和亚里士多德一样，认为力是维持物体运动的原因，其中将人们引入歧途的是摩擦，于是他大胆猜想，如果没有摩擦：
A
B
在如图所示的斜面A点释放小球，由于没有摩擦，也就没有能量 ，只有动能和重力势能的相互转化，所以小球在右侧所能达到的最大高度一定是在 点。
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
合理的外推，就是理想实验的方法，这一点在伽利略研究自由落体运动的实验中，就已经展示了它的魅力。
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，进行合理外推，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。
所以：理想实验是一种理想化的实验，是科学研究中的一种重要方法，在现实生活并不能实现。理想实验的结论是正确的，因为它是建立在可靠的科学事实基础上，并把实验结果合理外推到一种理想状态的科学方法。
例.古希腊哲学家亚里士多德通过观察生活中物体的运动，得出了“重的物体下落快，轻的物体下落慢”、“力是维持物体运动状态原因”两个结论。到了十六世纪，意大利物理学家伽利略创造性地设计了两个理想实验，驳斥了亚里士多德的观点。如图所示，两个实验中均有改变斜面的倾角的环节，下列说法正确的是（　　）
A．第一个实验可以解释重的物体比轻的
物体下落得快的原因
B．第二个实验中小球总能到达等高线
的位置
C．两个实验在倾角较小的情况，都能得到可靠的实验结果
D．两个实验均受到了阻力的影响，需在可靠的实验事实基础上逻辑推理得出结论
D
伽利略的理想实验，以其独特的魅力，揭示了力和运动的关系，但是为什么我们现在学习的知识没有叫伽利略定律呢？
伽利略理想实验的结论：小球不受摩擦力，小球就要一直运动下去。
这个结论还只是初步结论。
笛卡尔认为，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。
无论是亚里士多德，还是伽利略和笛卡儿，都没有提出力的概念。在伽利略和笛卡儿工作的基础上，在隔了一代人之后，英国科学家牛顿补充了静止状态，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”。
二、牛顿第一定律
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。
揭示了运动和力的关系
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
力和运动的关系
对定律的理解：
（１）一切物体：
表明该定律对任何物体都适用。
（２）没有受外力的作用：
是该定律成立的条件。
（3）或：
指一个物体只能处于一种状态，到底处于哪种状态，由原来的状态决定，原来静止就保持静止，原来运动就保持匀速直线运动状态
（4）牛顿第一定律不是由实验直接得到的，它是在实验的基础上经过推理得到的。
（5）牛顿第一定律揭示了物体都有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质——惯性。
(6)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。
(7)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。
太空实验——牛顿第一定律
例：下列对牛顿第一定律的理解正确的是（　　）
A．物体的速度越快越难以停下，所以物体的速度越快惯性越大
B．物体的加速度越大速度改变越快，所以加速度越大惯性越小
C．如果物体的运动状态不变，则物体可能不受外力
D．如果物体不受外力，物体的运动状态可能改変
C
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.
三、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；
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。
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。
巩固练习
1.春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动，这是关于惯性的最早记述。下列说法正确的是（　　）
A．“马力既竭”时马的惯性为0
B．“马力既竭”时车的惯性不变
C．马的拉力越大，车的惯性越大
D．马车速度越大，车的惯性越大
B
2.17世纪，意大利物理学家伽利略根据斜面实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，你认为下列说法正确的是（　　）
A．该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的
B．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律
C．该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论
D．该实验反映了“力是改变物体运动状态的原因”这一物理规律
BD
3.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（　　）
A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就容易改变
D
再见

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