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第八章 运动和力
第1节 牛顿第一定律
素养目标
1.理解牛顿第一定律的内容，知道物体的运动不需要力来维持；建立惯性的概念，认识惯性是物体的固有属性。
2.通过实验和推理，培养逻辑思维能力，理解理想实验的科学方法；能运用牛顿第一定律和惯性知识解释生活中的相关现象。
3.经历 “阻力对物体运动的影响” 实验，培养设计实验、进行实验、收集证据和分析论证的能力；体会控制变量法和科学推理法在物理研究中的应用
4.在实验探究中，培养实事求是的科学态度，尊重实验事实；认识到物理规律在生活和生产中的重要应用，增强对科学的热爱。
高速列车启动后，在牵引力的作用下逐渐加速，随居在一段平直的轨道上做匀速直线运动。当列车准备进站时，又会在阻力的作用下逐渐减速，最后停靠在站台上。
运动和力之间有什么关系呢 从两千多年前的亚里士多德，到16世纪末的伽利略，以及后来的笛卡儿、牛顿等杰
出的科学
家，对运
动和力的
关系进行
了一系列的研究。
一、创设情景，引入新课
玩滑板车时，滑板车运动一段时间后会停下来，再次蹬地，滑板车又会继续运动下去。你认为运动需要力来维持吗
滑板车的运动
二、阻力对物体运动的影响
1. 两种观点
物体的运动
不需要力来维持
力是维持物体
运动的原因
孰
是
孰
非
？
观点
拉小车，小车走；不拉小车，它就停下来。
只有不断地给足球施加力，它才会一直运动，不然就会停下来
地面上物体的"自然本性"是静止的，要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力；不受力而能够一直运动的物体是不存在的。
小车开始运动是因为受到拉力，不拉之后停下来，是因为受到阻力
足球开始运动是因为受到人踢球的力，最后在地面停下来是因为受到地面的阻力
物体的运动并不需要力来维持，运动物体如果不受其他力的作用，将会一直运动下去。
2. 演示实验：阻力对物体运动的影响
让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。
【实验器材】
小车、斜面、毛巾、棉布、长木板、刻度尺等。
【设计实验】
【进行实验与收集证据】
（1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。
（2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。
（3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。
【实验记录表】
【分析论证】
对物体运动的阻碍程度反映物体所受 的大小。
小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到了 的
作用。小车受到的 越小，小车滑行的距离越 ，速度减小得越 。
对上述实验结论进一步推理得出：
如果运动的物体受到的阻力为0，速度就 减小，物体将以 的速度 运动下去。由此可以说明伽利略的说法是 的，即物体的运动 力来维持。
阻力
阻力
阻力
大
慢
不会
恒定不变
正确
不需要
永远
【实验结论】
运动物体受到的阻力越小，速度减小得越 ，运动得越 。如果运动的物体受到的阻力为0，速度就 减小，物体将以恒定 的速度 运动下去。
慢
远
不会
永远
不变
观看视频演示——《探究阻力对物体运动的影响 》
【交流讨论】
实验用到了哪一些方法？
①控制变量法：
控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，使小车到斜面底端时具有相同的初速度；
③科学推理法：
若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。
②转换法：
通过小车在水平面上滑行距离的长短来间接判断小车所受阻力大小；
请分析小车的受力情况。
小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。
本实验为什么选用小车而不选用木块？
相同条件下，小车受到的阻力较小，实验现象较明显。
三、牛顿第一定律
G
F支
f
1. 牛顿第一定律的建立过程
（1）伽利略及其思想实验
1632年意大利物理学家伽利略做了著名的斜面实验。
（2）笛卡尔观点
1644年法国物理学家笛卡儿补充了伽利略的结论，提出：
如果运动物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永
远沿原来的方向做匀速运动。
（3）牛顿
1687年物理学家牛顿分析类似实验，总结伽利略等人的研究成果，得出牛顿第一定律。
2. 牛顿第一定律
（1）内容：(请你准确的表述牛 顿第一定律 的内容)
一切物体总保持 运动状态或 状态，除非作用在它上面的力迫使它 这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。
匀速直线
静止
改变
②“没有受到力的作用”是指定律成立的 。“没有受到力的作用”包含两层意思：
（2）对牛顿第一定律的理解
①“一切物体”说明该定律对所有物体都是 适用的。
一是该物体 任何外力的作用，这是一种很理想化的情况，实际上是
的；
二是该物体所受力的 为零，它的作用效果可以等效为 任何外力作用时的作用效果。
普遍
条件
不受
不存在
合力
不受
③ “或”指两种状态必居其一， 同时存在。
④牛顿第一定律 实验定律， 在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括出来的。
⑤牛顿第一定律说明了力和运动的关系
改变物体运动状态的原因。若不受力，则运动状态 改变；反之，如果物体的运动状态发生了改变，则
受到了力的作用。
请解释课前提问：
玩滑板车时，滑板车运动一段时间后会停下来，再次蹬地，滑板车又会继续运动下去。你认为运动需要力来维持吗
力 维持物体运动的原因，
不能
不是
而是
不是
而是
不
一定
运动的滑板车如果不受阻力，根据牛顿第一定律，滑板车在水平地面上将保持原有的运动状态一直运动下去。
实际上滑板车始终会受到阻力，导致它的运动越来越慢，即运动状态不断改变。物体运动状态之所以发生了改变，就是因为物体受到了力的作用。
四、惯性
1. 惯性现象
（1）刹车前倾
我们站在行驶的汽车中，当急刹车时，会往前倒。
（2）鸡蛋落杯
如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板
上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。
（3）投球
运动员在投（踢）球时，当把球投出后，球仍然继续向前飞。
2. 惯性
（1）惯性
物体不受力的作用时，为什么会保持原来的静止状态或运动状态呢？
原来，这是物体固有的一种性质。
物体保持原来 运动状态或
状态的性质，我们把这种性质叫作惯性。
牛顿第一定律又被称为 定律。
匀速直线
静止
惯性
想想议议：
1). 如图 所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这个现象的原因吗？
静止的小球没有受到击打的力的作用，有保持原有静止状态的性质，所以没有随金属片飞出，又由于重力的方向竖直向下，故小球落入支座上的凹槽中。
2). 行驶中的汽车突然刹车时，乘客的身体会向前倾；汽车突然开动时，乘客的身体会向后仰。
想一想，身体向前倾、向后仰的原因是什么？
当汽车刹车时，乘客的脚部与车厢接触停止运动，但是身体的上部分由于惯性要保持原来的运动状态，所以会向前倾。
同样的道理，当汽车突然开动时，乘客的脚已随车开始运动，而身体的上部由于惯性要保持原来静止的状态，因此身体会向后仰。
（2）理解惯性
①惯性的普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性。
②惯性大小的决定因素：惯性的大小由物体的质量决定，质量越大，
惯性越大。与物体的形状、运动状态、位置、受力情况等无关。
③惯性与牛顿第一定律的区别
惯性是物体本身的一种 ，而牛顿第一定律是物体 受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有 ，牛顿第一定律只有物体 受力时才成立。
3. 利用惯性解释有关现象
（1）实例分析
①跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？
属性
不
惯性
不
跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。
②投球
运动员在投（踢）球时，当把球投出后，球仍然继续向前飞。
当把球投出后，球离开手时，仍要保持它原来的运动状态（离开手时的速度和方向），所以会继续向前飞。
4. 惯性的利用
（1）跳远
跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩。
（2）锤头变紧
锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。
（3）投掷
这些现象的共同特点是增加了物体脱离手时的运动速度，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越远。
投铁饼
掷铅球
投标枪
投篮
5. 惯性的危害和防范
（1）交通事故与惯性
交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。行驶的车辆在遇到紧急情况下刹不住车，最主要的还是由于惯性，汽车刹车后，即使轮子不转了，但是由于惯性，汽车还会向前滑动一段距离，如果此时前面有车子离得太近，就会发生交通事故。
（2）防范措施
交通法规定：车辆必须安装安全气囊；乘坐交通工具时，要系安全带；车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离。
实验演示——《惯性现象》
例：下列关于惯性的说法中，正确的是（　　）
A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
B．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性就被克服了
C．质量越大的物体惯性越大
D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况有关
C
6.区分惯性与力
惯性是物体自身的一种性质；与外界条件无关
惯性只有大小，只与质量有关
保持物体运动状态不变
应说“由于惯性”“具有惯性”
，不能说“惯性力”“受到惯性” 等
力是物体对物体的相互作用，一个物体不会产生力
力有大小、方向和作用点
改变物体的运动状态
应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等
课堂总结（1）
牛
顿
第
一
定
律
阻力对
运动的
影响
牛顿第
一定律
惯
性
运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。如果运动的物体受到的阻力为0，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
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运动状态。
②力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。
③建立过程：在经验事实的基础上，通过科学推理得出。
①惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这种性质叫作惯性。
②惯性是物体本身的一种属性。一切物体在任何情况下
都具有惯性。物体的质量越大，惯性越大。
③会解释惯性现象；会利用惯性、会防范惯性带来的危害。
课堂总结（2）
1.如图所示，用力击打一摞棋子中间的一个，该棋子飞出，而上面的棋子落下。你能解释这是为什么吗？
课堂练习：
击打棋子前，棋子是静止的。击打其中一个棋子后，这一棋子因受击打力而飞出，上面的棋子由于惯性保持原来的静止状态，不会飞出，但因重力的作用而落下。
A．篮球在上升过程中惯性变小
B．篮球落向地面是由于篮球具有惯性
C．篮球能继续向前运动，是因为受到惯性力的作用
D．篮球在上升、下降过程中，惯性大小不变
2. 打篮球是大家喜爱的体育运动。如图所示是向空中斜抛出去的篮球的运动轨迹，忽略空气阻力，下列说法中正确的是（　　）
D
他们的说法都不对。
物体受力后，运动状态要发生变化，不可能保持匀速直线运动状态或静止状态。如果物体没有受力，根据牛顿第一定律，物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。换言之，物体不受力时，就可以处于匀速直线运动状态，也可以处于静止状态。
3.同学们在一起讨论运动和力的关系。甲同学认为，一切物体只有受力才能保持匀速直线运动，不受力总是静止的；乙同学认为，一切物体只有受力才能保持静止状态，不受力总是做匀速直线运动。他们的说法对吗？为什么？
王亚平抛出冰墩墩后，因冰墩墩处于失重状态，所以可以认为它所处于理想状态——不受任何力的作用，根据牛顿第一定律可知，它将沿原方向匀速运动，故D符合题意，ABC不符合题意。
4. 2022年3月23日，老师带领同学们一起集中收看了中国空间站进行的第二次太空授课，其中，为了验证牛顿第一定律，宇航员王亚平拿着冰墩墩转身面向叶光富，王亚平抛出冰墩墩后，冰墩墩将（　　）
A．沿抛物线快速下落 B．竖直下落
C．沿原方向加速运动 D．沿原方向匀速运动
D
5.下列事例中利用惯性的一组是（ ）
①火车进站前，撤去动力，仍能进站
②高速路上汽车要限速行驶
③上岸后的鸭子，振动翅膀，把身上的水抖掉
④用力拍打被子使被子上的灰尘落下
A．②③④ B．①③
C．①②④ D．①②③④
B
下 课
Thanks!
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