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2-2.1 运动与相互作用
手拿一把钢尺用力击打一摞棋子中的一个，该棋子飞出，而其余的棋子仍整齐叠放，这是为什么？
那么，物体的运动是否一定需要力来维持？
力能改变物体的运动状态。
力是怎样改变物体运动状态的？
对于这些问题，2000多年前就有人进行了研究。
亚里士多德认为，如果一个物体要持续运动，就必须有其他物体对它施加力的作用；如果这个力被撤去，物体就会停止运动。
400多年前，伽利略通过实验与推理得出，物体的运动并不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为它受到了阻力。
我们来还原伽利略的实验与推理：
他先在倾角较小的斜面上进行实验，让小球从斜面上某一高度滚下，然后观察小球在另一个对接斜面上的运动情况。
通过不断改变斜面的倾角进行多次实验，发现如果没有摩擦阻力，小球将上升到原来释放的高度。
上述两种亚里士多德和伽利略的观点到底哪一种正确呢？
1．在水平木板上分别铺上棉布和丝绸，如图2.2-1中的甲和乙，让小车从斜面的顶端由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离，并将结果记录在表2.2-1中。
注意每次实验时小车都要从斜面同一位置开始滑下，你知道这是为什么吗
使小车到达水平面时的速度相同。
从斜面的顶端由静止滑下的目的：
控制小车在同一位置且初速度为0。
2．水平木板上不铺任何材料，如图丙，重复上述实验。
大
大
小
小
较大
较大
3.实验表明：水平面越光滑，小车在水平面上运动时，所受的阻力越 ____，运动的距离越 ____，速度减小得越 ____。
大
小
慢
4.如果进一步减小小车所受阻力，它能运动的距离是否会更远？
如果小车在水平面上运动时不受阻力的作用，那么它将做怎样的运动 ？
按原来的速度一直运动下去
表面材料 小车受到的阻力 小车运动的距离 小车速度减小的快慢
玻 璃
最 长
最 小
最 慢
理想平面
无限长
无阻力
不 变
研究方法：
推理
实验
+
探究不同阻力对物体运动的影响
推测物体不受力作用时物体的运动
推理
实验
（1）实验研究的对象：
小车
（2）改变阻力大小的措施：
水平面铺不同的材料
（3）小车速度减小快慢的判断依据：
小车在水平面上运动的距离
（4）为了比较小车在水平面上运动的距离，要控制的因素：
使小车到达水平面时的的初始速度相同。
（5）确保小车在不同材料的水平面上具有相同的初始速度的方法：
让小车从斜面的顶端由静止开始滑下。
1、实验中需要控制哪些影响因素相同，如何控制？目的是什么？
问题讨论
控制变量法
①同一小车
②同一斜面
③小车从同一高度滑下
④使小车从斜面顶端自由滑下
使小车到水平面时具有相同的初速度
2、小车在水平面上运动的距离不同，这说明什么问题？
3、小车为什么最终会停下来？
受到阻力的作用。
水平面的粗糙程度不同，小车受到的阻力也不同。
力能改变物体的运动状态。
实验还用了哪些科学方法？
控制变量法
笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，指出：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直线运动。
牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的科学规律：任何物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非有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。
400年前，伽利略曾采用类似的方法得出结论：如果物体在运动中不受到力的作用，它的速度将保持不变。
如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩膀上。—牛顿
牛顿第一定律不是实验定律，是在大量实验事实的基础上，通过归纳和推理概括出来的。即在实验的基础上经过科学的推理得出。
从牛顿第一定律得出的推论，经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律是公认的科学基本定律之一。
这种以可靠的实验事实为基础，通过推理得出结论的研究方法是科学研究的重要方法。
物体不受力时，原来静止的物体将永远保持静止,原来运动的物体将做匀速直线运动。
牛顿第一定律解释：
总：
指“一直”的意思。
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。
如图，将一只小球竖直向上抛出，小球先后经过A、B两个位置，速度分别为2m/s、0。当小球分别运动到A、B两点时，一切外力突然消失，则此后小球将做什么运动？
A：小球以2米/秒的速度做匀速直线运动
B：小球静止在B点
思考
可见，牛顿第一定律为我们深刻地揭示了力和运动之间的关系，即
因为物体在不受力的作用时总保持匀速直线运动或静止状态，
所以，要改变物体的速度大小和运动方向，
必须对物体施加力的作用。
力是改变物体运动状态的原因，
力不是维持运动的原因。
（1）当力和物体运动方向相同时，力使物体的速度增大。
力是如何改变物体运动状态的:
（2）当力和物体运动方向相反时，力使物体的速度减小。
（3）当力和物体运动的方向成某一夹角时，力将改变物体的运动方
向（有时也同时会改变物体速度的大小），物体做曲线运动。
1．如图2.2-3甲所示，小球竖直下落的运动中，为什么速度越来越大？
小球的运动方向与重力方向一致，重力加快小球的运动，所以速度越来越大。
2. 如图2.2-3乙所示，小球竖直向上抛出的运动中，为什么速度越来越小？
小球的运动方向与重力方向相反，重力阻碍小球的运动，所以速度越来越小。
3．如图 2.2 - 3 丙所示，小球沿斜上方抛出的运动中，为什么运动方向会发生变化？
小球的运动方向与重力方向不在同一条直线上，重力改变了小球的运动状态，不仅改变了速度大小，也改变了运动方向。所以小球的运动方向不断改变。
从牛顿第一定律我们可以知道，
物体在不受外力作用时，
原来静止的物体将一直保持静止状态，
原来运动的物体将保持匀速直线运动状态。
也就是说，不受外力作用时，物体将保持原有的速度大小和运动方向。
这种性质叫作惯性。
物体有保持原有静止状态或匀速直线运动状态不变的性质，
因此，牛顿第一定律也叫做惯性定律。
当堂检测
1、关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是（　　）
A．力是维持物体运动状态的原因
B．不受力的物体，只能保持静止状态
C．该定律由斜面小车实验直接得出
D．如果物体不受力的作用，原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
D
当堂检测
2、下列几种现象中，不需要对物体施加力的是(　　)
A．物体从静止变为运动
B．物体从运动变为静止
C．物体做曲线运动
D．物体在光滑平面上做匀速直线运动
D
3、有一架正在匀速直线飞行的客机，假如其所受外力突然全部消失，飞机将( )
A. 从空中坠落
B. 静止在空中
C. 继续沿原方向匀速直线运动
D. 无法确定运动情况
C
当堂检测
4、如图虚线是炮弹的运行轨迹，当其运动到最高点时，若外力突
然消失，则炮弹将( )
A.处于静止状态 B.向左做匀速直线运动
C.竖直向下做匀速直线运动 D.按原来的轨迹运动
B
5、天宫一号里神舟十号航天员王亚平用小球、细线和固定架演示了单摆（通过细绳将小球接在支架上）实验（如图所示）。松手后，小球呈悬浮状，推小球一下，则关于小球的运动状态说法正确的是（　　）
A.做匀速圆周运动 B.做匀速直线运动
C.继续来回摆动 D.保持静止状态
A

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