《牛頓第一定律》

將一張紙剪成三截，但未完全剪斷，如果快速用力撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？

如果在中間的紙下面夾一個(gè)夾子，然后快速撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？撕紙條實(shí)驗(yàn)觀點(diǎn)：力是物體維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因方法：觀察+直覺經(jīng)驗(yàn)觀點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)不需要力來維持|亞里士多德(公元前384－322)伽利略(1564－1642)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)的物體之所以停下來，是因?yàn)闆]有外力作用了嗎？運(yùn)動(dòng)的物體之所以會(huì)停下來，是因?yàn)槭艿侥Σ亮Φ淖璧K作用運(yùn)動(dòng)物體，真的需要拉力的作用嗎？伽利略(1564－1642)減小摩擦力？質(zhì)疑進(jìn)一步減小摩擦力-氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)如果沒有阻力的影響，在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)怎樣呢？伽利略認(rèn)為將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去猜想伽利略針和單擺實(shí)際實(shí)驗(yàn)伽利略對(duì)接斜面理想實(shí)驗(yàn)如果沒有阻力的影響，在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)怎樣呢？伽利略認(rèn)為將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去猜想方法：可靠實(shí)驗(yàn)+邏輯推理伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。理想實(shí)驗(yàn)愛因斯坦

（1879-1955）重大物理發(fā)現(xiàn)年表AB點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題標(biāo)題數(shù)字等都可以通過點(diǎn)擊和重新輸入進(jìn)行更改，頂部“開始”面板中可以對(duì)字體、字號(hào)等進(jìn)行修改。標(biāo)題數(shù)字等都可以通過點(diǎn)擊和重新輸入進(jìn)行更改，頂部“開始”面板中可以對(duì)字體、字號(hào)等進(jìn)行修改。點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題在水平面上，若沒有阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。伽利略（1564-1642）笛卡爾（1596-1650）如果沒有其他原因，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向。笛卡爾的補(bǔ)充牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓

（1643~1727）牛頓1687年出版經(jīng)典力學(xué)的第一部著作劃時(shí)代的巨作

牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓

（1643~1727）慣性力牛頓第一定律的意義揭示了：一切物體在任何狀態(tài)下都具有慣性將自然界錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用抽象為一個(gè)物理概念——力，指出力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因涉及到對(duì)立的雙方慣性頭靠：

避免撞車時(shí)的鞭打效應(yīng)（頸部來回劇烈運(yùn)動(dòng)）氣囊：

車輛發(fā)生碰撞時(shí)充氣安全帶：

撞車時(shí)可阻止身體前沖慣性慣性慣性與什么因素有關(guān)呢？體操運(yùn)動(dòng)員相撲運(yùn)動(dòng)員慣性觀察和實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于任何物體，在受到相同的作用力時(shí)，決定它們運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度的唯一因素就是它們的質(zhì)量。質(zhì)量是慣性大小的唯一量度

將一張紙剪成三截，但未完全剪斷，如果快速用力撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？

如果在中間的紙下面夾一個(gè)夾子，然后快速撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？撕紙條實(shí)驗(yàn)歷史長(zhǎng)河中的科學(xué)家亞里士多德伽利略笛卡爾牛頓善于觀察，提出問題不畏權(quán)威，細(xì)致觀察，追求真理思維縝密，補(bǔ)充完善歸納總結(jié)，升華概念“三個(gè)一”：

一個(gè)方法——理想實(shí)驗(yàn)法

一個(gè)定律——牛頓第一定律（慣性定律）

一個(gè)量度——質(zhì)量是慣性大小的唯一量度發(fā)現(xiàn)規(guī)律小結(jié)尊重規(guī)律應(yīng)用規(guī)律問題一伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)[情境探究]現(xiàn)代人驗(yàn)證“伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)的描述中是由于摩擦作用導(dǎo)致小車停止”設(shè)計(jì)以下情景演示,讓一個(gè)小車從同一斜面上同一高度處滑下,水平面上分別放置毛巾、木板和玻璃板,水平面與斜面平滑連接,小車行駛距離最大的是玻璃面,其次是木板面,距離最小的是毛巾面。結(jié)合上述現(xiàn)象討論:(1)如果水平面是“絕對(duì)光滑”,小車的運(yùn)動(dòng)情況會(huì)怎樣?這樣得出的結(jié)論正確嗎?(2)這個(gè)結(jié)論說明什么問題?要點(diǎn)提示

(1)小車將一直運(yùn)動(dòng)下去;正確,這是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上推理得出的結(jié)論。(2)說明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。[知識(shí)點(diǎn)撥]伽利略的思想方法和意義1.伽利略用“實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)。伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)雖然是理想實(shí)驗(yàn),但這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想,它是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上,以事實(shí)為依據(jù),以抽象為指導(dǎo),抓住主要因素,忽略次要因素,從而深刻揭示自然規(guī)律。2.第一次確立了物理實(shí)驗(yàn)在物理研究中的基礎(chǔ)地位。3.揭示了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。要點(diǎn)筆記

“理想實(shí)驗(yàn)”雖然在研究中有重大作用,但是它只是一種思維過程,只限于邏輯上的證明與反駁,不能用作檢驗(yàn)認(rèn)識(shí)正確與否的標(biāo)準(zhǔn)。[實(shí)例引導(dǎo)]例1(2020湖北黃岡高一月考)圖1是伽利略利用斜面實(shí)驗(yàn)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的示意圖,圖2是伽利略為了說明力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系利用斜面實(shí)驗(yàn)的示意圖。下列說法正確的是(

)A.圖1中甲、乙、丙、丁均是實(shí)驗(yàn)得到的現(xiàn)象B.圖1中甲、乙、丙、丁均是推理得到的運(yùn)動(dòng)情景C.圖2中伽利略通過實(shí)驗(yàn)觀察到A處釋放的小球運(yùn)動(dòng)到C處D.圖2的推理表明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因解析

伽利略做題圖1的理想斜面實(shí)驗(yàn)時(shí),由于受到當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件的限制,只做了斜面傾角很小的實(shí)驗(yàn),則只有題圖1甲是實(shí)驗(yàn)得到的現(xiàn)象,其他都是合理外推得出的結(jié)論,故A、B錯(cuò)誤;題圖2的理想斜面實(shí)驗(yàn),通過推理得出若減小第二個(gè)斜面的傾角,小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來的高度,故C錯(cuò)誤;由題圖2得出的結(jié)論是物體具有某一速度的物體如果不受力,它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,表明了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,故D正確。答案

D規(guī)律方法

分清事實(shí)與推論的方法(1)事實(shí)是真實(shí)發(fā)生的事情,在實(shí)驗(yàn)時(shí)我們可以親眼觀測(cè)到的現(xiàn)象。(2)推論是根據(jù)現(xiàn)象推測(cè)發(fā)生這件事的條件或會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果。變式訓(xùn)練1(多選)(2020山西太原高一期末)如圖是伽利略著名的斜面實(shí)驗(yàn)示意圖。將小球從左側(cè)斜面某一位置由靜止釋放,小球?qū)ⅰ皼_”上右側(cè)的斜面。如果沒有摩擦,小球?qū)⒌竭_(dá)原來的高度。如果右側(cè)斜面傾角減小,小球仍將到達(dá)原來的高度,但是運(yùn)動(dòng)的距離會(huì)更長(zhǎng)……根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)(

)A.伽利略合理外推出小球在水平面丁上運(yùn)動(dòng)的結(jié)果B.伽利略推斷出任何物體都具有慣性C.伽利略推斷出力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因D.伽利略推斷出物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持解析

如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙结尫艜r(shí)的高度,進(jìn)一步假設(shè)若減小第二個(gè)斜面的傾角,小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來的高度,繼續(xù)減小角度,最后使它成水平面,小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)勻速運(yùn)動(dòng),即伽利略合理外推出小球在水平面丁上運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,A正確;理想斜面實(shí)驗(yàn)只能說明小球具有慣性,推廣到一切物體的是牛頓,B錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,即物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持,C錯(cuò)誤,D正確。答案

AD問題二對(duì)牛頓第一定律的理解[情境探究]如圖所示,冰壺比賽中,運(yùn)動(dòng)員為了使冰壺到達(dá)某一固定位置,會(huì)給冰壺一個(gè)速度,當(dāng)速度略小時(shí),隊(duì)員會(huì)用力摩擦冰壺前進(jìn)的路線,使其更加光滑,這樣冰壺就可以滑得“更遠(yuǎn)”。試結(jié)合上述現(xiàn)象討論:(1)冰壺行進(jìn)過程中,速度越來越小是因?yàn)槟Σ亮Φ淖饔?說明運(yùn)動(dòng)和力是什么關(guān)系?(2)如果后面把路徑摩擦的絕對(duì)光滑,冰壺將會(huì)處于什么狀態(tài)?要點(diǎn)提示

(1)說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(2)冰壺原來是運(yùn)動(dòng)的,當(dāng)合外力為零時(shí),冰壺將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。[知識(shí)點(diǎn)撥]1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的三種情況(1)速度方向不變,只有速度大小改變(2)速度大小不變,只有速度方向改變(3)速度大小和方向都改變2.對(duì)牛頓第一定律的理解

[實(shí)例引導(dǎo)]例2(2021寧夏六盤山高級(jí)中學(xué)高一期末)根據(jù)牛頓第一定律,下列說法正確的是(

)A.自行車緊急剎車,輪子不轉(zhuǎn)了,車子就會(huì)立即停止B.氣球吊著物體上升,某時(shí)刻繩子突然斷了,物體立刻相對(duì)地面向下運(yùn)動(dòng)C.由于地球由西向東轉(zhuǎn),所以我們向上跳起后不會(huì)落到原地D.運(yùn)動(dòng)員沖刺到終點(diǎn)后,由于慣性不能馬上停下來,還要向前跑一段距離解析

剎車時(shí),雖然輪子不轉(zhuǎn)了,但車子還有較大的速度,由于慣性還會(huì)向前運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;繩子斷的瞬間,物體有向上的速度,則物體仍保持向上的運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;我們向上跳起后,由于慣性,保持了與地球相同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,故落下后仍在原地,C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員沖刺到終點(diǎn)后,由于慣性不能馬上停下來,還要向前跑一段距離,D正確。答案

D規(guī)律方法

巧用牛頓第一定律(1)由“因”索“果”:在判斷力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系時(shí),一定要把握準(zhǔn)牛頓第一定律的含義,即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(2)由“果”索“因”:如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,則物體必然受到不為零的合外力的作用,所以判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變以及如何改變,應(yīng)分析物體的受力情況。(3)應(yīng)用步驟:應(yīng)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象時(shí),一要看物體原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),二要看物體現(xiàn)在的受力情況及所受合力是否為零,最后判斷由于物體具有慣性將會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。變式訓(xùn)練2

小云同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球,一手拿著球筒的中部,另一手用一個(gè)較大的力F擊打羽毛球筒的上端,則(

)A.該同學(xué)無法取出羽毛球B.該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性C.該同學(xué)擊打筒的上端是為了改變羽毛球筒的慣性D.羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)的過程中,羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來解析

用較大的力擊打羽毛球筒,羽毛球筒迅速向下運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第一定律,羽毛球由于慣性仍在原位置,羽毛球相對(duì)于羽毛球筒向上運(yùn)動(dòng),羽毛球從上端出來,故A錯(cuò)誤、B正確;該同學(xué)擊打筒的上端是為了改變羽毛球筒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故C錯(cuò)誤;羽毛球相對(duì)球筒向上運(yùn)動(dòng),受到向下的摩擦力,故D錯(cuò)誤。答案

B問題三對(duì)慣性的理解和應(yīng)用[情境探究]請(qǐng)你用慣性的知識(shí)來解釋一下為什么當(dāng)你奔跑時(shí)碰到石塊,會(huì)向前跌倒;而如果你踩到西瓜皮,會(huì)向后倒?要點(diǎn)提示

奔跑時(shí)碰到石塊,人的下半身就停了下來,而人的上半身由于慣性,仍然保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以會(huì)向前跌倒。如果你踩到西瓜皮,腳有一個(gè)向前運(yùn)動(dòng)的較大的速度,而人的上半身由于慣性,仍保持原來的狀態(tài),所以會(huì)向后倒。[知識(shí)點(diǎn)撥]1.慣性與質(zhì)量的關(guān)系(1)慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性。(2)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,質(zhì)量越大,慣性越大。2.慣性與力無關(guān)(1)慣性不是力,而是物體本身固有的一種性質(zhì),因此物體“受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”“受到慣性力”等說法都是錯(cuò)誤的。(2)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。3.慣性的表現(xiàn)(1)不受力時(shí),慣性表現(xiàn)為保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),有“惰性”的意思。(2)受力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。質(zhì)量越大,慣性越大,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。要點(diǎn)筆記

慣性和慣性定律的區(qū)別:慣性是一切物體所具有的一種性質(zhì),不需要附加限制條件;而慣性定律(牛頓第一定律)是一切物體在不受外力作用時(shí),物體運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律。在慣性定律中所說的物體沒有受到外力作用是一種理想情況。[實(shí)例引導(dǎo)]例3(福建福州高一期末)對(duì)一些生活中的現(xiàn)象,某同學(xué)試圖從慣性角度加以分析。其中正確的是(

)A.太空中處于失重狀態(tài)的物體沒有慣性B.“安全帶,生命帶,前排后排都要系”,系好安全帶可以防止因人的慣性而造成的傷害C.“強(qiáng)弩之末,勢(shì)不能穿魯縞”,是因?yàn)閺?qiáng)弩的慣性減小了D.戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)前拋掉副油箱,是為了增大戰(zhàn)斗機(jī)的慣性解析