高一物理牛顿第一定律2.ppt

4.1牛顿第一定律,学习目标:,1.了解有关运动和力的关系的历史发展，知道理想实验是科学研究的重要方法。 2.理解并掌握牛顿第一定律的内容和意义。 3.知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。知道质量是物体惯性大小的量度。 4.知道运动状态和运动状态改变的意义。 5.理解运动状态改变与物体受力的关系。理解力是使物体产生加速度的原因。 6.知道影响加速度大小的因素除了外力以外，还有质量。,学习重点:,1. 牛顿第一定律。 2. 力是物体运动状态改变的原因，是物体产生加速度的原因。,学习难点:,力是物体产生加速度的原因,一、人类对运动和力的关系 的探索历程,研究运动和力的关系，是动力学的基本问 题。人类正确认识这个问题，经历了漫长的 过程。 1.十七世纪前对运动和力的关系的认识： 力是维持问题运动的原因。 时间：公元前。 基本观点：必须有力作用在物体上，物体 才能运动；没有力的作用，物体就要静止下 来。,根据：经验事实一用力推车，车子才前 进；停止用力，车子就要停下来。 所用方法：观察+直觉(由生活经验得出直 觉印象) 错误原因剖析：没有对所观察的物理现象 进行深入地分析。只看到对车子施加的推 力，而未考虑车子还受到摩擦阻力作用。停 止用力(即去掉了车子前进的动力)，车子并没 有立即停下来，还要向前发生一段位移；只 是由于摩擦阻力的作用，才最后停了下来。,路面越光滑，阻力就越小，车子向前发生的 位移就越大，假若没有摩擦阻力，车子将一 直运动下去，这说明车子的运动并不需要力 来维持，而恰恰是(阻)力的作用，才使车子由 运动到静止，运动状态发生了改变。 弊病：在亚里士多德以后的两千年内，动 力学一直没有多大进展，直到十七世纪才受 到伽利略的质疑。这是为什么?,因为亚里士多德的观点与日常体验有相同之 处，易于被人们接受，直接的生活经验使人 们总是把力和物体运动的速度联系在一起， 这种认识从孩提时代就开始了，如当拉着玩 具小车前进的时候，给人的直接体验是：只 有用力拉小车，小车才会前进；停止用力 了，小车就会停下来；用力大的时候，小车 就运动得快些；用力小的时候，小车就运动 得慢些；往哪个方向用力，玩具小车就向那 个方向运动等等，好像没有力的作用，物体 运动不可能维持，力决定着物体运动的快 慢，还决定物体运动的方向。,人们的直观感觉虽然是外界事物的真实反 映，但它具有片面性和表面性，根据直接观 察所得出的直觉的结论不是常常可靠的，因 为它们有时会引到错误的线索上去，然而人 们不能毁灭了直觉的观点还是凭直觉来看问 题，错误直觉印象在人脑中有很深的潜意 识，形成思维定势因此亚里士多德的观点 统治了人们的思维两千多年。,伽利略的理想实验及其推论（正确认识）： 力是改变物体运动状态的原因，运动并不需 要力来维持。 时间：十七世纪。 基本观点：在水平面上运动的物体所以会 停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故。 设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物 体将保持这个速度继续运动下去。 根据：理想实验。 方法：实验+科学推理(把可靠事实和理论 思维结合起来)。,理想斜面实验 将两个对称的斜面末端平滑地对接在一起， 让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚 上另一个斜面。伽利略认真观察注意到，球 在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个 斜面上开始滚下时的高度几乎相等。他断定 高度上的这一微小差别是由于摩擦产生的， 如能将摩擦完全消除的话，则高度将恰好相 等。,于是他推论说在完全没有摩擦的情况下。若 使第二个斜面的倾角越来越小，则不管第二 个斜面倾角多么小，球在第二个斜面上总要 达到相同的高度，只是小球要通过更长的路 径。最后，如果第二个斜面的倾斜度完全消 除了(成为水平面)，那么球从第一个斜面上滚 下来之后，为达到原有高度将以恒定的速度 在无限长的水平面上永远不停地运动下去。 这就是有名的伽利略理想斜面实验。,这个实验是无法实现的，因为永远也无法将 摩擦完全消除掉，所以叫理想实验。又叫假 想实验，思想上的实验；是每抽象思维中设 想出来而实际上无法做到的实验。伽利略从 可靠的实验出发，设想出这个实际上不可能 进行的但又符合严格科学推理的理想化的实 验，论证了物体在不受外力(理想实验中小球 水平方向不受外力作用)作用时将永远运动下 去的推测是正确的，说明维持物体的运动不 需要外力的作用。,伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进 行抽象思维的一种科学推理，科学研究中的 一种重要方法，在自然科学的研究中有着重 要的作用，它可以深刻揭示自然规律，被爱 因斯坦誉为“是人类思想史上最伟大的成就之 一”，伽利略也之无愧地成为动力学的创始 人，实验科学的奠基人。,二、牛顿第一定律,1.内容：一切物体总保持匀速直线运动状态 或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状 态为止。 2.理解： 物体不受力时将处于匀速直线运动状态或 静止状态。即物体的运动状态不改变。力不 是维持物体速度的原因，物体的运动不需要 力来维持。 外力的作用是迫使物体改变运动状态，即 外力是改变物体的运动状态的原因。是产生 加速度的原因，而不是维持运动的原因。,一切物体都有保持静止或匀速运动状态的 性质，这种性质叫惯性。因此，牛顿第一定 律也叫惯性定律。这种性质是物体的固有属 性。不论物体处于何种状态，即与物体运动 情况和受力情况无关，任何物体在任何状态 下均有惯性。质量是惯性大小的唯一量度。 牛顿第一定律是物体不受外力作用时的运 动定律，所描述的物体不受外力的状态是一 种理想化的状态，因为不受外力作用的物体 是不存在的，所以牛顿第一定律不能用实验,验证，其正确性可通过由它推导出的结论与 实验事实完全一致而得到证明。定律的实际 应用场合是物体所受合外力为零，物体在某 方向上不受外力或在某方向上受平衡力作用 时，该方向上保持静止或匀速直线运动状态 的情况是普遍存在的。,三、惯性：物体具有的保持原来的匀速 直线运动状态或静止状态的性质,惯性是物体的固有属性，惯性不是一种 力。 任何物体在任何情况下（不管是否受力不 管是否运动和怎样运动）都具有惯性，切莫 将惯性误解为“物体只有保持原来的匀速直线 运动状态或静止状态时”才有惯性，在受力作 用时，惯性依然存在，体现在运动状态改变 的难易程度上。,惯性的大小只由物体本身的特征决定，与 外界因素无关，切莫认为物体的速度越大， 惯性越大。 惯性是不能被克服的，但可以利用惯性的 有益一面或防止惯性的不良影响。 不要把惯性概念与惯性定律相混淆。惯性 是万物皆有的保持原运动状态的一种属性， 惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定 律，当有力作用时，物体运动状态必定改 变。,【例一】火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧 闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到车上原 处，这是因为( ) A.人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他 随同火车一起向前运动。 B.人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力， 推动他随同火车一起向前运动。 C.人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必 是偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太 小，不明显而已。 D.人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终有 相同的速度。 【例二】有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球 的自转，一昼夜就能周游世界，请你评价一下，这 个设想可行吗?,四、物体运动状态的改变,1运动状态指的是物体的速度 速度是是矢量，速度不变则运动状态不变， 速度改变(大小改变、方向改变或大小方向同 时改变)运动状态也就改变了，所以运动状态 不断改变的物体总有加速度。 2力是使物体产生加速度的原因。 3质量是物体惯性大小的量度。,【例三】月球表面上的重力加速度地球表面上的 1/6，同一个飞行器在月球表面上时与在地球表面上 时相比较 ( ) A.惯性减小为1/6，重力不变。 B.惯性和重力都减小为1/6。 C.惯性不变，重力减小为l/6。 D.惯性和重力都不变。 【例四】在车箱的顶板上用细线挂着一个小球，在 下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断： (1)细线竖直悬挂:_。 (2)细线向图中左方偏斜:_。 (3)细线向图中右方偏斜:_。,课堂训练:,1.以下各说法中正确的是( ) A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的 运动规律。 B.不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于 物体具有惯性。 C.在水平地面上滑动的木块最终停下来是由于没有 外力维持木块运动的结果。 D.物体运动状态发生变化时，物体必定受到外力的 作用。,2.下列说法正确的是：( ) A.力是使物体惯性改变的原因。 B.静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为物体静 止时惯性大。 C.乒乓球可快速被抽杀，是因为乒乓球的惯性小。 D.为了防止机器运转时振动，采用地脚螺钉固定在 地球上，是为了增大机器的惯性。 3.某人推小车前进，不用力，小车就停下来，说 明：( ) A.力是维持小车运动的原因。 B.小车停下来是因为受力的作用的结果。 C.小车前进时共受四个力。 D.不用力时，小车受到的合外力方向与小车的运动 方向相反。,4物体的运动状态与受力情况的关系是( ) A.物体受力不变时，运动状态也不变。 B.物体受力变化时，运动状态才会改变。 C.物体不受力时，运动状态就不会改变。 D.物体不受力时，运动状态也可能改变。,5.火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车 厢内有。人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这 是因为( ) A.人跳起后直至落地，在水平方向上人和车始终具 有相同的速度。 B.人跳起后，车厢内的空气给他以向前的力，带着 他随同火车一起向前运动。 C.人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，推 动他随同火车一起向前运动。 D.人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定偏后 一一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不 明显而已。,阅读材料：牛顿生平,牛顿是17世纪最伟大的科学巨匠。他的成就遍及物 理学、数学、天体力学的各个领域。 牛顿12岁进金格斯中学上学。那时他喜欢自己设计 风筝、风车、日规等玩意。他制作的一架精巧的风 车，别出心裁，内放老鼠一只，名日“老鼠开磨 坊”，连大人看了都赞不绝口。,牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万有引力定 律，综合并表述了经典力学的3个基本定律一惯性定 律、力与加速度成正比的定律、作用力和反作用力 定律；引入了质量、动量、力、加速度、向心力等 基本概念，从而建立了经典力学的公理体系，完成 了物理学发展史上的第一次大综合，建立了自然科 学发展史上的里程碑。其重要标志是他于1687年所 发表的自然哲学的数学原理这一巨著。 在光学上，他做了用棱镜把白光分解为七色光(色散) 的实验研究；发现了色差；研究了光的干涉和衍射,现象，发现了牛顿环；制造了以凹面反射镜替代透 镜的“牛顿望远镜”。1704年出版了他的光学专 著，阐述了自己的光学研究的成果。 在数学上，牛顿与德国莱布尼兹各自独立创建了“微 积分学”；他还建立了牛顿二