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第三章第三章 A A 牛顿第一定律牛顿第一定律 惯性惯性 Newton first law of motionNewton first law of motion 上海市向明中学 严城 Nature and Natures laws lay hid in night;Nature and Natures laws lay hid in night; God said, “Let Newton be,”God said, “Let Newton be,” and all was light.and all was light. 自然和自然规律隐藏在黑暗中；自然和自然规律隐藏在黑暗中； 上帝说：上帝说：“ “让牛顿出现吧！让牛顿出现吧！” ” 世界皆光明。世界皆光明。 OutlineOutline l历史的回顾 亚里士多德的观点 伽利略的观点 l牛顿第一定律 l惯性现象 历史的回顾历史的回顾 l亚里士多德的观点： 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（即力是维 持物体运动的原因）。 l“推一个物体的力不再去推它时，原来运 动的物体便归于静止。 ” 经验告诉我们经验告诉我们 l假如有人推着一辆小车在平路上行走， 然后突然停止推那辆小车，小车不会立 刻静止，它还会继续运动一段很短的距 离。问：怎样才能增加这段距离呢？ l假想路是绝对平滑的，而车轮也毫无摩 擦，那么就没有什么东西阻止小车，而 它就会永远运动下去。 气垫导轨气垫导轨 l气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利 用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再 由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑 行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就 浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨 面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了 以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差，使 实验结果接近理论值。配用数字计时器或高压 电火花计时器记录滑行器在气轨上运动的时间 ，可以对多种力学物理量进行测定，对力学定 律进行验证。 历史的回顾历史的回顾 l伽利略的观点 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。（即物体的运动不需要力来 维持。） l理想实验 l伽利略的发现以及他所应用的科学的推 理方法是人类思想史上最伟大的成就之 一，而且标志着物理学的真正开端。 两种观点的对比两种观点的对比 l直觉的观念：作用愈大，速度便愈大。因此速 度本身表明着有没有外力作用于物体之上。 l伽利略所发现的新线索是：一个物体，假如既 没有人去推它、拉它，也没有人用其它的方法 去作用于它，或者简单些说，假如没有外力作 用于它，此物体将均匀地运动，即沿一直线永 远以同样速度运动下去。因此，速度本身并不 表明有没有外力作用于物体上。 l伽利略这个正确的结论隔了一代以后由牛顿把 它写成惯性定律。这个定律，就是通常所说的 牛顿第一定律。 牛顿第一定律牛顿第一定律 Newton first law of motionNewton first law of motion l每个物体都保持其静止、或匀速直线运 动的状态，除非有外力作用于它迫使它 改变那个状态。 lAn object at rest tends to stay at rest and an object in motion tends to stay in motion with the same speed and in the same direction unless acted upon by an unbalanced force. 抛射体如果没有空气阻力的阻碍或 重力向下牵引，将维持射出时的运动。 陀螺各部分的凝聚力不断使其偏离直线 运动，如果没有空气的阻碍，就不会停 止旋转。行星和彗星一类比较大的物体 ，在自由空间中没有什么阻力，可以在 很长时间里保持其向前的和圆周的运动 。 牛顿对于第一定律的注解 自然哲学之数学原理1687年第一版中关于牛顿 第一定律的论述（原文为拉丁文）。 如何理解牛顿第一定律 l物体不受外力作用时，物体保持匀速直 线运动状态或静止状态。牛顿第一定律 揭示了力和运动的关系：力是改变物体 速度的原因。 l一切物体都具有保持匀速直线运动或静 止状态的性质，这种性质称为惯性（ inertia）。所以牛顿第一定律又叫惯性 定律（law of inertia）。 惯性惯性 l一切物体在任何状态下都具有惯性，惯 性是物体的固有属性。 l惯性不是一种力，而是物体具有的一种 性质。 l惯性大小和物体的质量（mass）有关。 生活中的惯性现象生活中的惯性现象 l小车启动和制动 l绊马索 l铲煤 l公路上司机必须系上安全带 l桌球特技 lMore 思考题思考题 l在伽利略所处的时代，人们反对哥白尼 地动说的一个重要论据如下：一块石头 从高塔落下，如果地球作周日运动，在 此期间高塔已向东移动了一段距离，从 而石头应落在塔底以西同一距离。你怎 样反驳这种说法？ 作业作业 l练习部分:第70页1-7题 惯性 1 2 3 4 伽利略理想实验伽利略理想实验 返回 小车启动和制动小车启动和制动 返回 为什么要系安全带？为什么要系安全带？ 返回 桌球特技桌球特技 返回 MoreMore 返回 亚里士多德亚里士多德 lAristotle (384 B.C. - 322 B.C.) 是马其顿国王私 人医生的儿子。他十八岁进入柏拉图学院，一 直在那里从事研究和工作，直到二十年后柏拉 图去世。约在公元前342年，他成为年轻的亚 历山大大帝（Alexander the Great，356 B.C. - 323 B.C. ）的私人教师。公元前334年前 后，他创建了自己的学校。但在亚历山大大帝 死后（公元前323年），它受到“行为不恭”的 指控，被迫逃亡求生。因其在逻辑学、伦理学 、政治学、科学、玄学等方面著作颇多，亚里 士多德在西方文明史上成为最有影响的思想家 之一。 接着我稍微抬起眼眉仰望，接着我稍微抬起眼眉仰望， 我看见了那位大师，我看见了那位大师， 他正与弟子们在哲学大家庭中端坐。他正与弟子们在哲学大家庭中端坐。 大家都对他十分仰慕，敬重备至，大家都对他十分仰慕，敬重备至， 在这里，我见到苏格拉底和柏拉图，在这里，我见到苏格拉底和柏拉图， 他们两位比其他人更靠进这位大师他们两位比其他人更靠进这位大师 但丁在但丁在地狱篇地狱篇中对亚里士多德的描述中对亚里士多德的描述 亚里士多德亚里士多德 返回 伽利略伽利略 lGalieo Galilei (1564-1642)是伟大的意大利物理 学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他 首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物 理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了 人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传 播哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。 由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。 他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为 代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以 实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科 学。因此，他被称为“近代科学之父”。他的工 作，为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。 伽利略伽利略 返回 牛顿牛顿 lIsaac Newton (1642 1727) 生于伽利略去世那 一年的圣诞节。他也许是科学界永