牛顿第一定律(新课).ppt

七牛顿第一定律 第七章运动和力 牛顿的故事牛顿 1642 1727 是英国著名的物理学家和数学家 在力学 光学 天文学 数学等方面有巨大贡献 他发现了万有引力定律和光的色散 总结概括出了著名的牛顿运动三定律 奠定了经典物理学的基础 牛顿自幼喜欢读书和思考 牛顿读书和思考时非常专心 由此闹出很多笑话 一次 他一边读书一边煮鸡蛋 等他揭开锅准备吃鸡蛋的时候 发现锅里煮的竟是自己的怀表 还有一次 他请一位朋友吃饭 菜已摆到桌上 可是牛顿突然想到一个问题并回到自己的书房 很久也不出来 朋友等得不耐烦 便自己吃起来 还把牛顿的那一份也吃了 骨头留在盘子里 然后不辞而别 牛顿从书房里出来 看到盘子里的骨头 自言自语地说 我还以为自己没吃饭呢 原来已经吃过了 牛顿在科学上作出了重大的贡献 获得了崇高的荣誉 但是他非常尊重前人的研究成果 他说 如果说我曾经看得远一些 那是因为我站在巨人们的肩上 运动和力有什么关系 物体要运动起来该怎么办 一个运动的物体如果不受力了 这个物体会如何运动 想想议议 维持运动需要力吗 你一定有过这样的生活经验 在平地上骑自行车的时候 即使不踩踏板 车会前进一段距离 但因为没有继续用力 它最终还是要停下来 生活中常会遇到这类现象 例如 关闭的发动机的列车会停下来自由摆动的秋千会停下来还有打出去的球也会停下来 2000多年前 古希腊哲学家亚里士多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点 一 历史回顾 1 亚里士多德的观点 必须有力作用在物体上 才能使物体保持运动状态 力是维持物体运动的原因 2 伽利略的观点 物体的运动不需要靠力来维持 物体的运动不需要靠力来维持 两种说法哪个是正确的 力是维持物体运动的原因 讨论与思考 力与运动的关系 现实生活中小球会做怎样的运动 其原因是什么 由于摩擦力的作用 小球不可能回到原来的高度 沿水平面也不可能永远运动下去 伽利略理想斜面实验 A B C D E v 物体的运动不需要力来维持 力与运动的关系 伽利略的理想斜面实验指出了 力不是维持物体运动的原因 而只是改变物体运动状态的原因 理想实验研究方法 以可靠的事实为基础 经过抽象思维 抓住主要因素 忽略次要因素 从而更深刻的揭示自然规律 力与运动的关系 笛卡儿 Descartes 1596 1650 笛卡儿的观点 除非物体受到外力的作用 否则物体将永远保持其静止或运动状态 永远不会使自己沿曲线运动 而只保持在直线上运动 力与运动的关系 牛顿第一定律的引入 伽利略斜面实验 最大 最短 较长 较大 最长 较小 探究 阻力对物体运动的影响 结论 平面越光滑 小车运动的距离越 说明小车受到的阻力越 速度减少得越 远 小 慢 运动的车减速并最终停下来的原因是受到摩擦阻力的作用 1 为什么每次都要让同一小车从同一斜面 同一高度由静止释放 2 小车为什么最终会停下来 小车停下来的原因是什么 分析论证 请思考下列问题 使小车获得相同的水平初速度 最大 最短 较长 较大 最长 较小 阻力为零 想象 光滑表面 如果我们想像一下 假设小车是在光滑的水平表面 没有了摩擦阻力 运动 推理一下 小车会如何运动下去 实验结论 物体的运动不需要力来维持 这个结论是通过实验进行证实的吗 这个结论是建立在可靠的事实基础之上 通过科学推理而得到的 它不可能通过实验来证实 但是它的结论是符合科学道理的 法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点 提出 如果没有其它原因 运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动 既不会停下来 也不会偏离原来的方向 伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述 但是没有指明原因是什么 这个原因跟运动的关系是什么 存在的问题 笛卡尔的观点 牛顿总结了前人的经验 指出了加速和减速的原因是什么 并指出了这个原因跟运动的关系 这就是牛顿第一定律 艾萨克牛顿 IssacNewton 1642年 1727年 二 牛顿第一定律 1 一切物体都遵守牛顿第一定律 4 物体的运动不需力来维持 5 牛顿第一定律不可能用实验直接验证 2 牛顿第一定律 表达了物体不受外力时的运动规律 3 物体不受力时 原来静止总保持静止 原来运动就总保持原来的速度和方向匀速直线运动下去 物体具有这种把原来运动状态保持下去的性质 内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 直到有不平衡的外力迫使它改变这种状态 牛顿第一定律 力是改变物体运动状态的原因 力不是维持物体运动的原因 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状态 理解 牛顿第一定律 不受外力作用的物体是不存在的 牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态 是一种理想化状态 这种状态虽不能实现 但在现实中却可以用合力为0的状态来代替它 或者说合力为0与不受外力是等效的 这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义 惯性现象 惯性与质量的关系 惯性 物体保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质叫惯性 1 惯性是物体的固有属性 2 质量 是惯性大小的唯一量度 惯性与物体的运动状态 所处位置等外部条件无关 3 惯性现象 在一定条件下 物体由于惯性而显现出来的现象 能正确解释惯性现象 牛顿第一定律也叫惯性定律 三惯性 解释下列惯性现象 1 汽车紧急刹车时的惯性现象 2 汽车起动时的惯性现象 3 拍打衣服可出去灰尘 4 使劲甩手可把手上的水甩掉 5 工人用铁锹把煤扔到炉火中 6 向下重击榔头柄 榔头会夹紧木柄 7 跳起后 仍会落回原处 而不会被高速自转的地球抛下 8 宇航员走出飞船后 仍能与飞船 并肩 前进 而不会落在飞船后面 思考 惯性的大小与什么因素有关呢 只与质量有关 质量越大惯性越大 质量越小惯性越小 3 惯性及对惯性的理解 惯性是一切物体的固有属性 与物体是否受到外力 物体是否运动均没有关系 质量才是惯性大小的唯一量度 问题一 运动的物体有惯性 静止的物体没有惯性 问题二 运动速度大的物体惯性就大呢 问题三 惯性 是不是就是 惯性定律 不是 惯性是物体本身固有的一种属性 它跟物体受不受外力无关 惯性定律是物体在某个特定的环境 不受外力 下具有惯性的表现 错 惯性与物体的运动状态无关 错 决定惯性的唯一量度就是质量 问题四 惯性是一种特殊的力吗 不是 惯性是物体本身固有的一种属性 而力是物体之间的相互作用 4 利用惯性实例 1 生活惯性 2 体育运动 二 惯性 利用惯性实例 1 生活惯性 利用惯性实例 2 体育运动 2 防止惯性带来危害 3 解答惯性问题的步骤 1 确定研究对象 2 原来运动状态 3 情景变化 4 由于物体具有惯性 5 新情景的描述 问题 锤头松了 向下撞击锤柄 锤头就紧箍在锤柄上了 为什么 知识应用 1 请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到石块 必然是向前跌倒 而如果你脚踏西瓜皮 必然是向后倒 2 高空中水平匀速飞行的轰炸机 每隔相同的时间投下一颗炸弹 不计空气阻力 那么这些炸弹的运动轨迹是 A 在空中的排列情况是一条抛物线B 在空中的排列情况是一条竖直线C 在空中的排列情况是一条水平线D 落地点是不等间距的 B 3 下列关于惯性的说法中 正确的是 A 物体只有在静止时才具有惯性B 物体运动速度越大 其惯性也越大C 太空中的物体没有惯性D 不论物体运动与否 受力与否 物体都具有惯性 D 4 火车在长直水平轨道上匀速行驶 车厢内有一个人向上跳起 发现仍落回到车上原处 这是因为 A 人跳起后 车厢内的空气给人一个向前的力 这力使他向前运动B 人跳起时 车厢对人一个向前的摩擦力 这力使人向前运动C 人跳起后 车继续向前运动 所以人下落后必定向后偏一些 只是由于时间很短 距离太小 不明显而已D 人跳起后 在水平方向人和车水平速度始终相同 D 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 分析 因为地球上的一切物体 包括地球周围的大气 都随着地球一起在自转 气球升空后 由于惯性 它仍保持原来的自转速度 所以升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态 不可能使它相对地球绕行一周的 解答 这个设想不符合物理原理 不可行 讨论 例题分析 例1 正在做曲线运动的物体 若它所受到的外力同时消失 那么它将 A 物体立即停下来B 物体继续做曲线运动C 物体将做匀速直线运动D 物体将改变运动方向 C 例2 关于力和运动的关系 下列说法正确的是 物体受力才会运动 力使物体的运动状态发生改变 停止用力 运动的物体就会停止 力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因 B 例1 用绳子栓住一个小球在光滑的水平面上作圆周运动 当绳子突然断裂 小球将 A 保持原来的圆周运动状态 B 保持绳断时的速度作匀速直线运动 C 小球运动速度减小 但保持直线 D 以上三种都有可能 分析 原来小球受绳拉力作用在作圆周运动 当绳子突然断裂 小球在光滑水平方向上就没有再受到力了 因此小球将保持绳断时刻的速度大小和方向而运动 解答 B 有关牛顿第一定律的例题 B 例2 下列说法正确的是 A 物体不受力作用就一定静止 B 物体不受力作用就一定是匀速直线运动 C 物体受力才能运动 D 以上说法都是错误的 分析 牛顿第一定律指出 物体不受外力作用时 物体将保持静止或匀速直线运动 说明物体可以有两种表现状态 同时也说明物体不受力时也能运动 力不是维持物体运动的原因 解答 D D 1 关于伽利略理想实验 以下说法正确的是 A 完全是理想的 没有事实为基础B 是以可靠事实为基础的 经科学抽象深刻反映自然规律的C 没有事实为基础 只是理想推理D 以上说法都不对 B 课堂练习 2 伽利略的斜面实验证明了 A 要物体运动必须有力的作用 没有力的作用的物体将静止B 要物体静止必须有力的作用 没有力的作用的物体就运动C 物体不受外力作用时 一定处于静止状态D 物体不受外力作用时总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态 D 3 关于牛顿第一定律的说法中正确的是 A 物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B 物体运动需要靠力来维持C 牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因 又揭示了运动速度改变原因D 牛顿第一定律反映物体不受外力作用时的运动规律 即始终处于匀速直线运动状态 C 毛巾表面 棉布表面 木板表面 在研究牛顿第一定律的实验中 相同的小车从同一高度滑下 接着在材料不同的平面上继续运动 分别停在如图位置 使小车从同一高度滑下 是为了使它的相等 小车在棉布表面运动最远 是因为棉布对小车的阻力 从这个实验可以推理 物体受到的阻力越 运动的距离越 如果物体不受力 则物体会一直 这实验用法 水平初速度 最小 小 远 匀速直线运动 控制变量 在开动的汽车上接球 车匀速向右运动 车顶上的水滴掉落下来会落在车内的 A B C 车匀速向右运动 经过一棵树时车外的一块铁突然掉落下来会落在树边的 A B C B C 车向右拐弯时车内的人向 傾 A左 B右 C前 D后 A 惯性现象在日常生活中普遍存在 应该注意防止和利用 请分别举二例 利用 1 2 防止 1 2 许多交通事故造成的损失与伤害 是与物体的惯性有关的 为了减小此类事故的再发生 在公路交通管理中有许多要求和措施 就你所知 填写二条 1 2 汽车进站时 关闭油门节省汽油 挥盆泼水 小汽车司机佩带安全带 跑道的终点处留有一块空地 限速行驶 禁止超载 拐弯时要减速 保持适当的车距 车未停稳 禁止下车 投掷物体 如果没有惯性 猜想两个合理的情境 答 1 洗衣机不能脱水 2 标枪不能投向远处 3 人不能溜冰 三 牛顿第一定律的重要贡献是 1 力不是维持物体运动的原因 2 力是改变物体运动状态的原因 一 人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的 物体在不受力时的运动规律 它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚 伽利略的科学推理 才最终由牛顿分析事实 总结 概括 推理出牛顿第一定律 小结 二 牛顿第一定律 一切物体在没有受到外力作用的时候 总保持匀速直线运动状态或静止状态 从牛顿第一定律知道 物体有保持匀速直线运动状态和静止状态的性质 得到惯性的概念 任何物