高中物理 3.1 牛顿第一定律同步素材 教科版必修1

用心 爱心 专心1 3 13 1 牛顿第一定律牛顿第一定律 知识要点知识要点 一 历史的回顾一 历史的回顾 1 1 亚里士多德的观点 亚里士多德的观点 两千多年前 古希腊哲学家亚里士多得根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个 观点 必须有力作用在物体上 物体才能运动 这种观点的提出是很自然的 我们从周围的事情出发 很容易就会得到这个结论 如车不 推就不走 门不拉不开等 他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 这种观点统治人们的思想有两千年 亚里士多德所用的方法是 观察 直觉 由生活经验得出直觉印象 2 2 伽利略的观点 伽利略的观点 直到十七世纪 意大利科学家伽利略才指出这种说法是错误的 它分析运动的车停下来 是由于摩擦力的原因 运动物体减速的原因是摩擦力 伽利略提出了自己的看法 他指出 物 体一旦具有某一速度 没有加速和减速的原因 这个速度将保持不变 这里所指的减速的原因 就是摩擦力 为了证实结论的正确 它设计了一个理想实验 thought experiment 下面利用一个跟 他的理想实验装置相似的实验向大家介绍一下伽利略的实验 伽利略先是对摆体运动的现象进行了敏锐的观察 细绳上端固定于铁架台 下端系一个小球 如下图 1 将小球拉离水平位置一定高度 由静止释放 小球将上升到另一侧几乎同样的 高度 2 在小球摆动的过程中放一个障碍物 发现 小球仍将上升到另一侧几乎同样的高 度 伽利略由摆体运动现象引发思维迁移 设计出理想实验装置 一端可改变倾角的无 摩擦斜面 用心 爱心 专心2 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 3 3 笛卡尔对伽利略看法的补充和完善笛卡尔对伽利略看法的补充和完善 法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点 提出了 如果没有其它原因 运动物体将 继续以同一速度沿一条直线运动 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做了准确的描述 但是没有指明原因是什么 这个原因跟 运动的关系是什么 4 4 牛顿的观点 牛顿的观点 牛顿总结了前人的经验 指出了加速和减速的原因是什么 并第一次明确的提出了力 的概念 并指出了这个原因跟运动的关系 这就是牛顿第一定律 二 牛顿第一定律二 牛顿第一定律 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 种状态为止 理解 理解 1 力和运动的关系 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动状态原因 用心 爱心 专心3 2 物体不受外力 或所受外力合力为零 时 总保持匀速直线运动状态或静止状 态 3 物体具有一种固有属性 惯性 物体的惯性大小完全取决于质量 与其它因素无 关 4 牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态 只是一种理想化状态 这种状态 虽不能实现 但它却正确揭示了运动和力的关系 力不是维持物体运动原因 而是改变物体 运动状态原因 指出了物体的惯性的性质 三 惯性三 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 但可以利用惯性做事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 巩固练习巩固练习 1 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 2 以下说法中正确的是 A 牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律 B 不受外力作用时 物体的运动状态保持不变 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 飞跑的运动员 由于通到障碍而被绊倒 这是因为他受到外力作用迫使他改变原来 的运动状态 3 如图所示 重球系于 DC 下端 重球下再系一根同样的线 BA 下面说法中正确的是 A 在线的 A 端慢慢增加拉力 结果 CD 线容易拉断 B 在线的 A 端慢慢增加拉力 结果 AB 线容易拉断 C 在线的 A 端突然猛力一拉 结果 AB 线容易拉断 D 在线的 A 端突然猛力一拉 结果 CD 线容易拉断 4 交通部门规定 在各种小型车辆前排队乘坐的人必须系好安全带 请从物理学的角 度加以说明 用心 爱心 专心4 5 有人设想 乘坐气球飘在高空 由于地球自转 一昼夜就能环游世界 这个设想可 行吗 参考答案参考答案 1 D 2 A B D 3 A C 4 答 汽车紧急刹车时 突然减速 乘客由于惯性将会撞在前面而造成危险 系