4.1 牛顿第一定律 课件 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章运动和力的关系4.1牛顿第一定律目录124理想实验的魅力牛顿第一定律小结和练习3惯性与质量?问题导入初中我们学习了牛顿第一定律的基本内容，你能说说它揭示了物体运动遵循怎样的规律吗？生活中，要使一个物体动起来，需要推、拉等等给物体一个力，它才能运动起来，当停止用力，物体就会慢慢停下来。这是否与牛顿第一定律相矛盾呢？理想实验的魅力011运动和力的关系爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力，比作侦探小说中警员破案的过程。在侦探小说中，有时候明显可见的下所却把人们引到错误的判断上去。重的物体下落快马一直拉车，车才一直动1运动和力的关系亚里士多德认为，运动分为自然运动和强迫运动；自然运动是重物下降、轻物上升，其他一切物体的运动（包括匀速运动）都是强迫运动，只有在推动者的直接推动下才能进行，不再推动时物体便归于平静。亚里士多德力是维持物体运动的原因。1运动和力的关系伽利略认为，一个运动的物体，假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这一速度——这个条件只有在水平的平面上才有可能，因为在斜面的情况下，朝下的斜面提供了加速的原因，而朝上的斜面提供了减速的原因。伽利略力不是维持物体运动的原因。1运动和力的关系如果力不是维持物体运动的原因，那么为什么草地上滚动的足球会逐渐停下来？人不推箱子，箱子也不动？如果没有摩擦或者其他阻力，足球或箱子还会停下吗？2伽利略理想实验为了证明自的观点，伽利略设计了如下图所示的实验。物体的运动不需要力来维持2伽利略理想实验我们知道阻力不可能完全消除，所以伽利略的实验是一个“理想实验”。这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。爱因斯坦：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发现之一，而且标志着物理的真正开端。现代所做伽利略斜面实验的频闪图2伽利略理想实验伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。他认为，如果物体处于运动之中，那么如无其他作用的话，它将继续以同一速度在同一直线上运动，既不停下也不偏离原来方向。笛卡儿牛顿第一定律021牛顿第一定律跨越时代的科学接力笛卡儿伽利略亚里士多德恩格斯称“最博学的人”。被誉为“百科全书”式学者。世人传颂：哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。少年时期就认为除数学外，其它任何领域的知识皆有懈可击。物体之间的相互作用是复杂的，无论是亚里士多德、伽利略还是笛卡儿都没有提出力的概念。这时研究出来的运动和力的关系并不完善。

在伽利略和笛卡儿的工作基础上，在隔了一代人以后，英国科学家牛顿提出了动力学的一条基本定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。1牛顿第一定律

物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。

任何物体都和周围的物体有相互作用，即力的作用，不受力的物体是不存在的。所以牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态。牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，它不仅揭示了运动与力的关系，更是明确提出了惯性和力的概念。牛顿第一定律的意义：1．揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因；2．保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性称为惯性。惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物体都具有惯性；1牛顿第一定律物体由静止变运动，由运动变静止或运动的速度大小方向改变，我们就说物体的运动状态发生了改变。观看影片，尝试解释一下为什么宇航员在太空中脱离太空舱后很难返回太空舱？影片中的宇航员又是如何返回太空舱的？1牛顿第一定律惯性与质量031惯性惯性是物体的固有属性，并不是一种力。任何物体都具有惯性，无论是静止的物体还是做变速运动的物体。汽车拐弯的过程中，人会向另一侧倾快速抽走物体下面压的纸，物体不动1惯性生活中很多地方利用了惯性

拍打灰尘用铲子将沙子扬起利用惯性使锤头套紧你能举出其他利用惯性的例子吗？1惯性生活中也要避免因惯性带来的危害

汽车启动，拐弯或刹车时，人要抓稳扶好安全带和安全气囊1惯性从上面的例子来看，惯性在不同的状态下表现出来的形式不同，但都是在保持原本的运动状态，即抵抗运动状态改变。当物体不受外力时，惯性表现为保持原本的运动状态不变；当物体受到外力作用时，惯性表现为改变物体运动状态的难易程度，即物体惯性越大，它的运动状态越难改变。那么惯性的大小和什么有关呢？2惯性与质量吊起来的沙袋让它动起来需要很大的力，但是悬挂的乒乓球，甚至只需要轻轻一碰就能动起来。也就是说改变这两个物体运动状态的难易程度不同。

2大量事例说明，不同质量的物体，惯性的大小是不一样的。也就是说，不同物体维持期原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性就大。描述物体惯性的物理量就是它的质量。质量只有大小没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。惯性与质量质量是惯性的唯一量度！2汽车速度越大，刹车后越难停下来，是因为速度大的物体，惯性更大吗？惯性与质量对同一汽车，刹车过程中的加速度是相同的，但是速度大所需要的制动时间更长，所以表现得更难停下来。3在桌面上放一张纸，纸上放一个小钢球。当相对于桌面加速抽动纸张时，如果以纸张为参考系，小钢球运动状态改变。按照牛顿第一定律，小钢球在水平方向上应该受到力的作用。但实际上小钢球水平方向上不受力，这不是和牛顿第一定律矛盾吗？惯性参考系3如果以桌面为参考系，小钢球的运动状态并没有改变，并不与牛顿第一定律相矛盾。如果在一个参考系中，一个不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系，牛顿第一定律在惯性系中成立。以加速运动的纸为参考系，牛顿第一定律并不成立，这样的参考系叫作非惯性系。惯性参考系小结和练习041小结1．伽利略理想实验；2．牛顿第一定律；3．惯性；1．回答下列问题。（1）飞机投弹时，如果当目标在飞机正下方时投下炸弹，能击中目标吗？（2）地球由西向东自转，你向上跳起来以后，为什么还落在原地，而不落到原地的西边？（3）我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带。为什么有这样的规定？（4）一位同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则他不可能向上运动。这个结论错在哪？2练习答：（1）不能击中目标，因为炸弹投下时，由于惯性，具有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落在目标前方。（2）当你起跳时，由于惯性，你仍有与地面相同的速度，所以还落在原地，而不会落在原地西边。（3）如果不系安全带，当紧急刹车或发生交通事故时，车因受到制动力或撞击而突然改变运动状态，而人因惯性仍然向原方向运动，人和车发生相对运动，会发生危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受到了安全带的约束，增加了安全系数。（4）物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性而继续向上运动，不是因为受到了向上的力的作用。2练习2．关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（）A．牛顿第一定律以伽利略的理想实验为基础，可以用实验来直接验证B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性D．牛顿第一定律说明力是维持物体运动的原因2练习B3．在匀速行驶的火车车厢内，有一人从B点正上方相对车厢静止释放一个小球，不计空气阻力，则小球（）可能落在A

处一定落在B

处可能落在C

处以上都有可能2练习B4．对一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性的角度加以解释，其中正确的是（）A．采用大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明通过科学手段能使小质量的物体获得大的惯性B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的2练习C5．在东汉王充所著的《论衡·状留