惯性与惯性定律及惯性现象解释
安徽省庐江二中（231500） 王伯兰 束义福
????惯性是物理概念，反映的是物体的性质，即一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。这里“一切物体”指所有物体，即包括静止的物体，也包括运动的物体。“都有”是说没有例外，这就点明了共性。“或”是指如果物体最初是静止的，它就有保持静止状态的性质；如果最初是运动的，它就有保持匀速直线运动的性质。所以课本上给惯性的定义是：物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
????惯性是物体本身的一种属性，一切物体在任何时候、任何状态、任何情况下都具有惯性，不可避免，不可克服，惯性与外界条件无关，与受力与否、受力大小、处于何种状态、状态如何改变等均无关。好比一口缸，装满水时可容纳水1米3，说明这缸有这样大的容纳的本领，还是这口缸，不装水时，同样还具有容纳1米3水的本领，并不因为不装水就没有容纳水的本领。惯性大小只与质量有关，质量大，惯性大；质量小，惯性小。质量是惯性大小的量度。
????把一切物体都具有惯性的种种认识，总结概括上升为理论认识，人们得到这样的规律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态，即惯性定律，也称牛顿第一定律。它是物理规律，反映的是物体在“不受外力”作用时的运动规律。“一切物体”指所有物体。“总”是说没有例外和从始至终，这就点明了规律性。“没有受到外力”是指明惯性定律成立的条件。惯性定律指出了一切物体都有惯性，提示了物体一定条件下物体的运动状态，反映了物体的运动规律。
????惯性是物理概念，惯性定律是物理规律，二者有严格的区别，凡是一个定律都揭示事物在一定条件下的结果，因此定律内容的构成总包含有两部分，条件及结论。惯性定律的条件是“没有受到外力”，“结论是物体保持静止状态或匀速直线运动状态。”惯性定律揭示了物体在不受外力作用时如何运动的问题，为突出物体仅在惯性支配下运动，故称惯性定律。“保持原来静止状态或匀速直线运动状态”的性质，与“保持原来静止状态或匀速直线运动状态”的原因是两回事，不可混为一谈。惯性是物体固有属性，不随外界条件的改变而改变，一切物体在任何情况下都有惯性，当物体不受外力时，表现为物体保持静止状态或匀速直线运动状态，当受到外力时，表现为物体运动状态的改变有难易之别。
????还必须注意的是，不可将力和惯性混为一谈，不能将惯性认为是力。惯性是物体保持原有速度（状态）不变的性质，力是改变速度（即产生速度变化）的原因，前者要“保持不变”，后者要“迫使改变”，前者是“物体固有”，后者是“施力者外加的”。物体有保持原来状态的性质，但没有保持状态改变的性质，因为前者“不受力作用”，后者必须有力的作用才可使状态改变，物体可以不受力或所受外力和为零，但物体的惯性却永远不会为零，力改变运动状态，而不是产生运动和保持运动的原因。
????理解惯性时，一些同学对实际中的惯性现象难于解释，常发生一些错误。例如，一些同学根据“汽车速度越快，刹车后停下来所用时间越长”的现象，误认为物体速度大则惯性大，这是把速度和惯性错误联系起来了。必须明确，惯性大小是由物体质量来量度的，质量不变，惯性大小就不变。质量一定，且制动阻力一定时，速度减小的快慢是一定的，即加速度一定，这反应物体保持状态本领一定。只是因为速度大，减小为零所用时间长，制动所用时间就越长。同时从静止开始起动的小汽车和载重车，在相同外力作用下，小汽车起动得快，载重车起动得慢，这说明载重车保持原来状态的本领大，所以起动得慢；同样的道理，在刹车时，载重车由于保持原来状态的本领大，就比小汽车要行驶更长的距离才停下来，由此说明质量大的物体，其惯性大。
????有些同学根据“站在车里的人在急刹车时比缓慢刹车时向前冲得利害”的事实，错误地得出结论“速度改变快惯性大”。其实不论快刹车，还是慢刹车，人的惯性大小都是一样的。只是由于急刹车时，车子停得快，人体的惯性运动相对车子的减速运动显得快，慢刹车时，由于车子速度改变慢，人体的惯性运动相对于车子减速运动显得没有那么突出。
????在日常实际中经常利用惯性，例如机动车在靠站前的一段距离就关闭发动机，利用车的惯性行驶完余下这段路程，从而实现节约能源的目的。飞机空投时，必须提前投掷才能投中目标。因为当它离开飞机后，虽然在竖直方向上受到重力作用要下落，但在水平方向上却未受到外力作用，由于惯性，物体仍然保持原有的水平向前的运动速度。
????当然，我们还要防止惯性带来的不利情况的发生，譬如，为保持行驶车辆的安全，对行驶车辆限制车速；车与车间前后要保持一定距离；小汽车前排司机和乘客必须系安全带，等等。
惯性定律的建立
?? 人类是如何认识惯性的，惯性定律为什么是牛顿第一定律的别称，而不是伽利略或笛 卡儿所发现 的？本文以史实为依据，对这一问题作初步阐述．
?? 古希腊的哲学家亚里士多德（公元前 384 — 322 年）在他所著《物理学》一书中认为：机械运动有自然运动和强迫运动，如马拉车行驶，奴隶 曳 船行驶，这些运动必须有推动者， 即运动 必须有外力维持，否则就归于静止．他认为 “一切运动的物体必定受某物的驱动”．千百年来人们都相信亚里士多德的说法：外力是物体产生并维持运动的原因，亚里士多德根据对现象的观察、直觉推理方法得到结论的，他没想到用实验来验证，在他的思想中对惯性根本没有任何认识．
??? 比亚里士多德稍晚的古希腊的另一位哲学家伊壁 鸠 鲁（公元前 342 — 270 年）却提出了不同的看法，他说： “尽管原子在质量和形式上是那样的不同，然而它们却以同样的速度在虚空的空间中运动．”古罗马原子论者卢克莱修（公元前约 99 — 55 年）在《物性论》中说： “每样东西虽然重量不相等，都必定以同样的速度冲下，通过寂静的虚空运动．”他们两人的看法虽有惯性运动的见解，但仅仅是一种猜测和推理而已．
?? 我国远在春秋战国的 “墨经”上已有惯性的论述．在春秋战国末期的《考工论辀人篇 》 中更有明确的记载：“劝登马力，马力既竭，犹能一取也．”意思是说：马拉车的时候， 马虽然对车不再施 力了，但车还能继续前进一段路，这显然是在讲述一种惯性现象．
?? 14 世纪的 布鲁丹曾经 说过：物体被抛出后，若无外力的作用，它本身的冲力（动量）就能使物体永远保持匀速运动． 15 世纪罗马教会主教库萨的居拉（ 1401 — 1464 年）说： “在光滑地板上运动着的光滑小球，将继续运动直到受到某些物体的制止．”这些人的看法都是从一定哲理出发；缺乏实验根据．但他们都曾先后冲击着亚里士多德的断言．
?? 真正令人们信服的论述是意大利物理学家伽利略（ 1564 — 1642 年）所 作出 的，他在《关于托勒密和哥白尼两种世界体系的对话》一书通过萨尔维阿蒂（伽利略的代言人）和辛普利 邱 （亚里士多德的代言人）的一段对话，对惯性作了阐述：
?? 萨 ： “……假想有一光滑如镜的平面是用钢那样坚硬的材料制成的，该平面同地平线不平行，而是略微倾斜，如果在它上面放上一个钢那样的又硬又重的材料制成的滚圆的球，你认为在松开手之后这个圆球会怎样呢？……如果把同一个可运动的物体放在一个既不向上又不向下倾斜的表面上，会发生什么情况？”
?? 辛： “如果只是把它放在这个平面上不动，在这种情况下，该物体一点也不动，但是如果沿某个特定方向已经给了它一个初始冲力，那末就再不会有加速或减速的原因．”
?? 萨 ： “确实如此，但是如果没有引起圆球减速的原因，就更不会有使它停住不动的原因了，那末你说这个球会继续运动到多远．”
?? 萨 ： “如果这个空间是无限长的，那末在这个空间中的运动也同样会是无限的吗？也就是说，是永恒的吗？”
?? 辛： “我看是这样．”
?? 在这段对话中，伽利略通过理想实验，使亚里士多德的代言人不得不承认，一种非天然运动竟不需要外力，也能继续不断地运动下去．伽利略还在《关于动力学和局部运动这两种科学的对话》一书中写道： “我们可以进而提出任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可以保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形，因为在向下倾斜的平面上已经存在一种加速因素，而在向上倾斜的平面上则有一减速因素．由此可见在水平面上的运动是永久的，因为，如果速度是匀速的，它就不能减小或缓慢下来，更不会停止．”伽利略的这些叙述明确地提出了“惯性原理．”
?? 伽利略的惯性原理的结论是作了大量观察和实验推理得到的．因为任何实际运动是不可能把所有外界影响都消除掉的，所以单凭实际观察是不可能 作出 “维持运动不需外力”的结论，还必须运用推理，即对实际的运动加以理想化，正是根据理想的实验，伽利略得出了他的正确结论，把实验和理论分析相结合，从复杂的实际现象中抽象出最简单 最 本质的理想情况加以分析，从而得出对自然规律的正确认识，这是伽利略方法的突出特点，也是他能在科学上 作出 超越前人贡献的基本原因．对于这一点爱因斯坦曾说过：“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．”（《物理学的进化》第 3 页）他还说： “伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点，而用新的观点来代替它，这就是伽利略发现的重要意义．”（《物理学的进化》第 5 页）
?? 伽利略虽然发现了 “惯性原理”，但他并没有完全摆脱亚里士多德的影响，尽管他明确地指出了在无摩擦无边际的水平平面上运动将是永恒的匀速直线运动，但在其他地方，特别是在较早出版的《对话》一书中，他却一再强调均匀 圆运动 才可能是天然的和永恒的．他说他同意亚里士多德的那些结论，承认世界上是一个具有三度空间的体系，因此是最完善的．由于世界是最完善的，它就必然是秩序井然的．“为了维持宇宙各部分的完善秩序，那就必需说运动的物体只能沿圆周运动，如果有什么不沿着圆周运动的物体，那它就必然是不动的．这就是说，只有静止和圆周运动适宜于维持秩序．”所以显然在这里伽利略所说的平面是指各部分和地心等距离的水平面而不是空间的一条直线．
?? 法国的哲学家笛卡儿（ 1596 — 1650 年）在阐明运动量守恒规律时提出： “运动的本质是，如果物体处在运动之中，那么如无其他原因的作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既 不 停下来也不偏离原来的方向．”这为人们最终获得惯性定律搭好了跳板，在笛卡儿看来惯性是忍受外界作用的能力，但笛 卡儿曾猜想 惯性是可变的， 即速度 不同惯性也不同，这是他的失误．
?? 英国物理学家数学家、经典物理的奠基人牛顿（ 1642 — 1727 年）在前人的研究基础上于 1687 年发表了历史巨著《自然哲学的数学原理》中对力学的几个基本概念下定义，其中定义 3 ： “物质的惰性力或固有力是一种反抗的能力，由于这种力，任何物体都要保持其静止的或匀速直线运动状态的现状．”对此定义牛顿又作了如下的说明：“由于物质的惰性，物体要脱离其静止状态或运动状态是困难的，基于这种考虑，这种表示惰性的力可以用一个最确切的名称，叫惯性力．”惯性作为一个物体在运动中表现出来的固有的或天然的属性名称一直沿用到今天，这是牛顿首先提出的．牛顿还认为：“这种力总是与具有该力的物体成正比．”这句话在现代教科书上通常写成：一个物体的质量是它的惯性大小的量度，质量大的物体惯性大．
?? 牛顿继续在 “原理”中提出了运动三定律，冠以首位的是：定律 1 ： “每个物体都要继续保持它的静止状态或沿着笔直的直线和匀速运动的状态．除非对它施加外力，以迫使它改变这种状态．”这个定律揭示了任何物体都具有一种保持其原来运动状态的特性即惯性，当物体不受力时，它处于静止匀速直线运动状态，体现了它保持原来运动状态的特性，当物体受到外力作用时，惯性会对运动状态的改变进行反抗，这时这种特性就明显表示出来．所以惯性的正确认识和惯性定律的建立最终应该归于牛顿，因此牛顿第一定律又被称为惯性定律．
?? 牛顿第一定律（惯性定律）的建立，具有深刻的哲学意义，它告诉人们惯性是所有物体具有的本性，打破了地上运动和宇宙空间运动的人为界限，统一了宏观与微观的运动，并提出了处理任何运动的单一模式．由此出发可顺利研究物体运动状态改变的原因，它是第二、第三定律的基础．
?? 人类对于惯性的认识从亚里士多德到伽利略再一直至牛顿，经历了 2000 多年无数个有名无名的科学家的探索才逐渐趋向完美，而其中对伽利略的用理想实验的思想方法给人以深刻的启迪，这段历史对每个学习物理并愿通向成功 之路者是 最好的借鉴．
教学设计
课题名称：牛顿第一定律
作者单位：上饶市第一中学
作者姓名：刘 保 华
联系电话： 13155900619
邮 编： 334000
学科学段
高中物理必修①第四章第一节
教材分析
牛顿运动定律是动力学的基础，正确认识力和运动的关系，是学好物理的关键，教学中应联系生活、贴近实际，以激发学生学习的兴趣。
l、理解力和运动的关系是本节课的重点，通过实验和生活的例子进一步体会，力不是维持物体运动的原因，而是改变运动状态的原因。这对以后研究问题，受力分析都是非常重要的。
2、惯性与质量的关系是这节课的难点，通过举例反复体会。
学生分析
1、力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因，人们正确认识这个问题，经历了漫长的历史过程，同样学生要正确认识它，也要克服日常经验带来的错误认识。
2、惯性是一个重要的概念。虽然学生在初中接触过，但仍有一些学生误认为“物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性”。不理解一切物体都有惯性，而且惯性大小与质量有关。要解决这问题也不是一蹴而就的，需要通过实例分析慢慢接受。
新课标要求
（一）知识与技能
1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。
2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。
3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．
（二）过程与方法
1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．
2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．
3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。
（三）情感、态度与价值观
1、利用一些简单的器材，比如：小球、木块、平抛斜面轨道、自制玻璃管道等，来对比研究力与物体运动的关系，现象明显，而且更容易推理。
2、培养科学研究问题的态度。
3、利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题。
4、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言，并学以致用。
教学重点
理解力和运动的关系。
理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。
教学难点
惯性与质量的关系。
教学方法
1、对比实验、自主探索、合理推理。
2、利用生活中的实例，理解惯性与质量的关系，贴近生活更易理解。
教学准备：
毛巾，长木板，玻璃板，斜面，斜槽轨道，玻璃管，钢球，钢卷尺，铁夹，双面胶
教学实施
（一）创设游戏，引入课题
[冰壶运动]
力和运动之间存在关系
（二）回顾历史，体验过程
1.亚里士多德
在人类历史的长河中，运动和力如影随形，与我们的生活、生产密切相关。比如：马拉车则车前进，不再拉，前进的车会停下来；人推车则车前进，不再推，前进的车会停下来；脚踢球，球沿草地向前滚动，不再踢，滚动的球会慢慢停下来。
思考：运动和力之间有什么关系呢？
最早提出这个问题并给出经验总结的是古希腊学者亚里士多德。
他根据大量生活现象，归纳出：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。
他的观点来自实际经验，还能用实际经验验证，所以被人们广泛接受，并维持了近两千年。
设问:我们现在知道，他的观点是错误的。那么他凭什么得出这一观点？亚里士多德有贡献吗？
答：他凭观察和直觉得出这一观点；亚里士多德的贡献：提出问题，开创了一个新的研究领域。
亚里士多德虽然“经常犯错”，但是他仍然很伟大，恩格斯评价他“是西方文化的奠基人 ”，其地位恐怕不亚于我们中国人对孔子的尊崇。
思考：造成亚里士多德“犯错”的罪魁祸首是什么？地面重力和摩擦力。
2．伽利略的科学方法
首先发现是摩擦的缘故的是十六世纪的伽利略。他观察了球的滚动。
(1)现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。
按照亚里士多德的观点，球停下来是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一现象出发，对亚里士多德的观点提出质疑。
(2)质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？
设问：球停下来的原因是什么呢？
在伽利略之前，人们还没有意识到摩擦力这种无形的力，伽利略是第一个意识到摩擦力的人。
设计实验:帮伽利略重现，物体的停下，并非不受推力维持，而是摩擦的缘故。
器材：毛巾，长木板，玻璃板，斜面，斜槽轨道，玻璃管，钢球，钢卷尺，铁夹，双面胶
方案：(分四组讨论，选出最佳方案，再请改组同学展示设计方案，给予积极评价)
结论：滚动的球停下来，是摩擦阻力作用的结果。
(3)假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？
(4)猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。
过渡：伽利略设计了一个双斜面实验。
(5)实验探究
双斜面实验
左斜面固定，右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处由静止释放。
●固定右斜面，改变小球所受的摩擦，观察小球上升的最大高度怎样变化。重复一次。
思考：
①小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的最大高度之间有什么关系？
②摩擦阻力的大小与释放点到上升的最高点的高度差是什么关系？
③如果没有摩擦，小球会上升到多高的地方？
●减小右斜面倾角，观察小球沿斜面运动的最远距离怎样变化。重复一次。
思考：
①减小右斜面倾角，小球沿斜面运动的最远距离如何变化？
②如果没有摩擦，减小右斜面倾角，沿斜面滚动的最远距离怎样变化？小球将上升到多高的地方？
●将右斜面放平，释放小球，观察小球的运动。
思考：
①如果水平木板足够长，小球会停下来吗？
②如果没有摩擦，水平木板足够长，小球将滚到哪里去呢？
实验事实
逻辑推理
（无摩擦，右斜面足够长）
右斜面固定
摩擦越小,球滚得越高
球将滚上原来的高度
减小右倾角
球沿斜面滚得越远
球沿斜面滚得越远，一直滚到原来的高度
放平右斜面
球滚得最远
球将一直滚动下去
过渡：现在通过动画来模拟没有摩擦阻力时小球的运动。
动画模拟
（6）伽利略观点：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。运动不需要力维持。
过渡：伽利略的双斜面实验是一个理想实验。
理想实验的魅力：
实验（事实）+逻辑推理
通过可靠的实验事实，加上合理的逻辑推理，得出规律的一种方法。
理想实验的魅力：实验不能实现的地方，思维向前一步。
思考：亚里士多德和伽利略对同一问题的研究为什么两人会有截然不同的观点？
亚里士多德是观察+直觉，这种方法往往很不可靠。不科学。
伽利略：现象→质疑→假设猜想→实验→结论。这是探究问题的科学方法，特别是他的理想实验方法，体现了他卓越不凡的科学天赋，这种方法非常了不起！爱因斯坦是这样评价的：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。这个评价实事求是，从亚里士多德到伽利略，经历了2000多年，物理学徘徊不前；从伽利略到爱因斯坦，只经历300多年，物理学的大厦初步建立，大师辈出。这都得益于伽利略首创的实验研究方法。
过渡：伽利略的结论还有另一种表述：任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形。他指的匀速运动时沿与地心等距的水平面运动，他的表述中有亚里士多德的“圆惯性”烙印，于是与伽利略同一时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充和完善
3.笛卡尔的完善
笛卡尔的补充：除非物体受到力的作用，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。
笛卡尔补充了物体不受力时保持静止状态或匀速直线运动状态。并且提出，这应成为一个原理，它是人类整个自然观的基础。
过渡： 1642年，伽利略逝世，1642年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并制造了第一架反射式望远镜等等。
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律，它是牛顿物理学的基石。
4.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。
过渡：牛顿第一定律是否只是前面几位科学家正确观点的简单总结？它有更深刻的内涵吗？现在就让我们来理解牛顿第一定律。
（三）理解定律内涵
思考：牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的？
1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。
物体不受力，保持匀速直线运动状态或静止状态；运动状态变化，物体一定受到力的作用。
思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通过实验验证呢？
不能。由于不受力作用的物体是不存在的。许多阻力很小的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。比如：冰壶（观看视频）
从视频可以看出，冰壶在一段时间内速度的大小和方向几乎不变，直到碰上另一个冰壶。
思考：定律中还论述了什么呢？
2.惯性：
①概念：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
设问：一切物体都有惯性。做变速运动的物体有惯性吗？
当物体做变速运动时，由于惯性，物体会抵抗速度的改变，从而使速度的改变需要一段时间。比如汽车紧急刹车时不会立即停下来，而是继续向前滑行一段距离。
②一切物体有惯性，有抵抗运动状态变化的“本领”。
物体惯性大，“本领”大，运动状态难改变；物体惯性小，“本领”小，运动状态易改变。
思考并猜想：物体的惯性大小和什么因素有关？
游戏：用嘴吹乒乓球
思考：你观察到了什么现象？这个现象能说明惯性和质量的关系吗？
③惯性与质量：质量是惯性大小的量度。
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，单位符号为kg。
在初中质量定义为物体所含物质的多少；现在进一步从惯性的角度认识了质量；以后还要从物体间的引力认识质量。
过渡：现在，就可以解释撕纸游戏了。
（四）惯性现象
1.美国空军UFO档案记载，1952.12.6黎明前，一架B29轰炸机在墨西哥湾上空训练时，一个很大的不明飞行物以4000km～15000km的时速靠近、经过、远离它。在目击描述中，不明飞行物能迅速增减速度，甚至还能骤然停止。
思考：1.如果没有特别的装置，UFO骤然停止时，外星人飞行员的命运是怎样的？
2.人们想象外星人持有惯性消除器，用来消除自身的惯性，以便应对速度的迅速变化，你怎么看？
我们利用惯性的知识发现了UFO档案记载中的疑点。希望大家在遇到问题时利用所学知识，冷静分析。
（五）小结
1.了解了运动和力关系的探究过程。
在探究过程中，亚里士多德是开拓者。伽利略首创了理想实验方法；笛卡尔补充了伽利略的观点；牛顿提出了惯性、力、惯性参考系的概念。
2.体会了理想实验的魅力:实验（事实）+逻辑推理
3. 深入理解了牛顿第一定律，知道了质量是惯性大小的量度。
板书设计
牛顿第一定律
一、历史的回顾：
亚里士多德→伽利略→笛卡尔→牛顿
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。
1、理解：
⑴ 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.
⑵ 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。 ⑶ 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。
⑷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。在现实中可以用合力为0的状态
来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的
2、惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性。
特点：⑴一切物体都具有惯性；
⑵惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。
⑶物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，
质量越小，惯性越小。
课件45张PPT。2020-2-191请您欣赏牛顿第一定律江西省上饶市第一中学 刘保华2010.11. 92020-2-191新课标高中物理 必修①第四章 第一节2020-2-191请您欣赏2020-2-191一、回顾历史经验猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的
作用，物体就要静止在一个地方。——运动需要力维持请您欣赏思考：
①他凭什么得出这一观点？观察+直觉 ②亚里士多德有贡献吗？2020-2-191请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德经验猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的
作用，物体就要静止在一个地方。——运动需要力维持2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ ——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史试设计实验证明：小球停下来的原因是存在不易观察的摩擦力1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ ——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史试设计实验证明：小球停下来的原因是存在不易观察的摩擦力1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 （5）实验探究：双斜面实验——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 （5）实验探究：双斜面实验——运动需要力维持1请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德右斜面固定摩擦越小,球滚得越高球将滚上原来的高度2020-2-191.亚里士多德2.伽利略（5）实验探究：双斜面实验——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史2020-2-191.亚里士多德2.伽利略（5）实验探究：双斜面实验——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 ——运动需要力维持1（5）实验探究：双斜面实验请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德球沿斜面滚得越远球沿斜面滚得越远，一直滚到原来的高度球滚得最远球将一直滚动下去2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 ——运动需要力维持（5）实验探究：双斜面实验请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德球沿斜面滚得越远球沿斜面滚得越远，一直滚到原来的高度球滚得最远球将一直滚动下去2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 （5）实验探究：双斜面实验（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ ——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 （5）实验探究：双斜面实验（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ ——运动需要力维持请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 （5）实验探究：双斜面实验（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （6）得出结论：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。——运动不需要力维持。——运动需要力维持思考：
①理想实验有什么特点？ 实验事实+逻辑推理请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （3）假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？ （4）猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。 （5）实验探究：双斜面实验（1）现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。（2）质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？ （6）得出结论：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。——运动不需要力维持。——运动需要力维持思考：
②亚里士多德和伽利略对同一问题的研究为什么两个人会有截然不同的观点？ 亚里士多德：观察+直觉。伽利略：现象→质疑→假设猜想→实验→结论。“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” 请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略——运动不需要力维持。——运动需要力维持3.笛卡尔伽利略的另一种表述：
任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形。 请您欣赏一、回顾历史1.亚里士多德2.伽利略2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略——运动不需要力维持。——运动需要力维持3.笛卡尔 除非物体受到力的作用，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。——补充和完善。请您欣赏一、回顾历史2.伽利略1.亚里士多德3.笛卡尔2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略——运动不需要力维持。——运动需要力维持3.笛卡尔4.牛顿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。 ——补充和完善。 牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并制造了第一架反射式望远镜等等。请您欣赏一、回顾历史2.伽利略1.亚里士多德3.笛卡尔4.牛顿2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 物体不受力，保持匀速直线运动状态或静止状态；
运动状态变化，物体一定受到力的作用。2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：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。 力是改变物体运动状态的原因。1.运动和力的关系：1.运动和力的关系：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵牛顿第一定律：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。 1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。1.运动和力的关系：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 1.运动和力的关系：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 1.运动和力的关系：一切总迫使2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 1.运动和力的关系：一切总迫使①惯性现象：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 1.运动和力的关系：一切总迫使①惯性现象：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 ①惯性现象：②惯性现象的解释 ：1.运动和力的关系：一切总迫使2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 ①惯性现象：②惯性现象的解释 ：1.运动和力的关系：一切总迫使2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 ①惯性现象：②惯性现象的解释 ：思考并猜想：
物体的惯性大小和什么因素有关？1.运动和力的关系：一切总迫使2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 ①惯性现象：②惯性现象的解释 ：1.运动和力的关系：一切总迫使2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。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。 2.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。 ①惯性现象：②惯性现象的解释 ：1.运动和力的关系：一切总迫使质量只有大小，没有方向，是标量。
在国际单位制中，质量的单位是千克，单位符号为kg。③惯性与质量：质量是惯性大小的量度。2.惯性：2020-2-1911.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-191关于伽利略理想实验,下列说法正确的是
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. 没有事实为基础的,只是理想推理
D. 以上说法都不对
B1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-191ABD2、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1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-1913、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D1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-191 4、长直轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人
将手中的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在
A.手的后方
B.手的前方
C.落在手中
D.无法确定 C1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-191 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？ 答：因为地球上一切物体，（包括地球周围的大气）都随着地球一起运动，气球升空后，由于惯性，它仍保持原来随地球自转的速度，当忽略其他与地球有相对运动的作用而产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止状态，不可能相对地球绕行一周。1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-191四、课堂小结1、历史的回顾：2、牛顿第一定律：1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习2020-2-191五、作业布置 1、活动
（1）访问有关网站，查看交通事故，思考“惯性与交通”问题。
（2）访问有关网站，查看卫星发射中是如何利用惯性的。
（3）通过骑自行车或乘车体会惯性，提出利用和防止惯性的几
个建议。2、书面作业
设想一下，如果有一天，地球突然停止自转，我们的世界
会变成怎样？写一篇科幻作文，描述一下这场灾难的具体场景。四、课堂小结1.亚里士多德2.伽利略3.笛卡尔4.牛顿请您欣赏一、回顾历史二、定律内涵1.运动和力的关系：2.惯性：三、课堂练习完2020-2-191谢 谢 指 导 ！惯性参考系; 在有些参考系中，不受力的物体保持静止或匀速直线运动的状态，这样的参考系叫做惯性参考系。
简称惯性系2020-2-191附表1：
第十一届全省中学物理青年教师教学大赛
参赛选手登记表
选手基本信息
姓名
刘保华
性别
男
民族
汉
学历
大学本科
学位
学士学位
出生年月
1980-07-15
毕业（或就读）学校、专业
江西师范大学物理学
教龄
7年
工作单位
江西省上饶市第一中学
联系电话
13155900619
E-mail
Lbh739@126.com
邮政编码
334000
通信地址
江西省上饶市第一中学物理组
参赛信息
申报市
江西省上饶市
赛组（初中或高中）
高中组
参赛课题
《牛顿第一定律》
县区评比情况
市（或高校院系）评比情况
选手教学特点及本课题设计特点：
申报市教研部门（或高校院系）意见：
（盖章）
年 月 日
