§8.1 牛顿第一定律
情境导入
上小学的小强同学听老师说,由于地球自转,当地地面的速度大约是360m/s,便产生了一个想法:地球既然转得这么快,那么当自己跳起来落回地面时,地面一定转动了一段很大的距离,自己就不会落在原地,所以只要不停地跳跃,就能免费周游世界.
下课后便急忙跑到操场上去试试.使劲向上跳,但总是落回到原处.小强怎么也不明白其中的道理.你能帮他解开这个谜团吗?
思 考
运动着的小车为什么总要停下来?
踢飞的足球会永远飞行吗?
(一)辨析维持运动需要力吗?
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。
开动脑筋
正方:
玩滑板车时,人不蹬地,车最终会停下来。说明物体运动需要力来维持。
反方:
滑板车滑行时,人没有蹬地,车还继续前进。说明物体运动不需要力来维持。车停下来是因为受到阻力的作用。
你认为谁正确?
——力是维持物体运动状态的原因。一切运动物体终将归于静止。
【说明】
科学来源于实际。
在科学并不发达的年代,人们常常从经验出发,经过简单思考来探究自然规律。
这种经验结论是否科学、是否是真理,必须经过实践的检验。因为事物的本质有时会被掩盖在表面现象中。
1.亚里士多德的观点 (2000年前古希腊)
力与运动关系的几种看法:
——物体的运动并不需要力来维持。物体会停下来是因为受到摩擦阻力的缘故,力是改变物体运动状态的原因。
力与运动关系的几种看法:
2.伽利略的观点(17世纪意大利)
①理想实验
如图甲所示,让小球沿一个斜面由静止滚下,小球将滚上另一个斜面。如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。
如果第二个斜面倾斜角度减小,如图所示,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程。继续减小第二个斜面的倾斜角度,如图丙所示,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而将沿水平面以恒定的速度持续运动下去。
②实验结论:在水平面上的物体,假设没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度永远运动下去,即物体的运动不需要力来维持。
伽利略的观点
伽利略的理想实验
伽利略理想实验
【说明】
伽利略构想的理想实验(又称假想实验)以可靠的事实为基础,把实验与逻辑推理和谐地结合在一起。这种科学探究的方法有力地推动了科学的发展。
【提出问题】
通过伽利略的实验可以看出,运动的物体之所以会停下来是因受到了阻力的作用,阻力对运动的物体有什么影响呢?
【设计实验】
请同学们结合以下问题分组设计实验阻力对运动物体的影响。
⑴实验中应该采用什么物理方法?
⑵如何改变小车受到的阻力大小?
⑶如何控制小车运动到水平面时的速度相同?
演示实验
在同一斜面的同一高度
同一小车从静止下滑
到达斜面底端速度相同
棉布表面
木板表面
比较小车滑行的距离
阻力对物体运动的影响
表面状况
棉布
木板
某表面
大
小
阻力的大小
小车运动的
距离s /m
实验记录表:
小车速度减小的情况
快
慢
平面越光滑,受到的阻力越________,小车运动的距离越________ ,速度减小得越_______ 。
结论:
小
长
慢
更小
更慢
进一步推测
如果物体受到的阻力为零,速度就不会减小,它将永远运动下去。
分析类似实验
牛顿
总结伽利略等人的研究成果
牛顿第一定律
(物理学基本定律之一)
一、牛顿第一定律
1.“一切”适用于所有物体。
2.“没有受到力的作用”是定律成立的条件。
3.“总”一直、不变。
定律解读
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
5.牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,用推理的方法概括出来的。不能用实验直接证明。
4.“或”指物体不受力时,原来静止的总保持静止,原来运动的就总保持原来的速度和方向做匀速直线运动。两种状态必有其一,不同时存在。
6.牛顿第一定律说明了力和运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
开动脑筋
牛顿第一定律
物体为什么会保持静止状态或匀速直线运动状态呢?
不受力。(不是外因)
(寻找内因)物体自身的属性
惯性
又叫惯性定律
二、惯性:
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,这种性质叫惯性。
你能用惯性的知识解释下面这些现象吗?
在杯子中盛满牛奶,突然急速拉动杯子,会看到什么现象?为什么?
牛奶向右洒出。因为牛奶开始处于静止状态,当被子突然向左运动,牛奶因为有惯性,要保持静止状态,所以向杯子右侧洒出。
跑动中的人,脚被绊住,为什么会向前倒?
跑动中的人开始向前运动,脚被绊停止,而身体有惯性,要保持向前的运动状态,继续向前运动,所以人向前摔倒。
当汽车刹车时,人的脚底由于摩擦而随之静止,人的上身由于惯性,会保持继续向前运动的状态,所以刹车或减速时,人会向前倾。
汽车突然刹车
当汽车从停止状态起动时,人的脚底由于摩擦而随之静止,人的上身由于惯性,仍保持原来慢速行驶的运动状态,所以加速时,人会后仰。
汽车突然加速
1.惯性没有条件。任何物体任何时候都有惯性。
2.惯性没有方向。物体只是保持之前的运动状态。
概念解读
我们常常利用惯性
掷铅球
投篮
跳远
紧固锤头
也要避免惯性带来的危害
雨雪天减速
开车系安全带
1.关于惯性,下面说法正确的是( )
A.一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性
B.射出的子弹离开枪口继续高速前进,是因为子弹受到惯性的作用
C.汽车关闭发动机后还能继续前进是由于汽车的惯性大于它受到的阻力
D.一切物体在任何情况下都具有惯性
D
巩固练习
2.一氢气球吊着一重物以1 m/s的速度匀速竖直上升,在上升过程中,吊物体的绳子突然断了,则在绳子断开后物体( )。
A.立即下落,且速度越来越快
B.立即匀速下落
C.由于惯性,物体以1 m/s的速度匀速上升
D.先上升一段距离再下落,下落时速度越来越快
D
本课小结