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第八章
第1节
牛顿第一定律
力可以改变物体形状;
力可以改变物体的运动状态
知识回顾:
力的作用效果有哪些?
运动方向
运动状态:
运动快慢
人向上用力一跳,不会飞离地球
运动的汽车,刹车后最终会停下来.
思考:如果运动的物体不受力,将会怎样?
对静止的木箱施加一个水平方向的推力,木箱沿着水平方向运动.撤去推力后,木箱停了下来。
你观察并思考过下列现象吗?
用铁锤敲击铁钉,钉子向下运动陷入木板.停止敲击,钉子就不再下陷.
结论:静止的物体受力就运动,不受力就不运动.
?
踢出去的足球,虽然会继续
“飞行”,但它总是会停下来的.
关闭了发动机的火车.虽然能继续向前运行.一段距离,但它最后总会停下来.
结论:
运动物体受力就继续运动,不受力就会停止运动。
?
我们发现以上现象似乎有一个共同特征:
物体受力时才能运动;如果不受力,物体不会运动或停止运动。
?
同学们玩过滑板车吗?
滑板车滑行时,人没有蹬地,车还继续前进.如果我们不再蹬地,它最终就会停下来,这说明了什么呢?
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?
1.维持运动真的需要力吗?
生活中还有哪些类似滑板车的现象呢?
自古以来,就有很多人认为:物体的运动需要力来维持。
伽利略认为:物体的运动不需要力来维持,运动的物体之所以停下来,是因为受到了阻力的作用。
VS
通过实验研究
运动和力之间是什么关系呢?
2.探究阻力对物体运动的影响
提出问题1:小车在水平木板上前进的距离与哪些因素有关?
影响因素有斜面坡度,小车质量,小车起始高度,水平面的阻力.
提出问题2:研究小车在水平木板上前进的距离s和水平木板对它的阻力f的关系,你认为应该如何进行?
运用控制变量法:
必须让其他因素相同,只让表面粗糙程度不同(如毛巾、木板、棉布).
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
推理:如平面绝对光滑,物体不受摩擦,物体将永远
运动下去.
亚里士多德
历史回顾
两千多年以前,古希腊学者亚里士多德提出
“力是维持物体运动的原因”的观点在人类历史上统治了近一千七百年。
这一观点正确吗?
伽利略的理想实验和推论如下:
1.如图所示,两斜面对接,让静止的小球沿一个斜面滚下来,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,,小球将上升到原来静止时的高度.
等 高
意大利物理学家伽利略对亚里士多德的观点提出了怀疑.并做了一个理想实验来反驳其观点.
2.如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度,但要通过更长的距离.
等 高
3.继续减小第二个斜面的倾角,使它成为水平面,小球不可能达到原来的高度,就要沿水平面以不变的速度持续运动下去.
结论:
运动物体如果不受其它物体的作用,其运动会是匀速的,而且将会永远运动下去。
必须有力作用在物体上,物体才能运动。不受力而一直运动的物体是不存在的。
运动物体如果不受其它物体的作用,其运动会是匀速的,而且将会永远运动下去。
两种观点 孰是孰非
伽利略通过以可靠的事实为基础,经过抽象思维的理想实验,从而推翻了亚里士多德的观点!
伽利略的这种把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验,是科学研究中的一种重要方法.
物体的运动不需要力来维持!
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。(1.该物体不受任何力的作用;2.该物体所受力的共同作用效果等效于0.)
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。
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.
B.
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.
D.
水平桌面上,物体在水平力F的作用下向右运动,当它离开桌面的瞬间,假如所受的一切外力同时
消失,那么它将(
)
A、沿竖直方向下落
B、沿水平方向向右作匀速直线运动
C、作曲线运动
D、无法确定运动情况
B
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
2.理解惯性
(1)普遍性:一切物体在任何情况下都具有惯性,与物体是否受力及所处状态无关.
(2)大小:惯性的大小仅取决于物体的质量:质量越大,惯性越大;质量越小,惯性越小.
(3)性质:保持静止状态或匀速直线运动状态不变,也就是说静止的物体具有保持静止状态的性质,运动的物体具有保持匀速直线运动状态的性质.
(4)惯性是物体的固有属性,不是力.力是物体对物体的作用,发生力的作用时,必然要涉及两个相互作用的物体,单独一个物体不会出现力的作用.惯性是每个物体都有的,不需要两个物体的相互作用.惯性只有大小没有方向,惯性是维持物体运动状态的原因,力是改变物体运动状态的原因,没有力物体仍可做匀速直线运动.
(5)牛顿第一定律和惯性的区别和联系:
物体不受力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态的原因是物体具有惯性.
如果物体没有惯性,那么就不会存在牛顿第一定律这一规律.所以说惯性是因,牛顿第一定律是果.
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
磁悬浮列车均采用全封闭的车厢,其原因之一是要防止高速运动的列车上掉落的物体造成不必要的伤害事故.?