初中我們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律的基本內(nèi)容，你能說(shuō)說(shuō)它揭示了物體運(yùn)動(dòng)遵循怎樣的規(guī)律嗎？滑冰運(yùn)動(dòng)員如果不用力，他會(huì)慢慢停下來(lái)。這是否與牛頓第一定律矛盾呢？
小車不推就會(huì)停下來(lái)，推它才能運(yùn)動(dòng)
風(fēng)吹樹搖，風(fēng)停樹靜。沒有風(fēng)吹，樹就處于靜止?fàn)顟B(tài)。
我們發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象似乎有一個(gè)共同特征： 物體受力時(shí)才能運(yùn)動(dòng)。如果不受力，物體不會(huì)運(yùn)動(dòng)或停止運(yùn)動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 推木箱，木箱動(dòng)；撤去推力，木箱不動(dòng)（靜止）。
車不推不走，球不踢不動(dòng)，生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們物體運(yùn)動(dòng)似乎需要力來(lái)維持。
最早研究這個(gè)問(wèn)題的，大概是古希臘學(xué)者亞里士多德。他也認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持。
必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方。
亞里士多德(Aristtle，前384—322)
伽利略(GalileGalilei，1564—1642)
方法：生活經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(思辨)
問(wèn)題1：為什么木塊會(huì)停下來(lái)？
問(wèn)題2：怎樣才可以跑得更遠(yuǎn)？
加裝上輪子會(huì)不會(huì)運(yùn)動(dòng)得更遠(yuǎn)？
實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用——?dú)鈮|導(dǎo)軌
生活應(yīng)用—磁懸浮列車
上海磁懸浮列車時(shí)速可達(dá)430公里/小時(shí)
若沒有摩擦阻力影響，物體將在水平面上永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去
伽利略認(rèn)為，將人們引入歧途的是摩擦，于是他大膽猜想，如果沒有摩擦：
該實(shí)驗(yàn)就是著名的伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)：它是一種科學(xué)研究的方法
物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
伽利略1564-1642
“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，它標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。”
笛卡兒(Descartes)1596-1650
伽利略同時(shí)代的法國(guó)科學(xué)家笛卡兒也研究了這個(gè)問(wèn)題。他認(rèn)為： 如果沒有其他原因,運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng),既不會(huì)停下來(lái),也不會(huì)偏離原來(lái)的方向.
他還認(rèn)為，這應(yīng)該成為一個(gè)原理，是人類整個(gè)自然觀的基石。
無(wú)論是亞里士多德，還是伽利略和笛卡兒，都沒有提出力的概念。在伽利略和笛卡兒工作的基礎(chǔ)上，在隔了一代人之后，英國(guó)科學(xué)家牛頓提出了動(dòng)力學(xué)的第一條基本定律：
牛頓(Newtn）1643-1727
“我之所以看得比別人遠(yuǎn),是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀?br/>⑵伽利略觀點(diǎn)中的“水平面”在笛卡兒的觀點(diǎn)中并沒有提及，而只是說(shuō)直線，沿任意方向的直線，拓寬了人們的視野。
⑴伽利略只說(shuō)“一直運(yùn)動(dòng)下去”，而笛卡兒進(jìn)一步明確了是“勻速直線運(yùn)動(dòng)下去”。
1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律（Newtn’s first law）。
（1）總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)
物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變
（2）物體這種保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性。因此牛頓第一定律也叫慣性定律。
力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
(1)牛頓第一定律所描述的是物體不受外力作用時(shí)的狀態(tài)，與物體所受合外力為零是等效的。
(2)牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律，它是在理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的。
(3)牛頓第一定律只適用于慣性參考系中的運(yùn)動(dòng)，在非慣性參考系中不適用。
2. 一切物體都具有慣性. 慣性是物體的固有性質(zhì), 牛頓第一定律又叫慣性定律.
1. 慣性: 物體有保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),這種性質(zhì)叫慣性.
3．慣性的大?。嘿|(zhì)量是物體慣性大小的量度．質(zhì)量越大，慣性越大；
慣性越大，物體保持原來(lái)狀態(tài)“本領(lǐng)”越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變；反之，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就越容易改變。
(1)慣性不是力，慣性與物體的受力情況無(wú)關(guān)．
(2)慣性與物體是否有速度及速度的大小均無(wú)關(guān)．
(3)慣性的“兩個(gè)表現(xiàn)” ①不受外力的條件下，慣性表現(xiàn)出“保持”“原來(lái)的”運(yùn)動(dòng)狀態(tài)． ②在受力條件下，慣性表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度．
(4)慣性不是慣性定律.
6．對(duì)質(zhì)量的理解(1)從物質(zhì)的角度理解：質(zhì)量為物體所含物質(zhì)的多少．(2)從慣性的角度理解：質(zhì)量是決定物體慣性大小的唯一因素．
(3)質(zhì)量只有大小，沒有方向，是標(biāo)量。在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，符號(hào)為kg.
5. 質(zhì)量（mass）：是量度物體慣性大小的物理量。
想一想：為什么讓擺動(dòng)的大沙袋停下來(lái)就比讓擺動(dòng)的小球停下來(lái)費(fèi)力得多。
從牛頓第一定律得知，物體都要保持它們?cè)械膭蛩僦本€運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。可以說(shuō)，它們都具有抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“能力”，即都具有慣性。那么，怎樣描述慣性的大小呢？
例如：以相同的方式拋擲質(zhì)量不同的兩個(gè)石塊，質(zhì)量大的石塊需要的力大。
生活中“慣性”體現(xiàn)在哪里？
不受力：表現(xiàn)為保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
受力：表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度
想一想：開車為什么要系安全帶
乒乓球容易吹動(dòng)和可以快速抽殺的原因是因?yàn)橘|(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變。
慣性與速度大小有關(guān)嗎？
戰(zhàn)斗機(jī)在進(jìn)行作戰(zhàn)前為什么要扔掉副油箱？
設(shè)想：一個(gè)足球和一個(gè)鉛球以相同速度飛來(lái)，假如你必須用頭去頂其中一個(gè)，哪么你會(huì)頂哪一個(gè)？為什么？
質(zhì)量越大，慣性越大。質(zhì)量是慣性的量度。
分別用鋼球和玻璃球?qū)嶒?yàn)，看看有什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？如何解釋現(xiàn)象？
解：因?yàn)楫?dāng)瓶子從靜止?fàn)顟B(tài)突然向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，瓶中的水由于慣性要保持原有的靜止?fàn)顟B(tài)，相對(duì)瓶來(lái)說(shuō)是向左運(yùn)動(dòng)，氣泡也有慣性，但相比水來(lái)說(shuō)質(zhì)量很小，慣性小可忽略不計(jì)，所以氣泡相對(duì)水向右移動(dòng)。
【典例】如圖所示，水平放置的小瓶?jī)?nèi)裝有水，其中有氣泡，當(dāng)瓶子從靜止?fàn)顟B(tài)突然向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小氣泡在瓶?jī)?nèi)將向何方運(yùn)動(dòng)？
請(qǐng)你用慣性的知識(shí)來(lái)解釋一下為什么當(dāng)你奔跑時(shí)碰到石塊,會(huì)向前跌倒;而如果你踩到西瓜皮,會(huì)向后倒?
要點(diǎn)提示：奔跑時(shí)碰到石塊,人的下半身就停了下來(lái),而人的上半身由于慣性,仍然保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以會(huì)向前跌倒。如果你踩到西瓜皮,腳有一個(gè)向前運(yùn)動(dòng)的較大的速度,而人的上半身由于慣性,仍保持原來(lái)的狀態(tài),所以會(huì)向后倒。
有人說(shuō)螺絲魔術(shù)顛覆了牛頓第一定律：不給螺帽力的作用，螺帽也能運(yùn)動(dòng)起來(lái)。你怎么看？請(qǐng)?jiān)诎俣戎兴阉鳌奥萁z魔術(shù)揭秘”，弄清螺絲魔術(shù)的原理。
學(xué)以致用：水滴將落在哪里？
車廂天花板上的O點(diǎn)有水滴下，P為O點(diǎn)正下方的位置，若車廂向前做勻速運(yùn)動(dòng)，試分析水滴落在什么位置？
【例題】有一儀器的內(nèi)部電路如圖所示，其中M是質(zhì)量較大的一個(gè)金屬塊，兩端與彈簧相連接。將儀器固定在一輛汽車上，當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，哪只燈亮？當(dāng)汽車急剎車時(shí)，哪只燈亮？為什么？
當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，汽車的速度變大了，而金屬塊由于慣性，將保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，從而使綠燈所在的電路被接通，所以啟動(dòng)時(shí)綠燈亮；急剎車時(shí)，汽車的速度變小了，而金屬塊由于慣性，將保持原來(lái)的速度運(yùn)動(dòng)，從而使紅燈所在的電路被接通，所以急剎車時(shí)紅燈亮。當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，彈簧將使金屬塊復(fù)位，兩燈均不亮。
牛頓第一定律是否成立與選擇什么參考系有關(guān)。如果在一個(gè)參考系中，一個(gè)不受力的物體會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的參考系叫作慣性參考系，簡(jiǎn)稱慣性系。以加速運(yùn)動(dòng)的紙為參考系，牛頓第一定律并不成立，這樣的參考系叫作非慣性系。
自然和自然的法則在黑夜中隱藏，上帝說(shuō)，讓牛頓去吧！于是一切都被照亮。
1、關(guān)于伽利略實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A．完全是理想的，沒有事實(shí)為基礎(chǔ)；B．是以可靠事實(shí)為基礎(chǔ)的，經(jīng)科學(xué)抽象，深刻反映自然規(guī)律的；C．沒有事實(shí)為基礎(chǔ)，只有理想推理；D．以上說(shuō)法都不對(duì)；
2.用繩子拴住一個(gè)小球在光滑的水平面上作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子突然斷裂后，小球?qū)? ) A．保持原來(lái)的圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B．保持繩斷時(shí)的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)C．小球運(yùn)動(dòng)速度減小，但保持直線D．以上三種都有可能
3.有一熱氣球以一定的速度勻速豎直上升一定高度時(shí)，從熱氣球里掉出一個(gè)物體，這個(gè)物體離開熱氣球后將： （ ）A.繼續(xù)上升一段距離，然后下落。B.立即下落。C.以原來(lái)的速度永遠(yuǎn)上升。D.以上說(shuō)法都不對(duì)。
4.如圖示，固定在汽車上與汽車共同前進(jìn)的油箱中有一氣泡，當(dāng)汽車突然加速時(shí)，關(guān)于汽泡相對(duì)油箱的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是（ ）A 、向后；B 、向前； C、靜止； D、不能確定。
5、伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最直接的結(jié)論是（　　）A．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置B．如果小球不受力，它將一直保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)C．如果小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變D．小球受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就容易改變
6、如圖所示，一個(gè)劈形物體M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在劈形物體上表面上放一光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是（　?。〢．沿斜面向下的直線B．豎直向下的直線C．無(wú)規(guī)則直線D．拋物線
7、某同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，則 (　　)A.此同學(xué)無(wú)法取出羽毛球B.該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性C.羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來(lái)D.羽毛球會(huì)從筒的下端出來(lái)
解析：一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，而羽毛球由于慣性而保持靜止，所以羽毛球會(huì)從筒的上端出來(lái)，是在利用羽毛球的慣性，故B正確。
一個(gè)定律、一種方法；一種性質(zhì)、一群偉人。
亞里士多德 (前384-前322)
伽利略(1564—1642)
牛頓(1642-1727)

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