高一物理牛頓第一定律2.ppt

4.1牛頓第一定律,學(xué)習(xí)目標(biāo):,1.了解有關(guān)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的歷史發(fā)展，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法。 2.理解并掌握牛頓第一定律的內(nèi)容和意義。 3.知道什么是慣性，會(huì)正確解釋有關(guān)慣性的現(xiàn)象。知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。 4.知道運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的意義。 5.理解運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變與物體受力的關(guān)系。理解力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 6.知道影響加速度大小的因素除了外力以外，還有質(zhì)量。,學(xué)習(xí)重點(diǎn):,1. 牛頓第一定律。 2. 力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，是物體產(chǎn)生加速度的原因。,學(xué)習(xí)難點(diǎn):,力是物體產(chǎn)生加速度的原因,一、人類對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 的探索歷程,研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，是動(dòng)力學(xué)的基本問 題。人類正確認(rèn)識(shí)這個(gè)問題，經(jīng)歷了漫長的 過程。 1.十七世紀(jì)前對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)： 力是維持問題運(yùn)動(dòng)的原因。 時(shí)間：公元前。 基本觀點(diǎn)：必須有力作用在物體上，物體 才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止下 來。,根據(jù)：經(jīng)驗(yàn)事實(shí)一用力推車，車子才前 進(jìn)；停止用力，車子就要停下來。 所用方法：觀察+直覺(由生活經(jīng)驗(yàn)得出直 覺印象) 錯(cuò)誤原因剖析：沒有對(duì)所觀察的物理現(xiàn)象 進(jìn)行深入地分析。只看到對(duì)車子施加的推 力，而未考慮車子還受到摩擦阻力作用。停 止用力(即去掉了車子前進(jìn)的動(dòng)力)，車子并沒 有立即停下來，還要向前發(fā)生一段位移；只 是由于摩擦阻力的作用，才最后停了下來。,路面越光滑，阻力就越小，車子向前發(fā)生的 位移就越大，假若沒有摩擦阻力，車子將一 直運(yùn)動(dòng)下去，這說明車子的運(yùn)動(dòng)并不需要力 來維持，而恰恰是(阻)力的作用，才使車子由 運(yùn)動(dòng)到靜止，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變。 弊病：在亞里士多德以后的兩千年內(nèi)，動(dòng) 力學(xué)一直沒有多大進(jìn)展，直到十七世紀(jì)才受 到伽利略的質(zhì)疑。這是為什么?,因?yàn)閬喞锸慷嗟碌挠^點(diǎn)與日常體驗(yàn)有相同之 處，易于被人們接受，直接的生活經(jīng)驗(yàn)使人 們總是把力和物體運(yùn)動(dòng)的速度聯(lián)系在一起， 這種認(rèn)識(shí)從孩提時(shí)代就開始了，如當(dāng)拉著玩 具小車前進(jìn)的時(shí)候，給人的直接體驗(yàn)是：只 有用力拉小車，小車才會(huì)前進(jìn)；停止用力 了，小車就會(huì)停下來；用力大的時(shí)候，小車 就運(yùn)動(dòng)得快些；用力小的時(shí)候，小車就運(yùn)動(dòng) 得慢些；往哪個(gè)方向用力，玩具小車就向那 個(gè)方向運(yùn)動(dòng)等等，好像沒有力的作用，物體 運(yùn)動(dòng)不可能維持，力決定著物體運(yùn)動(dòng)的快 慢，還決定物體運(yùn)動(dòng)的方向。,人們的直觀感覺雖然是外界事物的真實(shí)反 映，但它具有片面性和表面性，根據(jù)直接觀 察所得出的直覺的結(jié)論不是常常可靠的，因 為它們有時(shí)會(huì)引到錯(cuò)誤的線索上去，然而人 們不能毀滅了直覺的觀點(diǎn)還是憑直覺來看問 題，錯(cuò)誤直覺印象在人腦中有很深的潛意 識(shí)，形成思維定勢(shì)因此亞里士多德的觀點(diǎn) 統(tǒng)治了人們的思維兩千多年。,伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推論（正確認(rèn)識(shí)）： 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，運(yùn)動(dòng)并不需 要力來維持。 時(shí)間：十七世紀(jì)。 基本觀點(diǎn)：在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體所以會(huì) 停下來，是因?yàn)槭艿侥Σ磷枇Φ木壒省?設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物 體將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。 根據(jù)：理想實(shí)驗(yàn)。 方法：實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理(把可靠事實(shí)和理論 思維結(jié)合起來)。,理想斜面實(shí)驗(yàn) 將兩個(gè)對(duì)稱的斜面末端平滑地對(duì)接在一起， 讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下來，小球?qū)L 上另一個(gè)斜面。伽利略認(rèn)真觀察注意到，球 在第二個(gè)斜面上所達(dá)到的高度同它在第一個(gè) 斜面上開始滾下時(shí)的高度幾乎相等。他斷定 高度上的這一微小差別是由于摩擦產(chǎn)生的， 如能將摩擦完全消除的話，則高度將恰好相 等。,于是他推論說在完全沒有摩擦的情況下。若 使第二個(gè)斜面的傾角越來越小，則不管第二 個(gè)斜面傾角多么小，球在第二個(gè)斜面上總要 達(dá)到相同的高度，只是小球要通過更長的路 徑。最后，如果第二個(gè)斜面的傾斜度完全消 除了(成為水平面)，那么球從第一個(gè)斜面上滾 下來之后，為達(dá)到原有高度將以恒定的速度 在無限長的水平面上永遠(yuǎn)不停地運(yùn)動(dòng)下去。 這就是有名的伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)。,這個(gè)實(shí)驗(yàn)是無法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橛肋h(yuǎn)也無法將 摩擦完全消除掉，所以叫理想實(shí)驗(yàn)。又叫假 想實(shí)驗(yàn)，思想上的實(shí)驗(yàn)；是每抽象思維中設(shè) 想出來而實(shí)際上無法做到的實(shí)驗(yàn)。伽利略從 可靠的實(shí)驗(yàn)出發(fā)，設(shè)想出這個(gè)實(shí)際上不可能 進(jìn)行的但又符合嚴(yán)格科學(xué)推理的理想化的實(shí) 驗(yàn)，論證了物體在不受外力(理想實(shí)驗(yàn)中小球 水平方向不受外力作用)作用時(shí)將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下 去的推測(cè)是正確的，說明維持物體的運(yùn)動(dòng)不 需要外力的作用。,伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是在可靠事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn) 行抽象思維的一種科學(xué)推理，科學(xué)研究中的 一種重要方法，在自然科學(xué)的研究中有著重 要的作用，它可以深刻揭示自然規(guī)律，被愛 因斯坦譽(yù)為“是人類思想史上最偉大的成就之 一”，伽利略也之無愧地成為動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始 人，實(shí)驗(yàn)科學(xué)的奠基人。,二、牛頓第一定律,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)，直到有外力迫使它改變這種狀 態(tài)為止。 2.理解： 物體不受力時(shí)將處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或 靜止?fàn)顟B(tài)。即物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不改變。力不 是維持物體速度的原因，物體的運(yùn)動(dòng)不需要 力來維持。 外力的作用是迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即 外力是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。是產(chǎn)生 加速度的原因，而不是維持運(yùn)動(dòng)的原因。,一切物體都有保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 性質(zhì)，這種性質(zhì)叫慣性。因此，牛頓第一定 律也叫慣性定律。這種性質(zhì)是物體的固有屬 性。不論物體處于何種狀態(tài)，即與物體運(yùn)動(dòng) 情況和受力情況無關(guān)，任何物體在任何狀態(tài) 下均有慣性。質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。 牛頓第一定律是物體不受外力作用時(shí)的運(yùn) 動(dòng)定律，所描述的物體不受外力的狀態(tài)是一 種理想化的狀態(tài)，因?yàn)椴皇芡饬ψ饔玫奈矬w 是不存在的，所以牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證，其正確性可通過由它推導(dǎo)出的結(jié)論與 實(shí)驗(yàn)事實(shí)完全一致而得到證明。定律的實(shí)際 應(yīng)用場(chǎng)合是物體所受合外力為零，物體在某 方向上不受外力或在某方向上受平衡力作用 時(shí)，該方向上保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 的情況是普遍存在的。,三、慣性：物體具有的保持原來的勻速 直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),慣性是物體的固有屬性，慣性不是一種 力。 任何物體在任何情況下（不管是否受力不 管是否運(yùn)動(dòng)和怎樣運(yùn)動(dòng)）都具有慣性，切莫 將慣性誤解為“物體只有保持原來的勻速直線 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)”才有慣性，在受力作 用時(shí)，慣性依然存在，體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 的難易程度上。,慣性的大小只由物體本身的特征決定，與 外界因素?zé)o關(guān)，切莫認(rèn)為物體的速度越大， 慣性越大。 慣性是不能被克服的，但可以利用慣性的 有益一面或防止慣性的不良影響。 不要把慣性概念與慣性定律相混淆。慣性 是萬物皆有的保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種屬性， 慣性定律則是物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)定 律，當(dāng)有力作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必定改 變。,【例一】火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊 閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原 處，這是因?yàn)? ) A.人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他 隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)。 B.人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個(gè)向前的力， 推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)。 C.人跳起后，車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必 是偏后一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太 小，不明顯而已。 D.人跳起后直到落地，在水平方向上人和車始終有 相同的速度。 【例二】有人設(shè)想，乘坐氣球飄在高空，由于地球 的自轉(zhuǎn)，一晝夜就能周游世界，請(qǐng)你評(píng)價(jià)一下，這 個(gè)設(shè)想可行嗎?,四、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變,1運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指的是物體的速度 速度是是矢量，速度不變則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變， 速度改變(大小改變、方向改變或大小方向同 時(shí)改變)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也就改變了，所以運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 不斷改變的物體總有加速度。 2力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 3質(zhì)量是物體慣性大小的量度。,【例三】月球表面上的重力加速度地球表面上的 1/6，同一個(gè)飛行器在月球表面上時(shí)與在地球表面上 時(shí)相比較 ( ) A.慣性減小為1/6，重力不變。 B.慣性和重力都減小為1/6。 C.慣性不變，重力減小為l/6。 D.慣性和重力都不變。 【例四】在車箱的頂板上用細(xì)線掛著一個(gè)小球，在 下列情況下可對(duì)車廂的運(yùn)動(dòng)情況得出怎樣的判斷： (1)細(xì)線豎直懸掛:_。 (2)細(xì)線向圖中左方偏斜:_。 (3)細(xì)線向圖中右方偏斜:_。,課堂訓(xùn)練:,1.以下各說法中正確的是( ) A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)物體的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 B.不受外力作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于 物體具有慣性。 C.在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終停下來是由于沒有 外力維持木塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 D.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體必定受到外力的 作用。,2.下列說法正確的是：( ) A.力是使物體慣性改變的原因。 B.靜止的火車啟動(dòng)時(shí)速度變化緩慢，是因?yàn)槲矬w靜 止時(shí)慣性大。 C.乒乓球可快速被抽殺，是因?yàn)槠古仪虻膽T性小。 D.為了防止機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)，采用地腳螺釘固定在 地球上，是為了增大機(jī)器的慣性。 3.某人推小車前進(jìn)，不用力，小車就停下來，說 明：( ) A.力是維持小車運(yùn)動(dòng)的原因。 B.小車停下來是因?yàn)槭芰Φ淖饔玫慕Y(jié)果。 C.小車前進(jìn)時(shí)共受四個(gè)力。 D.不用力時(shí)，小車受到的合外力方向與小車的運(yùn)動(dòng) 方向相反。,4物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與受力情況的關(guān)系是( ) A.物體受力不變時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不變。 B.物體受力變化時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變。 C.物體不受力時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不會(huì)改變。 D.物體不受力時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也可能改變。,5.火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車 廂內(nèi)有。人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這 是因?yàn)? ) A.人跳起后直至落地，在水平方向上人和車始終具 有相同的速度。 B.人跳起后，車廂內(nèi)的空氣給他以向前的力，帶著 他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)。 C.人跳起的瞬間，車廂地板給他一個(gè)向前的力，推 動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)。 D.人跳起后，車?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，人落下后必定偏后 一一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不 明顯而已。,閱讀材料：牛頓生平,牛頓是17世紀(jì)最偉大的科學(xué)巨匠。他的成就遍及物 理學(xué)、數(shù)學(xué)、天體力學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。 牛頓12歲進(jìn)金格斯中學(xué)上學(xué)。那時(shí)他喜歡自己設(shè)計(jì) 風(fēng)箏、風(fēng)車、日規(guī)等玩意。他制作的一架精巧的風(fēng) 車，別出心裁，內(nèi)放老鼠一只，名日“老鼠開磨 坊”，連大人看了都贊不絕口。,牛頓在物理學(xué)上最主要的成就是發(fā)現(xiàn)了萬有引力定 律，綜合并表述了經(jīng)典力學(xué)的3個(gè)基本定律一慣性定 律、力與加速度成正比的定律、作用力和反作用力 定律；引入了質(zhì)量、動(dòng)量、力、加速度、向心力等 基本概念，從而建立了經(jīng)典力學(xué)的公理體系，完成 了物理學(xué)發(fā)展史上的第一次大綜合，建立了自然科 學(xué)發(fā)展史上的里程碑。其重要標(biāo)志是他于1687年所 發(fā)表的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理這一巨著。 在光學(xué)上，他做了用棱鏡把白光分解為七色光(色散) 的實(shí)驗(yàn)研究；發(fā)現(xiàn)了色差；研究了光的干涉和衍射,現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了牛頓環(huán)；制造了以凹面反射鏡替代透 鏡的“牛頓望遠(yuǎn)鏡”。1704年出版了他的光學(xué)專 著，闡述了自己的光學(xué)研究的成果。 在數(shù)學(xué)上，牛頓與德國萊布尼茲各自獨(dú)立創(chuàng)建了“微 積分學(xué)”；他還建立了牛頓二