1、第四章 运动和力的关系 4.1 4.1 牛顿第一定律牛顿第一定律 牛顿第一定律揭示了物体运动遵循怎样牛顿第一定律揭示了物体运动遵循怎样 的规律？的规律？ 教学目标教学目标 1理解力与运动的关系理解力与运动的关系。 2理解牛顿第一定律的内容及意义。理解牛顿第一定律的内容及意义。 3 3理解惯性的概念，会解释有关的惯性现象。理解惯性的概念，会解释有关的惯性现象。 运动学 第三章研究的是物 体的受力力学 第一、二章研究的 是物体的运动 动力学 运动和力之间有什么关系呢？运动和力之间有什么关系呢？ 运动和力的关系运动和力的关系 动力学知识在生产和科学研究中很重要，设计各种机器，动力学知识在生产和科学研
2、究中很重要，设计各种机器， 控制交通工具，研究天体运动等，都离不开动力学知识。控制交通工具，研究天体运动等，都离不开动力学知识。 初中我们学习了牛初中我们学习了牛 顿第一定律的基本内容，顿第一定律的基本内容， 你能说说它揭示了物体你能说说它揭示了物体 运动遵循怎样的规律吗？运动遵循怎样的规律吗？ 滑冰运动员如果不用力，滑冰运动员如果不用力， 他会慢慢停下来。这是否与牛顿第一定律矛盾呢？他会慢慢停下来。这是否与牛顿第一定律矛盾呢？ 新课导入新课导入 要使一个物体运动，必须推它或着拉它。要使一个物体运动，必须推它或着拉它。 生活经验生活经验: :力推物动，力撤物停。力推物动，力撤物停。 亚里士多德
3、：力是维持物体运动亚里士多德：力是维持物体运动 的原因。的原因。 一、理想实验的魅力一、理想实验的魅力 伽利略认为，将人们引入歧途的伽利略认为，将人们引入歧途的 是摩擦，而物体在通常情况下运动时，是摩擦，而物体在通常情况下运动时， 摩擦又是难以避免的。摩擦又是难以避免的。 伽利略注意到，当一个球沿斜面伽利略注意到，当一个球沿斜面 向下滚动时，它的速度增大；向上滚向下滚动时，它的速度增大；向上滚 动时，速度减小。动时，速度减小。 猜想：猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。 然而，实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也会越滚越然而，实际情况却是，
4、即使沿水平面滚动，球也会越滚越 慢，最后停了下来。伽利略认为这是摩擦作用的结果。若慢，最后停了下来。伽利略认为这是摩擦作用的结果。若 没有摩擦，没有摩擦，球将永远运动下去。球将永远运动下去。 验证猜想验证猜想 我们知道，阻力不可能完全消除，第二个斜面也不可我们知道，阻力不可能完全消除，第二个斜面也不可 能做得无限长，所以，伽利略的实验是一个能做得无限长，所以，伽利略的实验是一个“理想实验理想实验”。 虽然这个实验无法实现，但是，伽利略在实验基础上进一虽然这个实验无法实现，但是，伽利略在实验基础上进一 步推理的方法，帮助我们找到了解决运动和力的关系问题步推理的方法，帮助我们找到了解决运动和力的关
5、系问题 的方法。的方法。 伽利略理想实验的本质：伽利略理想实验的本质：想象着把实际中存在、影响物想象着把实际中存在、影响物 体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。 小球会一直运动下去吗？ 可以推断：如果没有摩擦，当斜面最终变为水平面时，可以推断：如果没有摩擦，当斜面最终变为水平面时， 小球要到达原有高度将永远运动下去。这说明，力不是维小球要到达原有高度将永远运动下去。这说明，力不是维 持物体运动的原因。持物体运动的原因。 笛卡儿笛卡儿 迪卡儿认为，如果运动中的物体没有迪卡儿认为，如果运动中的物体没有 受到力的作用，它将继续以同一速度沿同受到力的作用，它将继续以
6、同一速度沿同 一直线运动，既不会停下来，也不会偏离一直线运动，既不会停下来，也不会偏离 原来的方向。原来的方向。 牛顿牛顿 让我来！让我来！ 二、牛顿第一定律二、牛顿第一定律 1 1、定义：一切物体总保持、定义：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态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。这就是除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第牛顿第 一定律一定律。 2 2、物理意义：、物理意义： (1)(1)揭示了力与运动的关系：揭示了力与运动的关系： 力是改变物体运动状态的原因：物体受力的作用，它的运力是改变物体运动状态的原因：物体受力的作用，它的运 动状
7、态就一定发生改变，并且产生加速度。动状态就一定发生改变，并且产生加速度。 力不是维持物体运动的原因：物体若不受力，它将做匀速力不是维持物体运动的原因：物体若不受力，它将做匀速 直线运动或者保持静止状态。直线运动或者保持静止状态。 (2)(2)揭示了一切物体都具有的一种属性揭示了一切物体都具有的一种属性惯性，所以牛顿惯性，所以牛顿 第一定律也叫惯性定律。第一定律也叫惯性定律。 3 3、物体运动状态改变的三种情况：、物体运动状态改变的三种情况： (1)(1)速度的方向不变，只有大小改变。速度的方向不变，只有大小改变。( (物体做直线运动物体做直线运动) ) (2)(2)速度的大小不变，只有方向改变
8、。速度的大小不变，只有方向改变。( (物体做匀速曲线运动物体做匀速曲线运动) ) (3)(3)速度的大小和方向同时发生改变。速度的大小和方向同时发生改变。( (物体做变速曲线运动物体做变速曲线运动) ) 特别提醒：特别提醒： (1)(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态， 与物体所受合外力为零是等效的。与物体所受合外力为零是等效的。 (2)(2)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上 总结得出的。总结得出的。 (3)(3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性牛顿第
9、一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性 参考系中不适用。参考系中不适用。 牛顿第一定律可不可以用实验来牛顿第一定律可不可以用实验来 验证？什么时候可以看作不受力验证？什么时候可以看作不受力 并举例说明。并举例说明。 牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，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，所以不能用实验来验证。只是一种理想化状态，所以不能用实验来验证。 当物体受力但所受外力的合力为零时可以看当物体受力但所受外力的合力为零时可以看 作物体不受力。作物体不受力。 三、惯性与质量三、惯性与质量 1 1、定义：、定义：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状一切物体都有
10、保持匀速直线运动状态或静止状 态的性质，这种性质叫做惯性。态的性质，这种性质叫做惯性。 惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物 体都具有惯性。体都具有惯性。 从牛顿第一定律得知，物体都要保持它们原有的匀速直从牛顿第一定律得知，物体都要保持它们原有的匀速直 线运动状态或静止状态。可以说，它们都具有抵抗运动状态线运动状态或静止状态。可以说，它们都具有抵抗运动状态 变化的变化的“能力能力”，即，即都具有惯性都具有惯性。那么，怎样描述惯性的大。那么，怎样描述惯性的大 小呢？小呢？ 例如，搬质量不同的两个石块，质量大的石块需要的力大。例如，搬质量不同的两
11、个石块，质量大的石块需要的力大。 结论：惯性结论：惯性只与只与质量有关，质量越大惯性越大，质量越质量有关，质量越大惯性越大，质量越 小惯性越小。小惯性越小。 让摆动的大沙袋停下来就比让摆动的小球停下来费力让摆动的大沙袋停下来就比让摆动的小球停下来费力 得多。得多。 2 2惯性与质量的关系惯性与质量的关系 (1)(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)(2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。 (3)(3)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。质量是物体惯性大小的唯一量度
12、，质量越大，惯性越大。 3 3惯性与力的关系惯性与力的关系 (1)(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“ 物体受到了惯性作用物体受到了惯性作用”“”“产生了惯性产生了惯性”，“受到惯性力受到惯性力”等等 都是错误的。都是错误的。 (2)(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状 态的原因。力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态的原因。力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状 态越难改变。态越难改变。 (3)(3)惯性与物体的受力情况无关。惯性与物体的受力情况无关。
13、4 4惯性与速度的关系惯性与速度的关系 (1)(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身 固有的性质，其大小仅由物体质量决定。固有的性质，其大小仅由物体质量决定。 (2)(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。 5 5惯性与惯性定律的关系惯性与惯性定律的关系 (1)(1)惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属 性。性。 (2)(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规
14、律。惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律。 ( (1)1)在不受力在不受力( (或合外力为零或合外力为零) )的条件下，惯性表现为保持原的条件下，惯性表现为保持原 来的运动状态。来的运动状态。 ( (2)2)在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。 质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 特别提醒特别提醒 随堂练习随堂练习 1 1、下列说法正确的是下列说法正确的是 ( () ) A.A.静止的物体一定不受力静止的物体一定不受力 B.B.物体运动状态发生变化物体运动状态发生变化, ,则物
15、体一定受力的作用则物体一定受力的作用 C.C.物体的运动需要力来维持物体的运动需要力来维持, ,没有力作用时物体就没有力作用时物体就 要停下来要停下来 D.D.物体运动状态不变时物体运动状态不变时, ,有惯性有惯性, ,运动状态改变时运动状态改变时 没有惯性没有惯性 B 2 2如图所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明发如图所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明发 现：用力推时，木箱才能运动；撤去推力，木箱便停下现：用力推时，木箱才能运动；撤去推力，木箱便停下 来。有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正来。有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正 确的是确的是( () )D A木箱的
16、运动需要力来维持木箱的运动需要力来维持 B木箱由静止到运动需要力木箱由静止到运动需要力 的作用，由运动到静止不需的作用，由运动到静止不需 要力的作用要力的作用 C撤去推力，木箱停下来是木箱具有惯性的表现撤去推力，木箱停下来是木箱具有惯性的表现 D撤去推力，木箱停下来是由于摩擦力的作用撤去推力，木箱停下来是由于摩擦力的作用 3 3、请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到请你用惯性的知识来解释一下为什么当你奔跑时碰到 石块石块, ,会向前跌倒会向前跌倒; ;而如果你踩到西瓜皮而如果你踩到西瓜皮, ,会向后倒会向后倒? ? 要点提示要点提示：奔跑时碰到石块奔跑时碰到石块, ,人的下半身就停了
17、下来人的下半身就停了下来, ,而人而人 的上半身由于惯性的上半身由于惯性, ,仍然保持原来的运动状态仍然保持原来的运动状态, ,所以会向前所以会向前 跌倒。跌倒。 如果你踩到西瓜皮如果你踩到西瓜皮, ,脚有一个向前运动的较大的速度脚有一个向前运动的较大的速度, ,而人而人 的上半身由于惯性的上半身由于惯性, ,仍保持原来的状态仍保持原来的状态, ,所以会向后倒。所以会向后倒。 课堂小结课堂小结 一、理想实验一、理想实验 二、牛顿第一定律二、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。用在它上面的力迫使它改变这种状态。 三、惯性与质量三、惯性与质量 惯性：物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。惯性：物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。 惯性是物体的固有属性，不是力的作用惯性是物体的固有属性，不是力的作用. . 一切物体都具有惯性一切物体都具有惯性. .
