1、第第4 4节节 牛顿第一定律牛顿第一定律 一起来体验一起来体验 提出问题：提出问题：请根据刚才的体验活动，并结合生请根据刚才的体验活动，并结合生 活中的实例，提出有关运动和力的问题。活中的实例，提出有关运动和力的问题。 1.1.用手推着魔方（或文具盒）在长木板上水平运用手推着魔方（或文具盒）在长木板上水平运 动一段距离。动一段距离。 2.2.用手拿着魔方（或文具盒）在竖直方向上向上运用手拿着魔方（或文具盒）在竖直方向上向上运 动一段距离。动一段距离。 3.3.用手拿着魔方（或文具盒）作圆周运动。用手拿着魔方（或文具盒）作圆周运动。 整合问题整合问题 继续来体验继续来体验 1.1.用手击打魔方（
2、或文具盒），观察魔方在长木用手击打魔方（或文具盒），观察魔方在长木 板上的运动情况。板上的运动情况。 3.3.用手轻推一下水晶球，观察水晶球在长木板上用手轻推一下水晶球，观察水晶球在长木板上 的运动情况。的运动情况。 2.2.竖直上抛魔方，观察魔方的运动情况；竖直上抛魔方，观察魔方的运动情况； 圆周运动的魔方，松手后的运动情况。圆周运动的魔方，松手后的运动情况。 你能解释吗？你能解释吗？ 撞飞对方撞飞对方 冰壶得分冰壶得分 运动员投壶运动员投壶 运动员刷冰运动员刷冰 力不是维持物体运动的原因，力不是维持物体运动的原因， 力能改变物体的运动状态。力能改变物体的运动状态。 亚里士多德的观点亚里士多
3、德的观点 亚里士多德对运动的原因作了解释，地面上物亚里士多德对运动的原因作了解释，地面上物 体的运动是强制性的运动，推一推，动一动，不推体的运动是强制性的运动，推一推，动一动，不推 就不动，所以力是维持物体运动的原因。就不动，所以力是维持物体运动的原因。 这个观点竟然影响和统治人们的思想达二千年之久这个观点竟然影响和统治人们的思想达二千年之久 ！ 请说说你对这个观点统治人们思请说说你对这个观点统治人们思 想二千年之久的看法？想二千年之久的看法？ 古希腊物理学的致命弱点是没有充分注 意定量实验。甚至一个很简单的实验也可 以证实亚里士多德的观点是错误的。 请你假设请你假设 怎样使魔方在水平木板上运
4、动的距离更远？怎样使魔方在水平木板上运动的距离更远？ 使木板更光滑； 使魔方接触面更光滑； 把魔方做成球状； 这些假设的共同点是什么？这些假设的共同点是什么？ 减小外力对物体运动的影响减小外力对物体运动的影响 设计实验方案 实验设计目的：实验设计目的： 实验设计思路：实验设计思路： 相同条件：相同条件： 不同条件：不同条件： 实验器材：实验器材： 实验方法：实验方法： 怎样使物体运动的更远？ 以小车为例，尽量减小外力对 小车运动的影响，看小车运动的情况。 相同的小车、小车开始运动速度相同 表面不同即阻力不同 木板、小车、棉布、毛巾、斜面 控制变量法 （同一斜面、从同一高度静止开始下滑）（同一斜
5、面、从同一高度静止开始下滑） 实验次数实验次数 表面材料表面材料 阻力大小阻力大小 滑行距离滑行距离 速度变化快慢速度变化快慢 1 毛巾毛巾 2 棉布棉布 3 木板木板 推理推理 玻璃玻璃 最大最大 最快最快 较大较大 较长较长 较快较快 较小较小 长长 较慢较慢 最小最小 最长最长 最慢最慢 最最小最最小 最最慢最最慢 最最长最最长 无阻力无阻力 无限长无限长 不变不变 最短最短 推理推理 某材料某材料 推理推理 理想平面理想平面 400400年前，年前，伽利略伽利略曾采用类似的方曾采用类似的方 法得出结论：如果物体在运动中不受法得出结论：如果物体在运动中不受 到力的作用，它的速度将保持不变
6、。到力的作用，它的速度将保持不变。 笛卡儿笛卡儿补充了伽利略的认识，指补充了伽利略的认识，指 出：如果运动物体不受到任何力的作出：如果运动物体不受到任何力的作 用，它不会向左、右方向偏，将永远用，它不会向左、右方向偏，将永远 沿原来的方向做匀速运动。沿原来的方向做匀速运动。 如果运动的物体没如果运动的物体没 有受到任何外力作用，有受到任何外力作用， 将保持匀速直线运动。将保持匀速直线运动。 伽利略、笛卡尔的局限性在哪里？伽利略、笛卡尔的局限性在哪里？ 请用你的语言描述笛卡尔的观点。请用你的语言描述笛卡尔的观点。 牛顿总结了伽利略等人的研究成果，进一步得出：牛顿总结了伽利略等人的研究成果，进一步
7、得出： 一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速 直线运动或静止状态。直线运动或静止状态。 如果如果原来静止的物体原来静止的物体在没有受到任何在没有受到任何 外力作用时的运动状态如何？外力作用时的运动状态如何？ 伽利略、笛卡尔的局限性在哪里？伽利略、笛卡尔的局限性在哪里？ 牛顿曾经说过：“我是站在巨人的肩膀上才成功的。” 一切物体在没有受到外力作用时，一切物体在没有受到外力作用时， 总保持匀速直线运动状态或静止状态。总保持匀速直线运动状态或静止状态。 牛顿第一定律牛顿第一定律不是不是通过实验通过实验直接直接得出的，而是得出的，而是 在大量实验的基
8、础上用在大量实验的基础上用推理推理的方法概括出来的。的方法概括出来的。 一切物体一切物体 研究对象 没有受到外力作用没有受到外力作用 定律成立条件 或或 总保持总保持 结论 一切推理都必须从观察与实验得来。一切推理都必须从观察与实验得来。 伽利略伽利略 你能解释吗？你能解释吗？ 1.1.用手推着魔方在长木板上水平运动，当运动速用手推着魔方在长木板上水平运动，当运动速 度是度是1m/s1m/s时，突然一切外力全部失去，魔方的时，突然一切外力全部失去，魔方的 运动状态怎样？运动状态怎样？ 2.2.用手抛出魔方在竖直方向上向上运动。若上升速用手抛出魔方在竖直方向上向上运动。若上升速 度是度是2m/s
9、2m/s时，一切外力全部失去，魔方的运动状时，一切外力全部失去，魔方的运动状 态怎样？态怎样？ 若在上升到最高点时（速度为若在上升到最高点时（速度为0m/s0m/s），魔方），魔方 的运动状态如何？的运动状态如何？ 3.3.若用手拿着魔方以若用手拿着魔方以1m/s1m/s速度作匀速圆周运动，若速度作匀速圆周运动，若 在某处，突然一切外力全部消失，魔方的运动状在某处，突然一切外力全部消失，魔方的运动状 态如何？态如何？ “经典力学想要说明一个物体不受外力， 必须证明它是具有惯性的，想要说明一个物 体是惯性的，又必须证明它不受外力。”爱 因斯坦曾这样批评。因此牛顿第一定律有循 环论证的嫌疑。或许我们可以认为牛顿第一 定律是公理，不需要也无法证明。 科学是不断发展的科学是不断发展的
