1、4.1牛顿第一定律牛顿第一定律第一页，共23页。有一个基本问题，几千年来都因为它太复有一个基本问题，几千年来都因为它太复杂而含糊不清，这就是运动的问题。杂而含糊不清，这就是运动的问题。爱因斯坦爱因斯坦 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运动和力之间有什么关系呢？第二页，共23页。一、历史回顾一、历史回顾要使一个物体运动，必须推它或着拉它。自行车要前进，也必须用力生活经验:力推物动，力撤物停。换句话说：力是维持物体运换句话说：力是维持物体运动的原因动的原因。第三页，共23页。伽利略伽利略fF推推 如果接触面非常光滑没有摩擦，如果接触面非常光滑没有摩擦，运动的木箱将会怎
2、样？运动的木箱将会怎样？第四页，共23页。现实生活中小球 由于摩擦力的作用，小球不可能回到原来的高度，沿水平面也不可能永远运动下去。二、理想实验的魅力二、理想实验的魅力第五页，共23页。123斜面斜面1斜面斜面2斜面斜面3水平面水平面 在光滑对称的斜面上，由静止同一位置释放小球：然后到达等高的位置。或一直保持速度不变运动下去。第六页，共23页。再换句话说：物体不受力时，就会保持自己的速度不变。结论：1、物体的运动不需要力去维持。换句话说：力不是维持物体运动的愿因。伽利略伽利略第七页，共23页。理想实验研究方法：以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻的揭示自然规
3、律。理想实验在现实中能实现吗？理想实验在现实中能实现吗？理想实验是凭空想出来的吗？理想实验是凭空想出来的吗？理想实验理想实验=可靠事实可靠事实+理论思维理论思维第八页，共23页。笛卡儿笛卡儿 除非物体受到外力作用，物体将永远除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远保持在直线上保持静止或运动状态，永远保持在直线上运动。运动。脑洞大脑洞大开开第九页，共23页。关于关于“状态状态”如果一个物体速度的大小或方向变了，我们也说，它的“运动状态”发生了改变。如果一个物体由静止变为运动或由运动变为静止。我们说，它的“运动状态”发生了改变。速度是矢量大小方向静止即V=0，变为某一数值结论：“状
4、态”即速度，速度变（不论大小变化，还是方向变化）状态就变。第十页，共23页。三、牛顿物理学的基石三、牛顿物理学的基石惯性定律惯性定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静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止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这种状态。速度即状态也可以说力是改变物体速度的原因力是产生力是产生加速度加速度的原因的原因物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。力是改变物体运动状态的原因换句话说惯性惯性第十一页，共23页。物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。结论：“状态”即速度，速度变（不论大小变化，还是方向变化）状态就变。
5、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。物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。2、我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带。我们说，它的“运动状态”发生了改变。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。3、惯性是一种特殊的力吗？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。物体抓抗运动状态变化的”本领”，与什么因素有关?请大家通过实例进行分析。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；在一节火车车厢内有一个水平的光滑桌面，桌上有一个小球。第一、二章
6、研究的是物体的运动请观察图中的情景，对这种情景做出解释。或者说合力为零与不受外力是等效的，这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。物体不受外力（或所受外力的合力为零）时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。如果接触面非常光滑没有摩擦，运动的木箱将会怎样？我们说，它的“运动状态”发生了改变。3、一个同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动，肯受到向上的用力，否则它不可能向上运动。或者说合力为零与不受外力是等效的，这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。牛顿第一定律可不可以用实验来验证？牛顿第一定律可不可以用实验来验证？牛顿第一定律所描述的牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是物
7、体不受外力的状态，只是一种一种理想化状态理想化状态，所以不能，所以不能用实验来验证。用实验来验证。不受力的物体不存在。不受力的物体不存在。当物体受力但所受外力的合力为零时可以看作物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。体不受力。或者说合力为零与不受外力是等效的，这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。就像我们说一个人一无所有。第十二页，共23页。四、惯性与质量四、惯性与质量 物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。请观察图中的情景，对这种情景做出解释。试着总结惯性有什么样的特点？第十三页，共23页。一切物体都具有惯性惯性特点：惯性是物体的固有属性，不是力的作用 思考
8、与讨思考与讨从牛顿第一定律我们得知，物体都要保持它们原来的速直线运动或静止的状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”。但是这种“本领”的大小是不一样的。物体抓抗运动状态变化的”本领”，与什么因素有关?请大家通过实例进行分析。第十四页，共23页。石头大的好搬，还是小的好搬？惯性的大小与什么因素有关呢？只与质量有关，质量越大惯性越大，质量越小惯性越小第十五页，共23页。3、惯性是一种特殊的力吗？2、我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带。物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。（3）不受力的物体不存在。物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。向上抛出
9、的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，不需要继续受向上的作用力。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。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。向上抛出的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，不需要继续受向上的作用力。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。向上抛出的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，不需要继续受向上的作用力。或者说合力为零与不受外力是等效的，这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。我们说，它的“运动状态”发生了改变。3、一个同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动，肯受到向上
10、的用力，否则它不可能向上运动。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。换句话说：力是维持物体运动的原因。如果一个物体速度的大小或方向变了，我们也说，它的“运动状态”发生了改变。惯性的大小与什么因素有关呢？或者说合力为零与不受外力是等效的，这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。或一直保持速度不变运动下去。1、运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？2、运动速度大的物体惯性就大呢？错错,惯性与物体的运动状态无关惯性与物体的运动状态无关错错,决定惯性的唯一量度就是质量决定惯性的唯一量度就是质量3、惯性是一种特殊的力吗？不是不是,惯性是物体本身固有的一
11、种属性，惯性是物体本身固有的一种属性，而力是物体之间的相互作用。而力是物体之间的相互作用。总的来说：惯性是一切物体的固有属性，与物总的来说：惯性是一切物体的固有属性，与物体是否受到外力、物体是否运动均没有关系，质量体是否受到外力、物体是否运动均没有关系，质量才是惯性大小的唯一量度。才是惯性大小的唯一量度。第十六页，共23页。前面学习运动的相对性时我们已经知道，为了描述物体的运动，要选择一个物体做参考系而参考系的选择带有一定的任意性，例如，描述火车车厢内物体的运动时，可以选择地面为参考系，也可以选择车厢为参考系。但是，在应用牛顿第一定律时，可以任意选择参考系吗?考察下面的情况也许会有助。科学漫步
12、科学漫步惯性参考系惯性参考系 在一节火车车厢内有一个水平的光滑桌面，桌上有一个小球。如果火车停在水平的铁轨上，小球能够静止在桌面上，能够保持它的静止状态不变。这是符合牛顿第一定律的。如果火车突然向前开动，小球的状态会有什么变化吗?在火车加速的同时，小球会运动吗?这时它受到水平方向的力吗?用加速运动的车厢作为参考系，牛顿第一定律适用吗?在有些参考系中，不受力的物体会保持静止或匀速直线运动的状态，这样的参考系叫做惯性参考系，简称惯性系(inertial system)以加速运动的火车为参考系，牛顿第一定律并不成立，这样的参考系叫做非惯性系。第十七页，共23页。课后习题解答：课后习题解答：1、回答下
13、列问题(1)飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标吗?为什么?(2)地球在从西向东自转。你向上跳起来以后，为什么还落到原地，而不落到原地的西边?1、不能。因为炸弹离开飞机后，由于惯性，仍具有离开飞机时的水平速度，故仍向前运动一段距离。解：解：2、地球由西向东转，人也跟地球一起由西向东运动。当人跳起后，由于惯性，人仍保持与地球相同的由西向东的速度，故人落到原地。第十八页，共23页。2、我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带。为什么要做这样的规定?那为啥电车不用呢？解：解：任何物体都有惯性，汽车高速行驶时，里面的人和车一样速度都很大，一旦出现危险情况，
14、紧急刹车时，车在摩擦力的作用下减速停住，而人由于惯性继续向前运动，人很可能离开座位撞在车窗玻璃上，造成严重的伤害，而安全带可以起到很好的缓冲作用，可以減轻伤害。第十九页，共23页。3、一个同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动，肯受到向上的用力，否则它不可能向上运动。这个结论错在什么地方?向上抛出的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，不需要继续受向上的作用力。解：解：第二十页，共23页。4、请你通过实例说明，如果所选的参考系在相对于某惯性系做变速运动，惯性定律在所选的参考系中就不成立。根据题意可知，如果所选的参考系在相对于某惯性系做变速运动，惯性定律在所选的参考系中就不成立。所以举例如下：在一
15、个匀加速直线运动的小车的蓬顶用线悬挂一小球，那么可以知道，线将与竖直线有定夹角，但是，如果选择小车为参考系时，小球只受到重力和细线的拉力，这两个力大小也不相等，方向也不相对，但是小球却相对小车静止。故惯性定律不成立。解：解：第二十一页，共23页。课堂小结一、牛顿物理学的基石惯性定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。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；力是产生加速度的原因。物体不受外力（或所受外力的合力为零）时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。（3）不受力的物体不存在。二、惯性与质量物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。一切物体都具有惯性惯性是物体的固有属性，不是力的作用第二十二页，共23页。总的来说：惯性是一切物体的固有属性，与物体是否受到外力、物体是否运动均没有关系，质量才是惯性大小的唯一量度。结论：“状态”即速度，速度变（不论大小变化，还是方向变化）状态就变。三、关于“状态”如果一个物体速度的大小或方向变了，我们也说，它的“运动状态”发生了改变。如果一个物体由静止变为运动或由运动变为静止。我们说，它的“运动状态”发生了改变。速度是矢量大小静止即V=0，变为某一数值方向第二十三页，共23页。
