牛顿第一定律（内含大量flash动画）课件.ppt

第八章 运动与力,第一节 牛顿第一定律,2023/3/25,运动和力有什么关系？,1、静止的物体要运动起来该怎么办？,2、一个运动的物体如果不受力了，这个物体会如何运动？,想想议议：,2023/3/25,运动需要力来维持吗？,用力推粉笔盒，会_,撤去力，就会_关闭的发动机的列车会停下来自由摆动的秋千会停下来,运动,静止,2023/3/25,观点1：物体的运动需要力来维持。,2023/3/25,2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点：,一、历史回顾：,1、亚里士多德的观点：,必须有力作用在物体上，才能使物体保持运动状态。力是维持物体运动的原因,2023/3/25,维持运动需要力吗？,你一定有过这样的生活经验：在平地上骑自行车的时候，即使不踩踏板，车会前进一段距离，但因为没有继续用力，它最终还是要停下来。生活中常会遇到这类现象。,例如：关闭的发动机的列车会停下来 自由摆动的秋千会停下来 还有打出去的球也会停下来,2023/3/25,意大利科学家伽利略的观点,物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停下来，是因为受到了摩擦阻力。,维持运动不需要力,2023/3/25,物体的运动不需要靠力 来维持,两种说法哪个是正确的？,力是维持物体运动的原因,2023/3/25,实验目的：实验思路：相同条件：不同条件：实验器材：,物体的运动是否需要力维持。,逐步改变水平轨道的光滑程度，观察比较小车运动的距离的远近。,使小车从同一斜面，同一高度由静止开始自由滚下。,水平轨道粗糙程度不同。,斜面、小车、木板、绵布、毛巾。,阻力对运动的影响,2023/3/25,阻力对物体运动的影响,毛巾,棉布,木板,2023/3/25,2023/3/25,2023/3/25,大,较小,最小,阻力的大小,小车运动的距离s/m,实验记录表：,小车速度变化,快,较慢,最慢,平面越光滑，小车运动的距离越_，受到的阻力越_，速度减小得越_。,结论：,小,长,慢,2023/3/25,运动的车减速并最终停下来的原因是受到摩擦阻力的作用。,1、为什么每次都要让同一小车从同一斜面、同一高度由静止释放？2、小车在平面上滑动的路程与什么因素有关？有何关系？3、小车为什么最终会停下来？（小车停下来的原因是什么？）,【分析论证】,请思考下列问题：,2023/3/25,最大,最短,较长,较大,最长,较小,？,阻力为零,想象,光滑表面,如果我们想像一下，假设小车是在光滑的水平表面（没有了摩擦阻力）运动，推理一下，小车会如何运动下去？,2023/3/25,2023/3/25,实验结论:,物体的运动不需要力来维持,！,2023/3/25,我们通过怎样的研究方法得到这些结论的？,研究方法：控制变量法、转换法 理想实验法,2023/3/25,这个结论是通过实验进行证实的吗？,这个结论是建立在可靠的事实基础之上，通过科学推理而得到的，它不可能通过实验来证实，但是它的结论是符合科学道理的。,2023/3/25,推理：,如果运动物体不受力，它将无休止地运动下去，运动速度将保持不变。,理想状态：如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零。,2023/3/25,牛顿总结了前人的经验，指出了加速和减速的原因是什么，并指出了这个原因跟运动的关系，这就是牛顿第一定律。,艾萨克 牛顿（Issac Newton，1642年1727年）,2023/3/25,笛卡儿补充了伽利略的认识，指出：如果运动没有其它原因影响，运动的物体不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动。,牛顿总结了伽利略等人的研究成果，进一步得出：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状态或静止状态。,300年前，伽利略曾采用类似的方法得出结论：如果物体在运动中不受到力的作用，它的速度将保持不变。,缺点：没有指出静止的物体不受力会如何,缺点：没有指出是什么原因和运动之间的关系,完美的结论,2023/3/25,二、牛顿第一定律：,1、内容：一切物体在不受力的作用时，总是保持静止或匀速直线运动状态。,思考：牛顿第一定律能用实验得到吗？,2、理解：,不受外力:,等效于合外力为零,原来静止的物体将永远保持静止状态,原来运动的物体将以最后的速度永远做匀速直线运动,力是改变物体运动状态的原因,不受力时,2023/3/25,一、牛顿第一定律,1“一切”适用于所有物体。,2“没有受到力的作用”是定律成立的条件。,3“总”说明没有例外。“保持”表示跟前面相同。,定律解读,一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。,2023/3/25,5牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，用推理的方法概括出来的。不能用实验直接证明。,4“或”指物体不受力时,原来静止的总保持静止,原来运动的就总保持原来的速度和方向做匀速直线运动。两种状态必有其一，不同时存在。,6牛顿第一定律说明了力和运动的关系：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。,2023/3/25,1下列说法正确的是()A物体不受一切外力,一定保持静止B物体处于运动状态,一定是受了外力作用C物体不受任何外力作用时,可能处于静止状 态,也可能处于运动状态D物体受力才能运动,练习,C,2023/3/25,练习,2正在做曲线运动的物体,假如它所受的一切外力都消失,那么它（）立即停下来仍然做曲线运动立即做匀速直线运动逐渐停止,C,2023/3/25,3、用绳子栓住一个小球在光滑的水平面上作圆周运动，当绳子突然断裂，小球将（）A保持原来的圆周运动状态B保持绳断时的速度作匀速直线运动C小球运动速度减小，但保持直线D以上三种都有可能,B,有关牛顿第一定律的例题,2023/3/25,4、下列说法正确的是（）A物体不受力作用就一定静止B物体不受力作用就一定是匀速直线运动C物体受力才能运动D以上说法都是错误的,D,2023/3/25,5、关于牛顿第一定律，以下说法正确的是（）A完全是理想的，没有事实为基础 B是以可靠事实为基础的，经科学 实验推理得出的 C没有事实为基础，只是理想推理 D以上说法都不对,B,2023/3/25,7、静止在老师手中的书，如果不受力了，会怎么样？,练习,6、图中正在做曲线运动的过山车，如果突然一切外力全部消失，它会怎么样呢？,2023/3/25,1997年，“亚洲第一飞人”柯受良驾驶跑车成功飞越了黄河天堑壶口瀑布，长度达55米,使车保持飞越这一运动状态的原因是什么?,2023/3/25,开动脑筋,牛顿第一定律,物体为什么会保持静止状态或匀速直线运动状态呢？,不受力。（是外因）,（寻找内因）物体自身的属性,惯性,又叫惯性定律,2023/3/25,迅速使纸条抽出，可笔套依然不动，这是为什么？,使笔套保持静止这一运动状态的原因是什么?,2023/3/25,2023/3/25,用尺迅速打出下面的棋子，上面静止的棋子还保持原来的静止状态，于是落在下方。,2023/3/25,用手快速向左弹动卡片，卡片上的鸡蛋为什么没有跟着卡片运动，而是落入水杯中？,静止的鸡蛋具有保持原来静止状态的性质,静止的物体具有保持原来静止状态的性质,2023/3/25,2023/3/25,一切物体都具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。,运动的物体也有保持原来运动状态的性质,2023/3/25,2.惯性,一切物体在任何情况下都有保持原有运动状态不变的特性。,2023/3/25,一切物体在任何情况下都有保持原有运动状态不变的特性。,运动状态,一切物体,静止,匀速直线运动,惯性,：固体、液体、气体,：静止或运动、快或慢、匀速或变速,任何情况,惯性是物体固有的属性。,2023/3/25,跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？,跑动中的人开始向前运动，脚被绊停止，而身体上部有惯性，要保持向前的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。,2023/3/25,2023/3/25,1、交待研究对象原来的运动状态。2、物理过程，:当与研究对象接触的物体后,3、研究对象由于惯性要保持原来的状态,甲图：原来木块是静止的,当小车突然受到拉力时，木块底部由于受到摩擦力跟随小车一起运动,木块上部由于惯性还要保持原来的静止状态，所以木块会向后倾倒。,乙图：原来木块是运动的,当小车遇到障碍物时，小车和木块底部由于受摩擦停止运动，但木块上部由于惯性仍然保持运动状态，所以小木块会向前倾倒。,解释方法：,2023/3/25,当汽车刹车时，人的脚随之静止，人的上部由于惯性，会保持继续向前运动的状态，所以刹车或减速时，人会向前倾。,汽车突然刹车,2023/3/25,2023/3/25,在杯子中盛满水，突然急速拉动杯子，会看到什么现象？为什么？,液体具有惯性。,2023/3/25,2023/3/25,惯性现象：1、汽车紧急刹车或减速时身体向前倾。2、汽车起动或加速时身体向后仰。,3、拍打衣服可除去灰尘。4、使劲甩手可把手上的水甩掉。5、工人用铁锹把煤扔到炉火中。,6、向下重击斧头柄，斧头会夹紧木柄。7、跳起后，仍会落回原处，而不会被高速自转的地球抛下。8、宇航员走出飞船后，仍能与飞船“并肩”前进,而不会落在飞船后面。,2023/3/25,那么下图中，汽车做什么运动？,2023/3/25,惯性的应用,跳远,套紧斧头,洗衣脱水,投球,抖落衣服上的灰尘,铁锹送物,甩掉手上的水,2023/3/25,我们常常利用惯性。,掷铅球,投篮,2023/3/25,跳远,紧固锤头,2023/3/25,防止惯性带来的危害,卡车限载,保持车距,系安全带,2023/3/25,惯性带来的危害,雨雪天减速,开车系安全带,2023/3/25,2023/3/25,惯性现象的防止,1、惯性的防止,2023/3/25,重要提示:惯性不是力,在解答问题时,只能说“由于惯性”,“具有惯性”.而不能说“受到惯性”,“由于惯性的作用”,“克服惯性”等,否则就将惯性和作用混为一谈.,2023/3/25,（1）惯性和力是两个实质完全不同的概念。力是物体对物体的作用，惯性是物体本身固有的一种性质，它与外界因素无关。（2）把物体惯性的表现说成是物体受到“惯性力”或者说“物体受到了惯性”是错误的。（3）惯性的大小只与物体的质量有关，质量大的物体惯性也大。,2023/3/25,牛顿第一定律也叫惯性定律。,运动规律,物体的一种性质,不受力条件下,不需任何条件,因为物体有惯性，在不受力时才能保持静止状态或匀速直线运动状态，因此牛顿第一定律又称为惯性定律。,2023/3/25,1.惯性是物体本身的一种属性,一切物体在任何情况下都具有惯性,即无论物体是静止还是运动,无论物体是受力还是不受力,在任何时候,任何状态下都具有惯性.,2023/3/25,2.惯性不是力,在解答问题时,只能说“由于惯性”、“具有惯性”.而不能说“受到惯性”、“由于惯性的作用”、“克服惯性”等,2023/3/25,3.所有的物体都有惯性,但不同物体的惯性大小是不同的,物体的惯性只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大;物体的质量越小,惯性越小,质量是物体惯性的量度.,2023/3/25,讨论：要想击中地上的目标，飞机应当飞到目标上空再投弹，还是提前一段距离？为什么？,飞机投弹,2023/3/25,问题一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？,问题二：运动速度大的物体惯性就大呢？,问题三：“惯性”是不是就是“惯性定律”？,不是,惯性是物体本身固有的一种属性，它跟物体受不受外力无关。惯性定律是物体在特定条件下（不受外力作用时）的运动规律。,问题四：惯性是一种特殊的力吗？,惯性不是力，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。,错,惯性与物体的运动状态无关,错,决定惯性的唯一量度就是质量,2023/3/25,牛顿第一定律内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。2.惯性：物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质叫惯性。（3）惯性是物体的属性，它与物体是否受力，是否运动，运动状态是否改变等均无关。,2023/3/25,1、牛顿第一定律是()A是通过斜面小车实验直接得到的结论 B只是通过理论分析得出的规律 C只是通过日常生活得出的规律 D是在实验的基础上，经过分析推理得出的结论,自我检测：,D,2023/3/25,(多选)2、关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（）A、牛顿第一定律是实验定律B、牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C、惯性定律与惯性的实质是相同的D、物体的运动不需要力来维持,BD,2023/3/25,3、惯性说法正确的是（）A、人走路时没有惯性,被绊倒时有惯性B、物体速度大时，惯性大C、物体不受外力有惯性，受外力后被克服了D、物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关,D,2023/3/25,（多选）4、如图所示，在匀速前进的小车上放一竖直的木块，突然发现木块向左倾斜，这是因为小车（）A、向左加速 B、向右加速C、向左减速 D、向右减速,BC,2023/3/25,5、在研究“牛顿第一定律”的实验中，用同一辆小车，分别从相同的高度沿着斜面自由滑行下来，然后让 小车在三种不同材料的水平路面上继续运动一段距 离后，分别停在如图所示的位置上，则：(1)让小车从斜面的同一高度自由下滑，是为了使小车在 三种不同材料的水平面上开 始运动的_相同，使实验起始条件相同。,速度,2023/3/25,(2)使用三种不同材料的水平路面是为了让小车运动时 受到的_不同，而力是改变物体_ 的原因，使小车运动的距离不相同(3)小车在不同材料表面上前进的距离不相同，说明小车在粗糙的毛巾表面上，受到阻力大，前进距离短；在比较光滑的木板表面上前进的距离长，受到的阻力小，因此推理出，当小车不受阻力时，应该沿着光滑的水平面永远保持 运动状态不变,阻力,运动状态,匀速直线,2023/3/25,6.下列关于惯性的说法中,正确的是()A.物体只有在静止时才具有惯性B.物体运动速度越大,其惯性也越大C.太空中的物体没有惯性D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯性,D,2023/3/25,（多选）7、下列哪些现象是利用惯性的（）A、拍打衣服时，灰尘脱离衣服B、司机和前排的乘客要系安全带C、洗完手后，用力甩掉手的水滴D、跳远运动员起跳前要尽力助跑,ACD,2023/3/25,8.关于惯性的说法正确的是()A、惯性是指物体原来静止的总有保持静止，原来运动的总有保持匀速直线运动的性质 B、要使物体开始运动必须有力的作用，而保持物体运动是不需要力的，故静止的物体有惯性，而运动的物体没有惯性 C、刹车时，乘客向前倾，说明乘客上半身有惯 性，而下半身无惯性 D、某人推不动原来静止的小车，而另外一人能推动，说明惯性与外界条件有关,A,2023/3/25,9.火车在平直轨道上匀速前进，在密闭没有空气流动的车厢内点燃一支香，则车里乘客看到香所冒出的烟的运动情况是()A、一边上升一边向前飘 B、一边上升一边向后飘 C、只是上升，不向任何一边飘 D、无法确定,C,2023/3/25,10.长直轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在()A.手的后方 B.手的前方 C.落在手中 D.无法确定,C,2023/3/25,1关于惯性，下面说法正确的是（）。A一切物体在没有受到力的作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性B射出的子弹离开枪口继续高速前进，是因为子弹受到惯性的作用C汽车关闭发动机后还能继续前进是由于汽车的惯性大于它受到的阻力D一切物体在任何情况下都具有惯性,D,巩固练习,2023/3/25,【例1】用绳子栓住一个小球在光滑的水平面上作圆周运动，当绳子突然断裂，小球将 A保持原来的圆周运动状态B保持绳断时的速度作匀速直线运动C小球运动速度减小，但保持直线D以上三种都有可能,【分析】原来小球受绳拉力作用在作圆周运动，当绳子突然断裂，小球在光滑水平方向上就没有再受到力了，因此小球将保持绳断时刻的速度大小和方向而运动,【解答】B,2023/3/25,【例2】下列说法正确的是 A物体不受力作用就一定静止B物体不受力作用就一定是匀速直线运动C物体受力才能运动D以上说法都是错误的,【分析】牛顿第一定律指出，物体不受外力作用时，物体将保持静止或匀速直线运动说明物体可以有两种表现状态，同时也说明物体不受力时也能运动，力不是维持物体运动的原因,【解答】D,2023/3/25,1.如果物体不受外力作用，下列说法中正确的是（）A静止的物体永远保持静止B 运动的物体是不会停下来的C物体的运动状态将保持不变D物体将保持匀速直线运动或静止状态,D,2.正在运动的物体，如果受到的外力突然消失，则它将（）A 立即停止 B 速度减小，最后停止C 运动方向变为与原来相反D 做匀速直线运动,D,2023/3/25,2023/3/25,1.关于伽利略理想实验，以下说法正确的是（）A完全是理想的，没有事实为基础 B是以可靠事实为基础的，经科学抽象深刻反映自然规律的 C没有事实为基础，只是理想推理 D以上说法都不对,B,课堂练习：,2023/3/25,2.伽利略的斜面实验证明了（）A要物体运动必须有力的作用，没有力的作用的物体将静止B要物体静止必须有力的作用，没有力的作用的物体就运动C物体不受外力作用时，一定处于静止状态D物体不受外力作用时总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,D,2023/3/25,3.关于牛顿第一定律的说法中正确的是（）A物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态 B物体运动需要靠力来维持 C牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动速度改变原因 D牛顿第一定律反映物体不受外力作用时的运动规律，即始终处于匀速直线运动状态,C,2023/3/25,1.关于惯性，下面说法正确的（）A.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的性质叫做惯性。B.射出的子弹离开枪口继续高速前进，是因为子弹受到惯性的作用。C.汽车关闭发动机后还能继续前进是由于汽车的惯性大于它受到的阻力。D.一切物体在任何情况下都具有惯性。,D,2023/3/25,3.做伽利略实验时,每次做实验都用同一小车,从同样高的斜面上运动下来,使它在三种平面上开始运动时的速度相同，则下列有关这个实验的说法中错误的是()A、在同样条件下，小车受到的阻力越小，它前进得就越远B、小车受到的阻力越小，它的速度减小的越慢D、这个实验直接得出了牛顿第一定律,4.正在运动的物体，如果受到的外力突然消失，则它将（）A 做匀速直线运动B 速度减小，最后停止C 运动方向变为与原来相反D立即停止,经典练习,D,A,2023/3/25,5一个物体在10牛的拉力作用下,以1米/秒的速度做匀速直线运动,当物体所受外力全部消失时,这个物体将()（A）马上停下来（B）以1米/秒的速度做匀速直线运动（C）运动越来越慢（D）不能够确定,6.正在做曲线运动的物体，如果它所受的外力全部同时消失，那么()A.物体继续做曲线运动B.物体将做变速直线运动C.物体将做匀速直线运动D.物体将保持静止,B,C,2023/3/25,3.牛顿第一定律的应用,（1）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，必然是向前跌倒；而如果你脚踏西瓜皮，必然是向后倒？,（2）高空中水平匀速飞行的轰炸机，每隔相同的时间投下一颗炸弹，不计空气阻力，那么这些炸弹的运动轨迹是（）A、在空中的排列情况是一条抛物线 B、在空中的排列情况是一条竖直线 C、在空中的排列情况是一条水平线 D、落地点是不等间距的,B,2023/3/25,3.牛顿第一定律的应用,（3）下列关于惯性的说法中,正确的是（）A.物体只有在静止时才具有惯性 B.物体运动速度越大,其惯性也越大 C.太空中的物体没有惯性 D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯性,D,2023/3/25,有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界，请你评价一下，这个设想可行吗？,分析：因为地球上的一切物体（包括地球周围的大气）都随着地球一起在自转气球升空后，由于惯性，它仍保持原来的自转速度所以升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态不可能使它相对地球绕行一周的解答：这个设想不符合物理原理，不可行,讨论,2023/3/25,三、牛顿第一定律的重要贡献是：（1）力不是维持物体运动的原因（2）力是改变物体运动状态的原因。,一、人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿分析事实，总结，概括，推理出牛顿第一定律。,小结：,二、牛顿第一定律：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状态或静止状态。,2023/3/25,从牛顿第一定律知道,物体有保持匀速直线运动状态和静止状态的性质.得到惯性的概念:任何物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,物体的这种性质叫做惯性.因此牛顿第一运动定律也叫惯性定律.,2023/3/25,1.惯性是物体本身的一种属性,一切物体都有惯性,即无论物体是静止还是运动,无论物体是受力还是不受力,在任何时候,任何状态下都具有惯性.,2023/3/25,2.惯性不是力,在解答问题时,只能说“由于惯性”、“具有惯性”.而不能说“受到惯性”、“由于惯性的作用”、“克服惯性”等,否则就将惯性和作用混为一谈.,2023/3/25,