人教版高一物理必修牛頓第一定律

4.1牛頓第一定律

長期以來，在研究物體運(yùn)動原因的過程中，人們的經(jīng)驗是：要使一個物體運(yùn)動，必須推它或者拉它。因此，人們直覺地認(rèn)為，物體的運(yùn)動是與推它或拉它行為相聯(lián)系的，如果不再推、拉，原來的物體便停止下來。亞里士多德的觀點

必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。

（力是維持物體運(yùn)動的原因）伽利略觀點

將人們引入歧途的是摩擦力，而在日常物體的運(yùn)動中，摩擦力又是難以避免的。伽利略注意到，當(dāng)一個球沿斜面向下運(yùn)動時，它的速度增大，而向上運(yùn)動時，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平運(yùn)動時，它的速度應(yīng)該不增不減。但實際情況卻是，即使沿水平運(yùn)動，球也越來越慢，最后停下來?；貞洺踔兴龅男泵嫘≤噷嶒?，當(dāng)水平面為毛巾、木板、玻璃以及我們所想象的冰面、或者在其加潤滑油，小車運(yùn)動的距離是如何變化的理想實驗的魅力

伽利略為說明他的思想，設(shè)計了一個實驗：讓小球沿一個斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始向下運(yùn)動，小球?qū)ⅰ皼_”到另一個斜面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨?。減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面仍將達(dá)到同一高度，但這時它要運(yùn)動得遠(yuǎn)些伽利略(Galileo,1564-1642)在水平面上運(yùn)動的物體，設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續(xù)運(yùn)動下去。伽利略的斜面實驗笛卡兒的補(bǔ)充和完善

除非物體受到外力作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動狀態(tài)，永遠(yuǎn)保持在直線上運(yùn)動。閱讀課文找出：l、伽利略的觀點2、笛卡兒的補(bǔ)充和完善3、牛頓第一定律4、對比三個人的觀點，他們都是敘述力和運(yùn)動關(guān)系的，誰的更全面？物體不受力時，就會保持自己的速度不變除非物體受到外力作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動狀態(tài)，永遠(yuǎn)保持在直線上運(yùn)動。

一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

既然牛頓第一定律是最完善的，那么它從哪幾個方面闡述了力和運(yùn)動的關(guān)系？

牛頓第一定律1內(nèi)容

一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

2反映⑴力和運(yùn)動的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。⑵物體不受外力時，總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。（或所受外力的合力為零）牛頓牛頓運(yùn)動定律（Newton'slawsofmotion）是由伊薩克·牛頓（SirIsaacNewton）總結(jié)于17世紀(jì)并發(fā)表于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的牛頓第一運(yùn)動定律（Newton'sfirstlawofmotion）即慣性定律（lawofinertia）、牛頓第二運(yùn)動定律（Newton'ssecondlawofmotion）和牛頓第三運(yùn)動定律（Newton'sthirdlawofmotion）三大經(jīng)典力學(xué)基本運(yùn)動定律的總稱。牛頓第一定律可不可以用實驗來驗證？什么時候可以看作不受力并舉例說明。

牛頓第一定律所描述的物體不受外力的狀態(tài)，只是一種理想化狀態(tài)，所以不能用實驗來驗證。

當(dāng)物體受力但所受外力的合力為零時可以看作物體不受力。一切物體都有保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫做慣性。2特點

⑴一切物體都具有慣性；1定義⑵慣性是物體的固有屬性，不論物體處于什么狀態(tài)，都具有慣性。⑶慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)。與運(yùn)動與否、速度大小、所受外力無關(guān)。慣性（inertia)慣性現(xiàn)象到處可見，我們先來做幾個實驗3、實驗（1）演示：小車上放置一個木塊，突然拉動小車和小車被擋板擋住時，觀察會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（2）演示：一個玻璃杯內(nèi)盛半杯水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋，用小棒猛擊塑料板，塑料板飛出，雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中。這個實驗說明了什么？對質(zhì)量的認(rèn)識初中：物體所含物質(zhì)的多少。現(xiàn)在從慣性的角度認(rèn)識質(zhì)量：描述物體慣性的物理量。補(bǔ)充：從引力的角度認(rèn)識質(zhì)量：物質(zhì)引力相互作用的能力的度量。關(guān)于慣性的說法中，正確的是（）

A物體運(yùn)動時才有慣性，且速度越大，慣性越大；

B物體靜止時才有慣性，且靜止時慣性最大；

C運(yùn)動的物體與靜止的物體的慣性是有區(qū)別的；D慣性是物體保持運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)，一切物體在任何情況下都有慣性練習(xí)D解釋生活中的現(xiàn)象關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）A.牛頓第一定律是一條實驗定律B.牛頓第一定律說明了力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因C.慣性定律和慣性的實質(zhì)是相同的D.物體的運(yùn)動不需要力來維持BD練習(xí)擴(kuò)展1：慣性參考系牛頓第一、第二定律在其中有效的參考系，簡稱慣性系。如果s為一慣性參考系，則任何對于s作等速直線運(yùn)動的參考系都是慣性參考系；而對于s作加速運(yùn)動的參考系則是非慣性參考系。所有的慣性參考系都是等效的。慣性參考系即慣性系。擴(kuò)展2：非慣性系相對地面慣性系做加速運(yùn)動的物體。平動加速系：相對于慣性系作變速直線運(yùn)動，但是本身沒有轉(zhuǎn)動的物體。例如：在平直軌道上加速運(yùn)動的火車。轉(zhuǎn)動參考系：相對慣性系轉(zhuǎn)動的物體。例如：轉(zhuǎn)盤在水平面勻速轉(zhuǎn)動。經(jīng)典力學(xué)中的空間和時間力學(xué)的目的在于描述物體在空間中的位置如何隨“時間”而改變．這里，“位置”和“空間”應(yīng)如何理解是不清楚的．設(shè)一列火車正在勻速地行駛，我站在車廂窗口松手丟下（不是用力投擲）一塊石頭到路基上.那么，如果不計空氣阻力的影響，我看見石頭是沿直線落下的．從人行道上觀察這一舉動的行人則看到石頭是沿拋物線落到地面上的．現(xiàn)在問：石頭所經(jīng)過的各個“位置”是“的確”在一條直線上，還是在一條拋物線上的呢？擴(kuò)展3：牛頓運(yùn)動定律適用范圍

經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍：只適用于低速運(yùn)動，不適用于高速運(yùn)動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界；只適用于弱引力情況，不適用于強(qiáng)引力情況。 對于高速運(yùn)動（速度接近真空中的光速），需要應(yīng)用愛因斯坦的相對論。當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。 對于微觀世界，需要應(yīng)用量子力學(xué)。當(dāng)普朗克常數(shù)可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。 對于強(qiáng)引力情況，需要應(yīng)用愛因斯坦引力理論。當(dāng)天體的實際半徑遠(yuǎn)大于它們的引力半徑時，愛因斯坦引力理論和牛頓引力理論計算出的力的差異并不很大。經(jīng)典力學(xué)中速度疊加原理不再成立設(shè)河流中的水相對于河岸的速度為,船相對于水的速度為,則在經(jīng)典力學(xué)中，船相對于岸的速度為

這似乎是天經(jīng)地義的。但是，這個關(guān)系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移（空間長度）及時間間隔的測量相聯(lián)系。相對論認(rèn)為，同一過程的位移和時間的測量在不同參考系中是不同的，因而上式不能成立。（矢量和）經(jīng)典力學(xué)難以解釋微觀粒子的運(yùn)動

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性，同時還具有波動性，它們的運(yùn)動在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明。20世紀(jì)20年代量子力學(xué)的出現(xiàn)，才很好地揭示了微觀世界的基本規(guī)律。物體的質(zhì)量與運(yùn)動速度有關(guān) 在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動狀態(tài)改變的。但是，按照20世紀(jì)初著名物理學(xué)家愛因斯坦建立的狹義相對論，質(zhì)量要隨物體運(yùn)動速度的增大而增大。物體的質(zhì)量與運(yùn)動 速度的關(guān)系是

， 式中m0是物體靜止時的質(zhì)量，m是物體速度為v時的質(zhì)量，c是真空中的光速。相對性原理

不論用什么方法都找不到絕對參照系,即根本不存在絕對參照系,一切慣性系都是平權(quán)的。

一切彼此作勻速直線運(yùn)動的慣性系,對于描述物理規(guī)律都是等價的?；蛟谒袘T性系中,物理規(guī)律都具有相同的形式。

“照亮我的道路,并不斷給我新的勇氣去愉快地正視生活理想的是善、是美、是真”。

“人只有獻(xiàn)身社會,才能找出那實際上是短暫而又有風(fēng)險的生命的意義”!他剖析自己的科學(xué)感受時說：Einstein對相對論的解釋:

當(dāng)你和一個漂亮姑娘在一起坐一小時,你感覺只坐了一分鐘,當(dāng)你坐在火爐旁一分鐘,就好象坐了一小時,這就是相對論?！?/p>

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