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4.1牛頓第一定律
第四章 運動和力的關(guān)系
人教版高中物理 必修一
前面我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運動，但是沒有討論物體為什么會運動。要討論這個問題，必須知道運動和力的關(guān)系。在力學(xué)中，只研究物體怎樣運動而不涉及運動和力的關(guān)系的分支，叫作運動學(xué)（kinematics）；研究運動和力的關(guān)系的分支，叫作動力學(xué)（dynamics）。
動力學(xué)知識在生產(chǎn)和科學(xué)研究中很重要，設(shè)計各種機器，控制交通工具，研究天體運動等，都離不開動力學(xué)知識。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道伽利略的理想實驗及其推理過程，知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法。（科學(xué)思維）
2.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。（物理觀念）
3.理解慣性的概念，會解釋慣性的有關(guān)現(xiàn)象。（物理觀念）
導(dǎo)入新課
初中我們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律的基本內(nèi)容，你能說說它揭示了物體運動遵循怎樣的規(guī)律嗎？
滑冰運動員如果不用力，他會慢慢停下來。這是否與牛頓第一定律矛盾呢？
一、理想實驗的魅力
愛因斯坦曾把一代代科學(xué)家探索自然奧秘的努力，比作偵探小說中警員破案的過程。在偵探小說中，有時候明顯可見的線索卻把人們引到錯誤的判斷上去。
一、理想實驗的魅力
1.歷史上對力與運動關(guān)系的認識過程
僅由生活經(jīng)驗得出的結(jié)論并不可靠。
一、理想實驗的魅力
2.伽利略理想斜面實驗
一、理想實驗的魅力
3.伽利略理想斜面實驗的思想方法與意義
B
二、牛頓第一定律
在伽利略和笛卡兒工作的基礎(chǔ)上，在隔了一代人以后，英國科學(xué)家 提出了動力學(xué)的一條基本定律： 。
牛頓
牛頓第一定律
對所有物體普遍適用。
二、牛頓第一定律
1.牛頓第一定律的內(nèi)容：
物體總保持 狀態(tài)或 狀態(tài)，除非作用在它上面的 迫使它改變這種狀態(tài)。
一切
勻速直線運動
靜止
力
此力指合力。
不受力時的運動規(guī)律。
二、牛頓第一定律
2.對牛頓第一定律的理解
（1）明確了慣性的概念
定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，揭示了物體所具有的一個重要的屬性—— ，即物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，牛頓第一定律指出 物體在 情況下都具有慣性，因此牛頓第一定律又叫 。
慣性
一切
任何
慣性定律
不能把“合外力為零”理解為“不受外力”。
二、牛頓第一定律
（2）揭示了力和運動的關(guān)系
定律的后半句話“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”，實際上是對 的定義，即力是 物體運動狀態(tài)的原因，并不是 物體運動狀態(tài)的原因，這一點要切實理解。
（3）不能用實驗直接驗證
牛頓第一定律指出物體 作用時的運動規(guī)律，它描述的只是一種 狀態(tài)，而實際中不受外力作用的物體是 的，當(dāng)物體所受合外力為 時，其效果跟不受外力作用的效果 。它是利用邏輯思維進行分析的產(chǎn)物， 用實驗直接驗證。
力
改變
維持
不受外力
理想
不存在
零
相同
不可能
二、牛頓第一定律
3.成立條件
（1）慣性參考系:
如果在一個參考系中，一個不受力的物體會保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的參考系叫作 參考系，簡稱 。
（2）牛頓第一定律 慣性參考系中成立。
慣性
慣性系
僅在
二、牛頓第一定律
二、牛頓第一定律
二、牛頓第一定律
【注】
物體運動狀態(tài)的標(biāo)志是速度，運動狀態(tài)是否改變由速度衡量，物體的速度（大小或方向）改變了,我們就說物體的運動狀態(tài)改變了。
物體運動狀態(tài)的變化有以下三種情況:
①速度方向不變,只有大小改變。
②速度大小不變,只有方向改變。
③速度大小和方向都改變。
運動的物體不一定受力,但物體運動狀態(tài)改變一定受了力。
C
C
三、慣性與質(zhì)量
牛頓第一定律涉及兩個重要的物理概念：力和慣性。有關(guān)力的內(nèi)容我們在上一章已經(jīng)有所認識，下面我們進一步來討論慣性。
1.慣性：物體 原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性。
2.對慣性的理解
（1） 物體都有慣性，慣性是物體的 。
（2）慣性由 次定，與物體受力情況及運動情況 。
保持
一切
固有屬性
物體本身
無關(guān)
三、慣性與質(zhì)量
3. 慣性的“三性”
三、慣性與質(zhì)量
三、慣性與質(zhì)量
4.慣性與質(zhì)量：
我們在改變物體運動狀態(tài)時，會體驗到物體慣性大小的不同。
例如，以相同的方式拋擲質(zhì)量不同的兩個石塊，讓它們獲得同樣的速度，需要的力就不同。質(zhì)量大的石塊需要的力大。再比如，讓擺動的大沙袋停下來就比讓擺動的小球停下來費力得多。
大量事例說明，不同質(zhì)量的物體，慣性的大小是 的。也就是說，不同物體維持其原有運動狀態(tài)的“能力”不同，質(zhì)量大的物體慣性 ，運動狀態(tài) 改變。描述物體慣性的物理量是它的 。
不一樣
大
難
質(zhì)量
三、慣性與質(zhì)量
三、慣性與質(zhì)量
質(zhì)量只有大小,沒有方向，是 量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是 ，符號為 。
標(biāo)
千克
kg
C
三、慣性與質(zhì)量
慣性、慣性定律的區(qū)別 比較項 慣性 慣性定律
基本含義 物體本身固有的一種屬性 物體運動的規(guī)律
理解要點 ①與是否運動無關(guān)，與速度大小無關(guān)
②與是否受力無關(guān)
③與所在位置無關(guān)（在地球、月球上都一樣）
④只與質(zhì)量有關(guān) ①物體的運動具有“惰性”，“力”是改變這種“惰性”的唯一原因
②慣性越大，運動狀態(tài)越難改變
與力的關(guān)系 ①無關(guān) ②慣性不是力 強調(diào)了“力”的作用效果-
—改變運動狀態(tài)(產(chǎn)生加速度)
D
課堂小結(jié)

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