物理：4.1《牛顿第一定律》课件(新人教版必修1)

( ) A．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的， 只有当它受到力的作用才会运动 B．伽利略认为力不是维持物体速度的原因 C．牛顿认为力的真正效果是改变物体的速度， 而不仅仅是使之运动 D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦， 在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保 持这个速度继续运动下去

本章的许多知识都是与生产、生活有着密切 联系的，例如“牛顿运动定律的两种基本应 用”“共点力的平衡”“超重和失重”等， 通过这些问题的解决，学生可以获取许多研 究方法，从而达到学以致用的效果．

物理学是一门与自然、生活、技术和社会发 展有着最为广泛联系的科学．在本章的学习 中涉及许多重要的研究方法，如在牛顿第一 定律的研究中采用的理想实验法、在牛顿第 二定律的研究中利用的控制变量法、运用牛 顿运动定律处理问题时常用的隔离法和整体 法，以及单位的规定方法、单位制的创建 等．这些方法都需要学生认真地体会、理解， 并领悟科学实验方法在物理学发展中的重要 地位和作用，以提高认知的境界．

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牛顿第一定律
一、亚里士多德的观点 必须有力作用在物体上，物体才能运动；没 有力的作用，物体就要 在一个地方．即力 静止想实验的魅力 1．伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动 时，它的速度 增大，而向上滚动时，它的速 度 减小 ，他由此猜想，当球沿水平面滚动时， 它的速度应该是 不增不减 ．而实际上球在水 平面上滚动时会越来越慢，伽利略认为是由 于 摩擦阻力的作用．他推断，若 没有摩擦阻力 球 将永远滚动下去．
对研究对象的受力分析是解题的关键．首先是选 取研究对象，有时将物体隔离较方便，有时把互 相作用的几个物体看成一个整体来进行研究更简 捷，究竟如何选取，需要凭一定的经验和技巧． 选取适当的坐标系，会对建立方程和求解带来方 便．通常情况下，由于加速度与合外力的方向一 致，考虑到列牛顿第二定律方程的方便，通常选 取和加速度一致的方向建立坐标轴，不过，有些 情况下根据题目的具体条件和所求，灵活地建立 坐标轴，会使解题简便．

二、如何理解理想实验？ 所谓“理想实验”，又叫“假想实验”“抽象实 验”或“思想上的实验”，它是人们在思想中塑 造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理 论研究的重要方法． “理想实验”虽然也叫做“实验”，但它同真实 的科学实验是有原则区别的．真实的科学实验是 一种实践的活动，而“理想实验”则是一种思维 的活动；前者是可以将设计通过物化过程而实现 的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来 而实际上无法做到的“实验”．

1．只是速度大小改变，方向不改变——物体做 直线运动； 2．只是速度方向改变，大小不变——物体做曲 线运动； 3．速度的大小和方向都改变——物体做曲线运 动．

四、对惯性概念的理解 物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态 的性质叫做惯性，惯性是物体所具有的、保 持原来运动性质不变的特性． 1．惯性是物体的固有属性，一切物体都具有 惯性． 2．质量是物体惯性大小的唯一量度．惯性与 物体的受力情况、运动状态和所处的位置均 无关，只由物体的质量决定．

4．牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规 律，也无法用实验验证，它是牛顿以伽利略的理 想实验为基础，总结前人的研究成果，加之丰富 的想象而推理得出的一条理想条件下的规律． 5．一个物体所受合外力为零，其内力也可能不 为零，但内力不改变物体的运动状态． 6．牛顿第一定律只适用于质点在惯性系中的运 动，在非惯性系中不适用，并且该定律中指的物 体是质点，不适用于转动的物体．

解析：运动是物体的自然属性，并不需要力 来维持，故A项错误，B项正确；力产生的效 果是改变物体的运动状态，即改变速度，故C 项正确；如果物体不受外力，其运动状态不 变，即速度不变，故D项正确． 答案：A

3．惯性的表现： ①在不受力的情况下，惯性表现为保持原有 状态的本领，有“惰性”的意思． ②在受力的情况下，惯性表现为运动状态改 变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动 状态越难改变．

4．在学习惯性这个基本概念时，由于受到日常 生活经验的影响，常常会对惯性产生如下的一些 错误认识： ①认为惯性与物体运动状态有关．惯性是物体的 固有属性，不论物体处于什么样的运动状态，也 不论物体处于什么样的地理位置，物体均具有惯 性．如认为物体静止有惯性而运动起来就没有惯 性，物体由地球拿到太空就失去了惯性等都是错 误的． ②认为惯性是一种力．实际上力和惯性是两个不 同的概念，力可以改变物体的运动状态，而惯性 却能保持原来的运动状态不改变．

本章是在前面对运动和力分别研究的基础上 的延伸——研究力和运动的关系，建立起牛顿 运动定律，为了更扎实地理解牛顿第二定律， 本章第二节安排了实验：探究加速度与力、 质量的关系，并提供了参考案例，实验操作 方便，规律性强，结论容易获得，控制变量 法在此得到了实践．第五节牛顿第三定律的 研究引入了传感器——计算机的组合，现代气 息浓厚，实验效果很好．

伽利略设想：让小球沿一个斜面从静止状态 开始滚下，而又滚上另一个斜面，球在第二 个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上 开始滚下时的高度几乎相等．伽利略断定高 度上的这一微小差别是由 摩擦阻力 而产生 摩擦阻力 的．如果没有 ，小球将 上升到原来的高度 ．减小后一斜面的倾角，小球在这 一斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得 远些．在完全没有摩擦的情况下，不管第二 个斜面的倾角多么小，球在第二个斜面上总 要达到相同的高度．

3．正确揭示了力和运动的关系： 纠正了力是维持物体运动的原因的错误观点，明 确了力是改变物体运动状态的原因．牛顿第一定 律指出物体不受外力作用时的运动规律，所描述 的物体不受外力的状态是一种理想化的状态，而 实际中不受外力作用的物体是不存在的．当物体 所受合外力为零时，其效果跟不受外力作用相同， 因此，可以把“不受外力作用”理解为“合外力 为零”．物体在某方向上不受外力或在某方向上 受平衡力作用时，该方向上保持静止或匀速直线 运动状态的情况是普遍存在的．

要注意合外力与加速度的瞬时关系．牛顿运动定 律往往用来处理恒力问题，当物体所受的合外力 既不是恒力又不规律时，就需要分析加速度与合 外力的瞬时对应关系，按时间的先后顺序，逐次 分析物体的受力情况和合外力所产生的加速度， 以及引起物体运动性质、运动状态的改变．处理 这类问题时，要先认真分析过程，掌握好力和加 速度的瞬时关系，搞清楚物体运动的过程，这样 才能找准运动规律，应用相应知识求解． 能把握牛顿运动定律的实际应用——超重与失重.
2．伽利略通过研究理想斜面实验，得出的结论 是：力不是 维持物体运动 的原因，也就是说， 不是 维持物 体的速度 的原因，而恰恰是 的原因，即 改变物质速 的 改变物体运动状态 度 原因．因此，一旦物体具有某一速度，如果它不 受力，就将以这一速度 匀速直线 地运动下去． 笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，明确指出： 除非 物体受到力的作用，物体将永远保持其静止 或 运动状态 ，永远不会使自己沿 曲线运动 ，而只保 持在 直线 上运动．

三、对物体运动状态变化的理解 一个物体，如果它的速度的大小和方向都保 持不变，则这个物体的运动状态保持不变， 也就是说我们是用速度这个矢量来描述物体 的运动状态的．物体运动状态的改变，就是 指物体的速度发生了变化．由于速度是矢量， 既有大小，又有方向，只要其中之一发生了 变化，物体的运动状态就发生了变化．这时 物体运动状态的改变有三种情况：
在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重 要的作用．作为一种抽象思维的方法，“理想实 验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理 解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在 的逻辑关系，并由此得出重要的结论． 但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限 性．“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程， 它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用 来作为检验认识正确与否的标准．相反，由“理 想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实 验的结果来检验．



题型一 对力和运动关系的理解 【例1】 关于力和运动的关系，下列说法正确的是 ( ) A．物体静止在水平桌面上，它必定不受任何力的作用 B．物体由静止开始运动，必定是受到了外力的作用 C．物体向东运动，必定受到向东的力的作用 D．物体运动越来越慢，必定是受到了外力的作用
【解析】 物体静止在水平桌面上，是物体所受外力的 合力为零，并非不受任何力的作用，A选项错误；由牛 顿第一定律知，当物体不能继续保持匀速直线运动状态 或静止状态时，必定是受到了不为零的外力作用，是外 力迫使它发生运动状态改变，选项B、D正确；力是迫使 物体运动状态发生变化的原因，而不是维持物体的运动 的原因，不能一见到物体在运动，就认为物体一定受力， 更不能认为物体向哪个方向运动，就一定受到哪个方向 的外力作用，故选项C错误． 【答案】 BD


但是，“理想实验”并不是脱离实际的主观 臆想．首先，“理想实验”是以实践为基础 的．所谓的“理想实验”就是在真实的科学 实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛 盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分 析．其次，“理想实验”的推理过程，是以 一定的逻辑法则为依据的，而这些逻辑法则 都是从长期的社会实践中总结出来的，并为 实践所证实了的．

③认为惯性就是惯性定律．牛顿第一定律也 叫惯性定律，它揭示了一切物体都具有惯性 的本质，惯性与惯性定律是两个概念，本质 不同． ④根据运动物体速度越大就越难停下来，从 而就形成物体速度越大惯性就越大的错误观 点．实际上惯性的大小是由物体的质量唯一 确定的．只要质量确定了，这个物体无论在 什么地方，无论处于什么状态，它的惯性都 是相同的．

3．运动状态的改变： (1)物体由 静止变为运动 或由 运动变为静止 ； (2)物体 发生变化． 速度的大小或方向

三、牛顿物理学的基石——惯性定律 1．牛顿第一定律： 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 ．这就是牛顿第一定律，又叫做惯性定 律．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进 行分析的产物，不可能用实验直接验证． 2．惯性： 物体具有的 保持原来匀速直线运动状态或静止状态 的性质叫惯性．