伽利略的理想实验与牛顿第一定律

§伽利略的理想实验与牛顿第一定律

一、伽利略的理想实验

1．亚里士多德的观点

古希腊哲学家亚里士多德根据一些经验认为力是维持物体运动的原因．

2、伽利略的理想实验：

如图1甲所示，让小球沿一个斜面从静

止滚下来，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到轨道另一边与原来释放高度相同的点．

图1

如果将斜面倾角变小，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．

继续减小斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，小球将以恒定的速度永远运动下去。

3．伽利略的结论：力不是维持物体运动的原因．

4．实验意义：伽利略理想实验（假想实验）将可靠的事实和理论思维结合起来。

二、牛顿第一定律

1、牛顿第一定律的内容

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态

为止。

2、对牛顿第一定律的理解

(1)物体不受外力时所处的状态是静止或匀速直线运动状态．

(2)物体运动状态的改变是因为受到力，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因．

(3)一切物体都具有保持原来运动状态的特性——惯性．

思考：我们经常提到物体处于什么运动状态或物体的运动状态发生了改变等，那么描述物体运动的几个物理量中哪一个是描述物体运动状态的标志呢？

3、惯性

（1）物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。

（2）惯性是物体本身具有的一种属性，与物体所处的运动状态无关，质量是惯性的唯一量度．物体的质量越大，惯性越大；质量越小，惯性

越小．

（3）牛顿第一定律又叫惯性定律。

4．对惯性的理解

(1)惯性与质量的关系

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，质量越大，惯性越大．

(2)惯性与力的关系

①惯性并不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的．

②力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．力越大，运

动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．

③惯性与物体的受力情况无关．

(3)惯性与速度的关系

①速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质．

②一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关.

【练习与巩固】

1、下列运动的物体中，运动状态始终保持不变的是()

A．匀速直线运动B．匀变速直线运动C．圆周运动D．静止

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

3、以下各说法中不正确的是()

A．牛顿第一定律揭示了物体不受外力作用时

的运动情况

B．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性

C．在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力来维持木块的运动D．物体运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用

4、火车在长直水平轨道上匀速行驶，一门窗紧闭的车厢内有人向上跳起，发现仍落回原处，这是因为()

A．人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向

前运动

B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动

C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已

D．人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度

5、如图3所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，如不考虑其他阻力，则两个小球()

A．一定相碰B．一定不相碰

C．不一定相碰D．无法确定

6、下列说法正确的是()

A．力是维持物体运动状态的原因

B．物体受恒力作用时，运动状态保持不变

C．物体只有在静止或匀速直线运动时才有惯性

D．惯性越大的物体运动状态越难改变

7、下列物体的运动状态没有发生变化的是()

A．匀速飘落的羽毛B．匀速拐弯的自行车

C．匀加速起动的火车D．绕地球匀速运行的航天飞机

7．一架匀速飞行的战斗机为了能击中地面上的目标，则投弹的位置应是() A．在目标的正上方B．在飞抵目标之前

C．在飞抵目标之后D．在目标的正上方，但离目标距离近一些

8．下列说法正确的是()

A．一位同学看到某人推不动原来静止的汽车，他说这是因为这辆车没有惯性B．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大C．小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了

D．物体的惯性仅与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小

9．如图4所示，一个各面均光滑的劈形物体A放在固定的斜面上，上表面呈水

平，在其水平面上放一个小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()

A．沿斜面向下的直线

B．竖直向下的直线C．无规则曲线

D．抛物线