2018版 第3章 1. 牛顿第一定律

1. 牛顿第一定律

学习目标知识脉络

1.知道伽利略的理想实验及其主要

推理过程和推论，知道理想实验是

科学研究的重要方法．

2．理解牛顿第一定律的内容及意

义．(重点)

3．理解力和运动的关系，知道物体

的运动不需要力来维持．(重点)

4．理解惯性的概念，知道质量是惯

性大小的量度．(难点)

从亚里士多德到伽利略

[先填空]

1．亚里士多德

运动有两类：一类是天然运动，这类运动无需外力帮助，自身就能实现；一类是受迫运动，这类运动必须依靠外力来维持．

2．伽利略

地面上的物体会停下来，是因为受到了摩擦力，如果没有摩擦力，物体会永远运动下去．

[再判断]

1．亚里士多德认为，做受迫运动的物体，外力一旦消失，受迫运动也就停止了．(√)

2．伽利略的实验为理想实验，无法在实验室中验证，因此，它是不准确的．(×)

[后思考]

伽利略和亚里士多德对“力和运动关系”的观点的最本质区别是什么？

【提示】两人所持观点的最本质区别是力在“维持”还是“改变”运动．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因；伽利略认为物体的运动不需要力来维持，而力是改变物体运动的原因．

[合作探讨]

如图3-1-1所示，让一个小球从斜面上同一位置滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象．

图3-1-1

探讨1：实验观察到的现象是什么，说明了什么问题？

【提示】斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远，说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化．探讨2：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢？

【提示】如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去．

[核心点击]

1．17世纪前对运动和力的关系的认识

(1)亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因．

(2)根据：有力作用在物体上，物体才运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．

(3)方法：观察＋直觉(由生活经验得出直观印象)．

2．伽利略的理想实验

(1)基本观点：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力．力是改变物体运动状态的原因，运动并不需要力来维持．

(2)根据：理想实验．

(3)方法：实验＋科学推理(将可靠事实和理论思维结合起来)．

3．意义

(1)伽利略用“实验＋科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．

(2)第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位．

(3)揭示了力不是维持物体运动的原因．

(4)“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用．但是，“理想实验”只不过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．

理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图3-1-2所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论．

图3-1-2

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________(只要填写序号即可)．

在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列

关于事实和推论的分类正确的是()

A．①是事实，②③④是推论

B．②是事实，①③④是推论

C．③是事实，①②④是推论

D．④是事实，①②③是推论

【解析】体会伽利略的理想实验，可知顺序排列为②③①④，分类正确的是B.

【答案】②③①④ B

[迁移1](多选)在力学理论的建立过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是()

A．伽利略认为力不是维持物体运动的原因

B．亚里士多德认为物体的运动不需要力来维持

C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因

D．伽利略认为力是改变物体运动状态的原因

【解析】伽利略认为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，A、D正确，C错误．在历史上，亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，他的观点是错误的，B错误．

【答案】AD

[迁移2]做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是()

A．悬浮在空中不动

B．速度逐渐减小

C．保持一定速度向下做匀速直线运动

D．无法判断

【解析】物体自由下落时，仅受重力作用，重力消失后，物体将不受力，物体将保持重力消失时的瞬时速度做匀速直线运动．因此，选项C正确，选项A、B、D均错误．

【答案】 C

理想实验与真实的科学实验

1．两者有原则性的区别．

2．真实的科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维活动．

3．真实的科学实验是可以实现的实验，而理想实验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．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，直到有外力迫使它改变这种状态为止．

2．惯性：物体具有保持匀速直线运动或静止状态的性质，这种性质叫惯性，是物体的固有属性．牛顿第一定律也叫惯性定律．

3．惯性的量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，物体的惯性越大，物体运动状态越难改变．

[再判断]

1．牛顿第一定律是实验定律．(×)

2．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性．(×)

3．力无法改变物体的惯性．(√)

[后思考]

1．牛顿第一定律是通过实验得出来的定律吗？

【提示】不是，牛顿第一定律是一种理想化情况，是在实践的基础上加以科学推理总结出的一个规律．