知识讲解 牛顿第一定律

牛顿第一定律

【学习目标】

1.理解牛顿第一定律的内容和意义，知道亚里士多德的观点．

2.知道伽利略理想实验及推理方法．

3.明确惯性概念，知道惯性是物体的固有属性．

【要点梳理】

要点一、伽利略的理想斜面实验

要点诠释：

如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．

如果第二个斜面倾斜角度较小如图乙，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾斜角度，如图丙，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定的速度持续运动下去．

伽利略的思想方法:

伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．

伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．

要点二、牛顿第一定律的理解

要点诠释：

牛顿总结了伽利略等人的工作，并提出了三条运动定律，统称为牛顿运动定律.

牛顿第一定律：

(1)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)对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解：

①明确了惯性的概念

定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性．因此牛顿第一定律又叫惯性定律．

②确定了力的含义

定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”，实际上是对力的定义，即力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因，这一点要切实理解．

③定性揭示了力和运动的关系

牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，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，其效果跟不受外力的作用相同．但是，我们不能把“不受外力”理解为“合外力为零”．

要点三、惯性与质量

要点诠释：

（1）惯性现象

惯性现象到处可以见到，例如：如图所示，一个玻璃杯内盛半杯水，上面盖一块塑料板，板上放一只鸡蛋，用小棒猛击塑料板，塑料板离杯飞出，鸡蛋却稳稳地落入杯中．

这个实验说明了什么问题?

再如：如图甲，小车上放置一个带轮的木块，使带轮木块与小车一起向右运动．当小车被挡板制动时，观察会出现什么现象?

又如：如图乙，小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被挡板制动时，车上的木块向右倾倒．

这是怎么回事呢? 这些都是惯性现象．

(2)惯性：物体的这种保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性．

【说明】①惯性与是否受力无关，与速度大小无关．

②惯性的具体表现形式有两种：

a．当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变．原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动．

b．当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变．

(3)惯性与质量

惯性的大小由什么决定呢?惯性的大小又意味着什么呢?

我们知道，推动一辆自行车要比推动一辆汽车容易得多．这表明质量越大的物体，运动状态越难改变，也就是说该物体的惯性越大；而质量较小的物体，运动状态较容易改变，也就是该物体的惯性较小．即：质量是物体惯性大小的量度，而一个物体惯性的大小，则意味着改变物体运动状态的难易程度．

对质量的理解：

从物质角度理解：质量为物体所含物质的多少

从惯性角度理解：质量是决定物体惯性大小的唯一因素．

【注意】惯性是一个重要的概念，在学习时，许多同学对惯性存在着一些错误认识：如认为做匀速直线运动的物体，才有惯性，做变速运动的物体没有惯性；物体在匀速直线运动或静止时有惯性，一旦速度改变了就没有惯性；或把惯性看成一种力，认为物体保持原来运动状态是因为受到惯性力；认为物体的速度越大，物体的惯性就越大等等其实惯性是一切物体的固有属性，与物体的运动状态以及是否受力没有关系，仅由物体的质量决定．

要点四、理解惯性和惯性定律

要点诠释：

(1)对惯性定律的理解

牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，即一切物体都具有惯性．同时，牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义：力是改变物体运动状态的原因，即改变速度的原因．物体在速度发生改变时，就有加速度．因此也可以说：力是使物体产生加速度的原因．不能认为力是维持物体运动(匀速直线运动)的原因，也不能认为有力就有运动，没有力就没有运动，更不能认为物体向哪个方向运动一定受到那个方向的力的作用．

(2)对惯性的理解

①惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性．

②惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样的运动状态，惯性总是存在的，当物体原来静止时，它一直“想”保持这种静止状态；当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动．

③惯性与物体是否受力无关，与物体速度大小无关，仅由物体的质量决定．

要点五、理解物体运动状态改变的表现形式

要点诠释：

“速度”是描述物体运动快慢程度的物理量，即是描述物体“运动状态”的物理量．因此，“物体运动状态改变”即是“物体速度改变”，有以下几种表现形式：

(1)速度v的大小改变而方向不变；

(2)速度v的大小不变而方向改变；

(3)速度v的大小和方向都发生改变；

(4)物体运动的位移非均匀地增加(或减少)；