【原創(chuàng)】7.1科學(xué)探究：牛頓第一定律

1、第一節(jié)第一節(jié) 科學(xué)探究：牛頓第一定律科學(xué)探究：牛頓第一定律第二章研究的是第二章研究的是 物體的運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)第六章研究的是第六章研究的是 物體受到的力物體受到的力運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)力學(xué)力學(xué)思考：思考： 物體的運(yùn)動(dòng)和物體受到的力之間有什么關(guān)系呢？物體的運(yùn)動(dòng)和物體受到的力之間有什么關(guān)系呢？1. 1.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系小實(shí)驗(yàn)：用力推動(dòng)放在桌上的課本小實(shí)驗(yàn)：用力推動(dòng)放在桌上的課本有推力時(shí)有推力時(shí)無推力時(shí)無推力時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)靜止靜止特征：物體的運(yùn)動(dòng)需要力的作用，若不受力物體就不會(huì)運(yùn)動(dòng)或停止運(yùn)動(dòng)。亞里士多德亞里士多德(Aristotle,(Aristotle,前前384-384-前前322

2、)322) 亞里士多德的觀點(diǎn)：要維持亞里士多德的觀點(diǎn)：要維持物體的運(yùn)動(dòng)，就必須給它施加一物體的運(yùn)動(dòng)，就必須給它施加一定的力定的力, ,不受力不受力而能夠一直運(yùn)動(dòng)的而能夠一直運(yùn)動(dòng)的物體是不存在的。物體是不存在的。結(jié)論：結(jié)論：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因原因1. 1.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系？古希臘百科全書式的人物古希臘百科全書式的人物被恩格斯稱為被恩格斯稱為“最博學(xué)的人最博學(xué)的人”西方文化的奠基人西方文化的奠基人 伽利略伽利略理想理想斜面實(shí)驗(yàn)斜面實(shí)驗(yàn) 運(yùn)動(dòng)的物體如果不受其他力的作用，將會(huì)繼續(xù)保運(yùn)動(dòng)的物體如果不受其他力的作用，將會(huì)繼續(xù)保持同樣的速度沿直線運(yùn)動(dòng)下去。持同樣的速度沿直線

3、運(yùn)動(dòng)下去。理想情況理想情況各種阻力都小到可以忽略各種阻力都小到可以忽略伽利略伽利略(Galileo,1564-1642)(Galileo,1564-1642) 伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)指出了：指出了：力不是維持物體運(yùn)力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因動(dòng)的原因，而只是改變物體，而只是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。在水平面運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體所以會(huì)停下來上運(yùn)動(dòng)的物體所以會(huì)停下來, ,是因?yàn)槭艿绞且驗(yàn)槭艿侥Σ磷枇δΣ磷枇Φ木壒?。的緣故。物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持!物體運(yùn)動(dòng)不需要力不需要力來維持物體運(yùn)動(dòng)需要需要力力來維持思考一：要驗(yàn)證伽利略理論的正確性思考一：要驗(yàn)

4、證伽利略理論的正確性, ,其實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是什么其實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是什么? ?實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)+推理推理理想情況理想情況各種阻力都小到可以忽略各種阻力都小到可以忽略思考二：用什么理念突破這個(gè)難點(diǎn)思考二：用什么理念突破這個(gè)難點(diǎn)? ?合理外推合理外推有空氣的有空氣的實(shí)際實(shí)驗(yàn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)無空氣的無空氣的理想實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn) 邏輯推理邏輯推理1、提出問題：、提出問題：運(yùn)動(dòng)物體如果不受其他物體的作用，會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？運(yùn)動(dòng)物體如果不受其他物體的作用，會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)+推理推理有空氣的有空氣的實(shí)際實(shí)驗(yàn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)無空氣的無空氣的理想實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn) 邏輯推理邏輯推理理想實(shí)驗(yàn)法理想實(shí)驗(yàn)法：以可靠的事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過以可靠的事

5、實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過科學(xué)推理科學(xué)推理，從而，從而更深刻更深刻的揭示自然規(guī)律。的揭示自然規(guī)律。有摩擦力的有摩擦力的實(shí)際實(shí)驗(yàn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)無摩擦力的無摩擦力的理想實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn) 邏輯推理邏輯推理1、提出問題：、提出問題：運(yùn)動(dòng)物體如果不受其他物體的作用，會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？運(yùn)動(dòng)物體如果不受其他物體的作用，會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？ 讓小車從斜面滑下，逐漸減小平面的粗糙程度，測(cè)量小車的運(yùn)讓小車從斜面滑下，逐漸減小平面的粗糙程度，測(cè)量小車的運(yùn)動(dòng)距離，并推論當(dāng)平面沒有摩擦力時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況。動(dòng)距離，并推論當(dāng)平面沒有摩擦力時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況。2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：有摩擦力的有摩擦力的實(shí)際實(shí)驗(yàn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)無摩擦力的無摩擦力的理想實(shí)驗(yàn)理

6、想實(shí)驗(yàn) 邏輯推理邏輯推理逐漸減小平面的粗糙程度逐漸減小平面的粗糙程度器材：斜面、粗糙程度不同的木板、小車、刻度尺等器材：斜面、粗糙程度不同的木板、小車、刻度尺等控制變量法控制變量法1.1.同一小車同一小車2.2.同一斜面同一斜面3.3.同一高度同一高度4.4.靜止滑下靜止滑下思考：思考：實(shí)驗(yàn)中需要控制哪些影響因素，如何控制？目的是什么實(shí)驗(yàn)中需要控制哪些影響因素，如何控制？目的是什么? ? 讓小車從斜面滑下，逐漸減小平面的粗糙程度，測(cè)量小車的運(yùn)讓小車從斜面滑下，逐漸減小平面的粗糙程度，測(cè)量小車的運(yùn)動(dòng)距離，并推論當(dāng)平面沒有摩擦力時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況。動(dòng)距離，并推論當(dāng)平面沒有摩擦力時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況。2、

7、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：控制控制小車到水平面具有相同的初速度小車到水平面具有相同的初速度 水平面 水平面 水平面小車開始的位置越高，小車開始的位置越高，在水平面上運(yùn)動(dòng)的距離在水平面上運(yùn)動(dòng)的距離越長(zhǎng)，說明小車到達(dá)水越長(zhǎng)，說明小車到達(dá)水平面時(shí)的速度越大平面時(shí)的速度越大3、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)：、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)表面表面材料材料阻力阻力大小大小 滑行滑行距離距離 1 1毛巾毛巾2 2棉布棉布 3 3木板木板 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大大較大較大小小最短最短較長(zhǎng)較長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)4、分析與論證：、分析與論證：在其它條件相同時(shí)，平面越光滑，滑塊受到的摩擦力在其它條件相同時(shí)，平面越光滑，滑塊受到的摩擦力越越

8、_,_,滑塊前進(jìn)的距離就越滑塊前進(jìn)的距離就越_。小小長(zhǎng)長(zhǎng)讓小車從同一高度自由滑下，分別滑到鋪有毛巾、棉布的水平面讓小車從同一高度自由滑下，分別滑到鋪有毛巾、棉布的水平面上和光滑的木板上，記錄數(shù)據(jù)，完成下表。上和光滑的木板上，記錄數(shù)據(jù)，完成下表。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)表面表面材料材料阻力阻力大小大小運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)距離距離速度變速度變化快慢化快慢1毛巾毛巾2棉布棉布3木板木板最快最快最大最大最短最短較大較大較長(zhǎng)較長(zhǎng)較快較快較小較小長(zhǎng)長(zhǎng)較慢較慢玻璃玻璃某材料某材料理想理想材料材料最小最小最長(zhǎng)最長(zhǎng)最慢最慢最最小最最小 最最長(zhǎng)最最長(zhǎng)最最慢最最慢無阻力無阻力 無限長(zhǎng)無限長(zhǎng)不變不變推理推理推理推理推理推理想象想象實(shí)驗(yàn)結(jié)

9、論: 這個(gè)結(jié)論是通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)的嗎？ 這個(gè)結(jié)論是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上，通過科學(xué)推理而得到的，它不可能通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)，但是它的結(jié)論是符合科學(xué)道理的。 5、交流與討論：、交流與討論：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)+推理推理 牛頓總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，牛頓總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，指出了加速和減速的原因是什指出了加速和減速的原因是什么，并指出了這個(gè)原因跟運(yùn)動(dòng)么，并指出了這個(gè)原因跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，這就是牛頓第一定律。的關(guān)系，這就是牛頓第一定律。艾薩克艾薩克牛頓牛頓 16421642年年-1727-1727年年“總保持總保持”指物體在不受外力作用時(shí)，指物體在不受外力作用時(shí)，只有只有靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)兩種可能；靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)兩種可能

10、；“或或”指兩種狀態(tài)必有其一，不同時(shí)存在。指兩種狀態(tài)必有其一，不同時(shí)存在。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)+推理推理理解理解（1 1）不受外力作用的物體是不存在的，牛頓第一定律所描述的物體不受）不受外力作用的物體是不存在的，牛頓第一定律所描述的物體不受外力的狀態(tài)，是一種外力的狀態(tài)，是一種理想狀態(tài)理想狀態(tài)，這種狀態(tài)雖不能實(shí)現(xiàn)，但在現(xiàn)實(shí)中卻，這種狀態(tài)雖不能實(shí)現(xiàn)，但在現(xiàn)實(shí)中卻可以用合力為可以用合力為0 0的狀態(tài)來代替它，或者說的狀態(tài)來代替它，或者說合力為合力為0 0與不受外力是等效的與不受外力是等效的，這使得牛頓第一定律在實(shí)際應(yīng)用中有了實(shí)際意義。這使得牛頓第一定律在實(shí)際應(yīng)用中有了實(shí)際意義。（2 2）力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因）力

11、不是維持運(yùn)動(dòng)的原因不受力或合力為零運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 （靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)） （3 3）力是改變運(yùn)動(dòng)的原因）力是改變運(yùn)動(dòng)的原因受力或合力不為零運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 1 1、下列關(guān)于牛頓第一定律建立的說法中正確的是（、下列關(guān)于牛頓第一定律建立的說法中正確的是（ ） A A、它是通過理論推導(dǎo)出來的、它是通過理論推導(dǎo)出來的 B B、它是通過實(shí)驗(yàn)直接得出的、它是通過實(shí)驗(yàn)直接得出的 C C、它是可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的、它是可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的 D D、它是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，通過推理、想象而總結(jié)出來的、它是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，通過推理、想象而總結(jié)出來的D D 2 2、正在做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，若它所受到的外力同時(shí)消失，、正在做曲線

12、運(yùn)動(dòng)的物體，若它所受到的外力同時(shí)消失， 那么它將（那么它將（ ） A A物體立即停下來物體立即停下來 B B物體繼續(xù)做曲線運(yùn)動(dòng)物體繼續(xù)做曲線運(yùn)動(dòng) C C物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng) D D物體將改變運(yùn)動(dòng)方向物體將改變運(yùn)動(dòng)方向C靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)強(qiáng)調(diào)：一切外力消失瞬間，如果速度為零，物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)，強(qiáng)調(diào)：一切外力消失瞬間，如果速度為零，物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)，如果速度不為零，物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果速度不為零，物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3 3、下列說法中錯(cuò)誤的是（、下列說法中錯(cuò)誤的是（ ）A A、正在運(yùn)動(dòng)的物體，如果所受的外力同時(shí)消失，將沿直線繼續(xù)運(yùn)動(dòng)、正在運(yùn)動(dòng)的物體，如果

13、所受的外力同時(shí)消失，將沿直線繼續(xù)運(yùn)動(dòng)B B、原來靜止的物體，只有受到力的作用才會(huì)運(yùn)動(dòng)起來、原來靜止的物體，只有受到力的作用才會(huì)運(yùn)動(dòng)起來C C、原來靜止的物體，不受外力作用仍保持靜止、原來靜止的物體，不受外力作用仍保持靜止D D、原來運(yùn)動(dòng)的物體，如果所受的外力突然同時(shí)消失，將停止運(yùn)動(dòng)、原來運(yùn)動(dòng)的物體，如果所受的外力突然同時(shí)消失，將停止運(yùn)動(dòng)D D原來的小球和鐵片都處于什么狀態(tài)？ 后來鐵片被彈走，小球的狀態(tài)變了嗎？小球沒有被彈走仍然保持原來的 狀態(tài)不變。靜止演示實(shí)驗(yàn)1：這說明原來這說明原來靜止靜止的小球在不受外力作用時(shí)仍保持的小球在不受外力作用時(shí)仍保持靜止靜止?fàn)顟B(tài)。狀態(tài)。原來的小車和小球都處于什么狀

14、態(tài)？后來小車遇到障礙物受力停下來，小球的狀態(tài)改變了嗎？ 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)小球沒有停止，仍然保持原來的 狀態(tài)不變。運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)2:這說明原來這說明原來運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的小球在不受外力作用時(shí)仍保持的小球在不受外力作用時(shí)仍保持運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)。 物體都具有保持原來靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。物體都具有保持原來靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。慣性慣性靜者恒靜靜者恒靜動(dòng)者恒動(dòng)動(dòng)者恒動(dòng) 物體都具有保持原來靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。物體都具有保持原來靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。慣性慣性靜者恒靜，動(dòng)者恒動(dòng)靜者恒靜，動(dòng)者恒動(dòng)固體具有慣性固體具有慣性氣體具有慣性氣體具有慣性液體具有慣性液體具有慣性一切一切慣性：慣性： 一

15、切物體都有保持一切物體都有保持原來原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)一切物體都具有慣性一切物體都具有慣性慣性是物體的固有屬性慣性是物體的固有屬性思考：思考：慣性的大小與什么因素有關(guān)呢？慣性的大小與什么因素有關(guān)呢？慣性物體的一種基本屬性慣性物體的一種基本屬性, ,僅與物體的質(zhì)量有關(guān)僅與物體的質(zhì)量有關(guān), ,質(zhì)量越質(zhì)量越大大慣性越慣性越 . .大大思考：思考：慣性的大小與什么因素有關(guān)呢？慣性的大小與什么因素有關(guān)呢？只與只與質(zhì)量質(zhì)量有關(guān)有關(guān)質(zhì)量越大，慣性越大，穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)質(zhì)量越大，慣性越大，穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難較難發(fā)生改變。發(fā)生改變。質(zhì)量越小，慣性越小，靈活性好，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)質(zhì)量越小，慣

16、性越小，靈活性好，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易較易發(fā)生改變。發(fā)生改變。錯(cuò),慣性與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)錯(cuò),決定慣性的唯一量度就是質(zhì)量表述時(shí)只能說表述時(shí)只能說具有慣性具有慣性，由于慣性由于慣性，不能說受到慣性，也不能說慣性作用。，不能說受到慣性，也不能說慣性作用。慣性的利用與防止慣性的利用與防止（1）應(yīng)用：助跑式跳遠(yuǎn)，投籃，擲標(biāo)槍，擲實(shí)心球，拍灰塵等。（2）防止：駕駛員系安全帶，乘坐公交車要緊抓扶手，汽車不能超載，汽車行駛時(shí)要保持車距等。慣性的利用與防止慣性的利用與防止視頻1：人在車上拋球，最后落回地面 視頻2：汽車實(shí)驗(yàn)廠里的汽車啟動(dòng)和剎車的過程應(yīng)用：學(xué)生解釋生活中有趣的慣性現(xiàn)象。應(yīng)用：學(xué)生解釋生活中有趣的慣性現(xiàn)象

17、。解釋慣性現(xiàn)象一般步驟： 先明確研究物體原先的狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)或靜止） 其他物體或物體某一部分受外力作用突然改變狀態(tài) 研究對(duì)象由于慣性由于慣性保持原來的運(yùn)動(dòng)（或靜止）狀態(tài) 從而出現(xiàn)題目給出的現(xiàn)象。汽車急剎車時(shí)，坐在車內(nèi)的乘客會(huì)向前傾。請(qǐng)你利用學(xué)過的知汽車急剎車時(shí)，坐在車內(nèi)的乘客會(huì)向前傾。請(qǐng)你利用學(xué)過的知識(shí)解釋此現(xiàn)象。識(shí)解釋此現(xiàn)象。乘客原來是運(yùn)動(dòng)的乘客原來是運(yùn)動(dòng)的剎車時(shí)，乘客的下半身由于受力變成靜止剎車時(shí)，乘客的下半身由于受力變成靜止上半身由于慣性總保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上半身由于慣性總保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所以，乘客會(huì)向前傾所以，乘客會(huì)向前傾拓展：汽車突然啟動(dòng)時(shí)，坐在車內(nèi)的乘客會(huì)向后仰。請(qǐng)你利用學(xué)過的知拓展：汽車突然啟

18、動(dòng)時(shí)，坐在車內(nèi)的乘客會(huì)向后仰。請(qǐng)你利用學(xué)過的知識(shí)解釋此現(xiàn)象。識(shí)解釋此現(xiàn)象。例：如圖所示裝置，當(dāng)用手指迅例：如圖所示裝置，當(dāng)用手指迅速?gòu)棾黾埌搴?，硬幣剛好掉入杯速?gòu)棾黾埌搴螅矌艅偤玫羧氡?，沒有隨紙板飛出。中，沒有隨紙板飛出。（1）紙板與硬幣原先處于靜止?fàn)顟B(tài)）紙板與硬幣原先處于靜止?fàn)顟B(tài)（2）紙板受力的作用飛出）紙板受力的作用飛出（3）硬幣由于慣性保持原先靜止?fàn)顟B(tài)）硬幣由于慣性保持原先靜止?fàn)顟B(tài)（4）硬幣由于重力作用掉入杯子中）硬幣由于重力作用掉入杯子中.1、判斷：（1）必須有力作用在物體上，物體才能保持運(yùn)動(dòng)。 （ ）（2）運(yùn)動(dòng)著的物體如果不受力的作用，它將停止運(yùn)動(dòng)。（ ）（3）一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)。 （ ）2、用繩子拉著小車在光滑水平面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子突然斷裂后，小車的運(yùn)動(dòng)速度將（ ） A、變小 B、不發(fā)生變化 C、變大 D、立即變?yōu)榱鉈 B3、關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列說法正確的是（ ） 、物體受力才會(huì)運(yùn)動(dòng) 、力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變 、停止用力，運(yùn)動(dòng)的物體就會(huì)停止 、力是使物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因B B4 4、被踢出的冰塊、被踢出的冰塊, ,在摩擦力可以忽略的冰面上勻速滑動(dòng)在摩擦力可以忽略的冰面上勻速滑動(dòng), ,冰塊受不受向前冰塊受不受向前的作用力的作用力? ?A