牛頓第一定律 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

§4.1牛頓第一定律教學(xué)目標(biāo):1.通過材料分析的途徑了解牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會人類認識事物本質(zhì)的曲折過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。2.了解伽利略關(guān)于力和運動關(guān)系的認識及其理想實驗的探索過程，領(lǐng)會實驗加推理的科學(xué)研究方法，培訓(xùn)學(xué)生科學(xué)推理和想象能力。3.能準(zhǔn)確敘述牛頓第一定律的內(nèi)容，理解該定律所揭示的力和運動的關(guān)系。4.能通過實例說明質(zhì)量是物體慣性大學(xué)的量度?！榜R力既竭,辀猶能一取焉”----戰(zhàn)國時期《考工記》“力，刑之所以奮也。”----春秋戰(zhàn)國時期《墨經(jīng)》（Aristotle公元前384-公元前322）亞里士多德伽利略（GalileoGalilei1564-1642）笛卡爾（ReneDescartes1596-1650）（IsaacNewton1642-1727）牛頓思考：1.物體運動的原因是什么呢？2.物體的運動和物體受到的力之間有什么關(guān)系呢？閱讀材料：材料一：1.亞里士多德集中古代知識于一身，在他死后幾百年中，沒有一個人像他那樣對知識有過系統(tǒng)考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全書，他的思想曾經(jīng)統(tǒng)治過全歐洲，幾乎改變了全西方的哲學(xué)家。恩格斯稱他為“最博學(xué)的人”?！断ＥD史》2.亞里士多德認為，要探討運動和運動者的關(guān)系這個問題，首先必須肯定一個前提︰“一切被運動的事物都必然是被某物所運動的”。即要么被自身內(nèi)部的運動本原所運動，要么被外面的某個他物所運動?！凹热凰羞\動的東西都必然被某物所運動，那么，假如某物被另一運動著的東西在某一地點運動著，而這個運動著的東西又被另一個別的運動著的東西運動著，如此等等就可以不斷地追溯到無限”?！段锢韺W(xué)》3.亞里士多德批判了前人的經(jīng)驗性的定義法，開發(fā)了一種系統(tǒng)的、復(fù)雜的科學(xué)探究方法，包括方法論和實質(zhì)性進展，第一次在科學(xué)的意義上建立了西方范疇學(xué)上的定義方法?！鳛槲鞣竭壿媽W(xué)的奠基人，采取了邏輯的方法對問題進行客觀的科學(xué)分析，通過歸納、概括、分類、推理等方法得出嚴密的結(jié)論，與傳統(tǒng)的直觀感悟方式截然不同?！段鞣轿恼撌贰匪伎迹?.該怎么理解亞里士多德關(guān)于力和運動關(guān)系的表述？2.該怎么評價這個結(jié)論？

一、歷史的回顧

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亞里士多德一.歷史的回顧古希臘亞里士多德Aristotle,前384-前322研究方法：“觀察+推理”

必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止。材料二：1.伽利略1564年出生于意大利比薩城中一個沒落的貴族家庭。1583年，伽利略在比薩教堂里，無意中發(fā)現(xiàn)懸燈的擺動很有規(guī)律，無論怎么改變擺動角度，懸燈在晃動過程中左右兩邊上升的高度都是一樣的。于是，他用線懸銅球做模擬（單擺）實驗，確證了微小擺動的等時性?！顿だ詡鳌?.伽利略通過科學(xué)推理，認為：如果一切接觸面都是光滑的，一個鋼珠從斜面的某一高度靜止?jié)L下，由于只受重力，沒有阻力產(chǎn)生能量損耗，那么它必定到達另一斜面的同一高度，如果把斜面放平緩一些，也會出現(xiàn)同樣的情況。如果斜面變成水平面，則鋼珠找不到同樣的高度而會一直保持一種運動狀態(tài)，永遠運動下去?！顿だ詡鳌?.愛因斯坦高度評價伽利略的功績：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及所用的實驗推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，他標(biāo)志著物理學(xué)的開端?！薄顿だ詡鳌匪伎迹?.伽利略“若沒有摩擦阻礙，小鋼球會永遠運動下去”的思想是怎樣產(chǎn)生的？2.分析和總結(jié)理伽利略理想實驗的探究過程。3.伽利略是怎樣描述力和運動的關(guān)系？伽利略“力與運動的關(guān)系”科學(xué)探究過程

一、歷史的回顧

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伽利略研究方法：“實驗+科學(xué)推理”猜想與推斷：小球在水平面上運動，若沒有摩擦阻力，小球?qū)⒂肋h運動下去。意大利伽利略(Galileo,1564-1642)材料三：笛卡爾認為只要物體開始運動,就將繼續(xù)以同一速度并沿著同一直線方向運動,直到遇到某種外來原因造成的阻礙或偏離為止.——《哲學(xué)原理》材料四：1.英國著名物理學(xué)家牛頓在伽利略等科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上，對大量的實驗事實進行深入探究，總結(jié)出一條定律:一切物體在不受外力的作用時，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》2.慣性在英文里跟惰性是同義詞（Inertia），就是懶的意思。所以，慣性定律就是說所有的物體都很“懶”，都不愿意主動改變自己的運動狀態(tài)。3.牛頓在1664年提出了力的定義是動量的時間變化率(動量等于質(zhì)量乘速度)，力是改變物體運動狀態(tài)（即改變速度）的原因。牛頓第一定律是力的定性的定義，它給出力在什么條件下存在和什么條件下不存在的定性條件。思考：1.笛卡爾和牛頓對伽利略關(guān)于力和運動關(guān)系的表述做出怎樣的補充和完善？2.牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程如何？一、

歷史的回顧

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笛卡爾法國笛卡兒Descartes,1596-1650如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向。一、

歷史的回顧

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牛頓力是改變物體運動狀態(tài)的原因一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非做用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)研究方法：“高度慨括+科學(xué)抽象”

英國牛頓亞里士多德

物理學(xué)史回顧力是維持物體運動的原因伽利略物體的運動不需要力來維持笛卡爾勻速直線運動阻力對物體運動的影響；理想實驗觀察經(jīng)驗不受力時，怎樣運動他們只研究了一開始是運動的物體不受力時，會怎樣；沒有研究一開始是靜止的物體，不受力時，又會怎樣呢？存在的問題：

雖然對物體的運動作了準(zhǔn)確的描述，但是沒有指明原因是什么，這個原因跟運動的關(guān)系是什么?？缭綍r空的微信如果說我比別人看得遠些，那是因為我站在了巨人的肩上！牛頓第一定律

一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非做用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)二、牛頓第一定律的內(nèi)涵指宇宙萬物。牛頓第一定律是自然界的普遍規(guī)律。

2）總保持是指"一直不變"的意思。3）或指原來靜止就保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來運動就保持勻速直線運動狀態(tài)。4）除非強調(diào)：力是改變物體運動狀態(tài)的原因即力是改變物體速度的原因1）一切物體三、牛頓物理學(xué)的基石----牛頓第一定律（慣性定律）1、什么是慣性？慣性就是物體保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)。慣性就是物體抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”這個本領(lǐng)與什么因素有關(guān)？2、慣性與質(zhì)量質(zhì)量大運動狀態(tài)難改變慣性大質(zhì)量小運動狀態(tài)易改變慣性小慣性大小與物體是否運動無關(guān)，質(zhì)量是恒量物體慣性大小的量度。思考：1.所有物體都具有慣性嗎？2.固體、液體、氣體都有慣性嗎？結(jié)論：1、固體、液體、氣體都具有慣性2、一切物體都具有慣性，慣性是物體的固有屬性學(xué)以致用：慣性現(xiàn)象有利還是有弊呢？你經(jīng)歷過慣性現(xiàn)象嗎？1.請你用慣性的知識來解釋一下為什么我剛才上講臺時碰到臺階，必然是向前跌倒？3.如何快速開啟密封的玻璃飲料瓶蓋？2.請你用慣性的知識來解釋一下乒乓球為什么可以快速抽殺？注意：（1）牛頓第一定律（慣性定律）闡明了力和運動的關(guān)系，當(dāng)物體受到力的作用時，它的運動狀態(tài)會發(fā)生改變，因此力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（2）牛頓第一定律（慣性定律）是通過分析事實，再進一步概括、推理得出的。（3）慣性是物體的屬性，它與物體是否受力，是否運動，運動狀態(tài)是否改變等均無關(guān)。做勻速直線運動的小車上，水平放置一密閉的裝有水的瓶子，瓶內(nèi)有一氣泡，如圖所示，當(dāng)小車突然停止運動時，氣泡相對于瓶子怎樣運動？練習(xí)：【解析】從慣性的角度去考慮瓶內(nèi)的氣泡和水，顯然水的質(zhì)量遠大于氣泡的質(zhì)量，故水的慣性比氣泡的慣性大．當(dāng)小車突然停止時，水保持向前運動的趨勢遠大于氣泡向前運動的趨勢，于是水由于慣性繼續(xù)向前運動，水將擠壓氣泡，使氣泡相對瓶子向后運動．點評：分別考慮水和氣泡的慣性是解決本題的關(guān)鍵，抓住慣性只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，也就是運動狀態(tài)更不易改變．

高考鏈接（2018年上海）根據(jù)牛頓運動定律，以下選項中正確的是（）A．人只有在靜止的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，才會落在車廂的原來位置。B．人在沿直線勻速前進的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方。C．人在沿直線加速前進的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方。D．人在