【第3章牛顿运动定律】§第1讲：牛顿第一、第三定律.doc

§第1讲：牛顿第一、第三定律 教学目标： 教学重点、难点： 新课引入： 教学过程： 一、牛顿第一定律 1、历史回顾： 材料：2000多年前，古希腊哲学家亚里斯多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动。这在当时也没有更先进的观测手段去否定这样一个错误结论 直到17世纪，意大利科学家伽利略才指出这种说法是错误的，他分析到：运动的车停下来是由于摩擦力的原因，运动物体减速的原因是摩擦力。伽利略提出了自己的看法，他指出：物体一旦具有某一速度，没有加速和减速的原因，这个速度将保持不变。这里所指的减速的原因就是摩擦力。为了证实结论的正确，他设计了一个理想实验(thought experiment)，下面利用一个跟他的理想实验装置相似的实验向大家介绍一下伽利略的实验。 实验：有两个斜面，用一个小球放到左边的斜面上，放手后小球从左边斜面上滚下后滚到右边的斜面上。在有摩擦力的情况下，到达右边斜面的高度比左边的释放高度要低。伽利略所设计的实验是这样的：实验装置跟现在的一样，实验时若没有摩擦力，(当然没有摩擦力是不可能的，所以他的实验是想象中的理想实验。)我们看一下小球在这个理想实验中会怎样运动。把小球放到左边斜面的某一个高度，放手后由于有加速的原因，所以小球会从斜面上滚下，越滚越快；到右边斜面时，由于有减速的原因，小球会越滚越慢。在没有摩擦力的情况下，小球应达到左边的释放高度。改变右边斜面的倾角，倾角变小，小球要达到同样的高度，要在斜面上走更远的距离。当右边倾角为零时，小球将一直滚下去永远达不到左边的释放高度，这个速度将保持不变。这个实验虽然是个理想实验，但却是符合科学道理的。没有摩擦的情况是很难实现的，现代技术给我们提供了阻力很小的条件。我们来看一下气垫实验。它的原理是气泵给气垫装置打气，导轨上有许多小孔，滑块与导轨间形成一层空气薄膜，滑动时阻力很小。我们观察一下滑块的运动情况，可以看到滑块的速度基本不变。 法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出了惯性定律：如果没有其它原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么。 牛顿总结了前人的经验，指出了加速和减速的原因是什么，并指出了这个原因跟运动的关系，这就是牛顿第一定律。 总结： （1）亚里士多德：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要停下来。 （2）伽利略：在水平面上运动的物体，所以会停下来，是因为受到摩擦力的缘故，在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去。 （3）笛卡尔：运动的物体如果没有其它原因，将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 2、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）牛顿第一定律阐述了三点物理思想： ①说明了物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止，即力不是维持物体运动的原因。 ②一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性。 ③一切物体受外力时，就会改变原来的运动状态，即外力是迫使物体改变运动状态的原因。 （3）意义： ①澄清了力的概念：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。 ②指出了力和运动的定性的关系：不受外力作用的物体，将保持匀速直线运动状态或静止状态。 ③揭示了一切物体固有的属性——惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 （4）说明： ①运动状态的改变：是指物体的速度（包括大小和方向）的改变。 ②牛顿第一定律的成立是有条件的：牛顿第一定律只适用于质点和惯性系中的运动，在非惯性系中不适用，且该定律中所指的物体是质点，不适用于转动的物体。 ③不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，它是建立在大量实验现象的基础之上，通过逻辑推理而发现的。 ④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出了力与运动的关系。 3、惯性： （1）定义：一切物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。 （2）理解： ①惯性是指物体总有保持原来状态的本性，不能克服和避免。 ②惯性只与物体本身有关而与物体是否运动、是否受力无关，对任何物体，无论它是运动还是静止，无论是运动状态改变还是不变，物体都有惯性。 ③物体惯性的大小描述的是物体保持原来的运动状态本领的强弱。物体惯性大，保持原来