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第四章 運動和力的關系
第1節 牛頓第一定律
力和運動有著密不可分的關系。你知道物體運動遵循怎樣的規律嗎？
必須有力作用在物體上.物體才能運動.
力是維持物體運動的原因（沒有力的作用，物體就不能運動）
亞里士多德關于力和運動的關系論斷顯然的片面的，但這一論述是和人們日常生活的感覺是相符的，因而流傳了兩千多年，直到伽利略作出了初步的糾正。伽利略是依據什么，才扭轉了人們思想中根深蒂固的觀念？
在初中物理中設計了這樣的實驗：小車同一高度滑下，到達底端的速度相等，然后在不同阻力的表面運動，根據其速度減慢（加速度）的不同，進而推理出如果物體不受外力，將保持勻速直線運動。那么這是伽利略設計的實驗嗎？
一、理想實驗的魅力
伽利略認為，多數人和亞里士多德一樣，認為力是維持物體運動的原因，其中將人們引入歧途的是摩擦，于是他大膽猜想，如果沒有摩擦：
A
B
在如圖所示的斜面A點釋放小球，由于沒有摩擦，也就沒有能量 ，只有動能和重力勢能的相互轉化，所以小球在右側所能達到的最大高度一定是在 點。
A
B
C
D
E
v
θ
若沒有摩擦阻力影響，物體將在水平面上永遠運動下去
該實驗就是著名的伽利略理想斜面實驗：它是一種科學研究的方法
合理的外推，就是理想實驗的方法，這一點在伽利略研究自由落體運動的實驗中，就已經展示了它的魅力。
首先，“理想實驗”是以實踐為基礎的。所謂的“理想實驗”就是在真實的科學實驗的基礎上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，進行合理外推，對實際過程作出更深入一層的抽象分析。
其次，“理想實驗”的推理過程，是以一定的邏輯法則為根據的，而這些邏輯法則，都是從長期的社會實踐中總結出來的，并為實踐所證實了的。
所以：理想實驗是一種理想化的實驗，是科學研究中的一種重要方法，在現實生活并不能實現。理想實驗的結論是正確的，因為它是建立在可靠的科學事實基礎上，并把實驗結果合理外推到一種理想狀態的科學方法。
例.古希臘哲學家亞里士多德通過觀察生活中物體的運動，得出了“重的物體下落快，輕的物體下落慢”、“力是維持物體運動狀態原因”兩個結論。到了十六世紀，意大利物理學家伽利略創造性地設計了兩個理想實驗，駁斥了亞里士多德的觀點。如圖所示，兩個實驗中均有改變斜面的傾角的環節，下列說法正確的是（　?。?br/>A．第一個實驗可以解釋重的物體比輕的
物體下落得快的原因
B．第二個實驗中小球總能到達等高線
的位置
C．兩個實驗在傾角較小的情況，都能得到可靠的實驗結果
D．兩個實驗均受到了阻力的影響，需在可靠的實驗事實基礎上邏輯推理得出結論
D
伽利略的理想實驗，以其獨特的魅力，揭示了力和運動的關系，但是為什么我們現在學習的知識沒有叫伽利略定律呢？
伽利略理想實驗的結論：小球不受摩擦力，小球就要一直運動下去。
這個結論還只是初步結論。
笛卡爾認為，如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。
無論是亞里士多德，還是伽利略和笛卡兒，都沒有提出力的概念。在伽利略和笛卡兒工作的基礎上，在隔了一代人之后，英國科學家牛頓補充了靜止狀態，提出了動力學的第一條基本定律：
牛頓(Newton）
1643-1727
“我之所以看得比別人遠,是因為我站在巨人的肩上”。
二、牛頓第一定律
一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。
揭示了運動和力的關系
不受外力
總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態
受外
力時
物體的運動狀態發生改變
物體這種保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫作慣性
力不是維持物體運動的原因而是改變物體運動狀態的原因
力和運動的關系
對定律的理解：
（１）一切物體：
表明該定律對任何物體都適用。
（２）沒有受外力的作用：
是該定律成立的條件。
（3）或：
指一個物體只能處于一種狀態，到底處于哪種狀態，由原來的狀態決定，原來靜止就保持靜止，原來運動就保持勻速直線運動狀態
（4）牛頓第一定律不是由實驗直接得到的，它是在實驗的基礎上經過推理得到的。
（5）牛頓第一定律揭示了物體都有保持原來的靜止或勻速直線運動狀態的性質——慣性。
(6)牛頓第一定律所描述的是物體不受外力作用時的狀態，與物體所受合外力為零是等效的。
(7)牛頓第一定律只適用于慣性參考系中的運動，在非慣性參考系中不適用。
太空實驗——牛頓第一定律
例：下列對牛頓第一定律的理解正確的是（　?。?br/>A．物體的速度越快越難以停下，所以物體的速度越快慣性越大
B．物體的加速度越大速度改變越快，所以加速度越大慣性越小
C．如果物體的運動狀態不變，則物體可能不受外力
D．如果物體不受外力，物體的運動狀態可能改変
C
2. 一切物體都具有慣性. 慣性是物體的固有性質, 牛頓第一定律又叫
慣性定律.
1. 慣性: 物體有保持原來的勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質,這種性質叫慣性.
三、慣性與質量
3．慣性的大小：質量是物體慣性大小的量度．質量越大，慣性越大；
慣性越大，物體保持原來狀態“本領”越大，運動狀態越難改變；反之，運動狀態就越容易改變。
對質量的理解
(1)從物質的角度理解：質量為物體所含物質的多少。
(2)從慣性的角度理解：質量是決定物體慣性大小的唯一因素。
鞏固練習
1.春秋末年齊國人的著作《考工記》中有“馬力既竭，辀猶能一取焉”，意思是馬對車不施加拉力了，車還能繼續向前運動，這是關于慣性的最早記述。下列說法正確的是（　　）
A．“馬力既竭”時馬的慣性為0
B．“馬力既竭”時車的慣性不變
C．馬的拉力越大，車的慣性越大
D．馬車速度越大，車的慣性越大
B
2.17世紀，意大利物理學家伽利略根據斜面實驗指出：在水平面上運動的物體之所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故，你認為下列說法正確的是（　?。?br/>A．該實驗是一理想實驗，是在思維中進行的，無真實的實驗基礎，故其結果是荒謬的
B．該實驗是以可靠的事實為基礎，經過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地反映自然規律
C．該實驗證實了亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的結論
D．該實驗反映了“力是改變物體運動狀態的原因”這一物理規律
BD
3.伽利略創造的把實驗、假設和邏輯推理相結合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發展。利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿右側斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據三次實驗結果的對比，可以得到的最直接的結論是（　　）
A．如果斜面光滑，小球將上升到與O點等高的位置
B．如果小球不受力，它將一直保持勻速直線運動或靜止狀態
C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態將發生改變
D．小球受到的力一定時，質量越大，它的運動狀態就容易改變
D
再見

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