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第1节牛顿第一定律

学习目标1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。2.理解牛顿第一定律的内容及意义。3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。

知识点一理想实验的魅力

伽利略理想斜面实验如图所示，小球沿斜面由静止滚下，再滚上另一斜面。

(1)在实际生活中，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？

(2)设想斜面是光滑的，小球滚上另一斜面的最大高度等于h吗？

(3)设想斜面是光滑的，若减小第二个斜面的倾角，小球还能滚到另一斜面高h处吗？与没减小斜面的倾角之前相比，小球滚到另一斜面高h处通过的路程如何变化？

(4)设想第二个斜面变成水平面，这时小球试图滚上另一斜面的相同高度，但永远达不到。这时小球的运动能停下来吗？

(5)伽利略的理想实验揭示了什么道理？

提示(1)不等。滚上另一斜面的最大高度小于h。

(2)等于h。

(3)能，通过的路程变大。

(4)不能，永远运动下去。

(5)物体运动并不需要力来维持。

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，物体就要静止在某个地方。他得出结论，力是维持物体运动的原因。

2.伽利略

(1)理想实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度；如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。

(2)结论：力不是维持物体运动的原因。

(3)意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。

(4)理想实验的推论：一切运动着的物体在没有受外力的时候，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。

3.笛卡儿：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

【思考】在伽利略斜面实验的各个过程中(如图所示)。

(1)哪些可以通过实验完成？哪些是推理得出的？

(2)伽利略是通过怎样的方法来获得结论？

提示(1)小球由静止状态从斜面上滚下，可以滚上另一斜面，是实验事实，可以通过实验完成，其余各个结论是由推理得出的，不可以通过实验完成。

(2)观察——假设——科学推理——论证。

例1在研究运动和力的关系时，伽利略设计了著名的理想斜面实验(如图所示)，将可靠的事实和缜密的逻辑推理结合起来，能更深刻地反映自然规律。下面给出了伽利略斜面实验的五个事件，请对事件的性质进行判断并正确排序：由A点静止释放的小球，①若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点；②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点；③若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点；④若没有摩擦时，当另一斜面水平放置时，小球将沿水平面一直运动下去；⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点。以下排序正确的是()

A.事实⑤→事实②→推论①→推论③→推论④

B.事实⑤→事实②→推论③→事实①→推论④

C.事实⑤→事实②→事实①→推论③→推论④

D.事实⑤→事实②→推论①→事实③→推论④

答案A

解析由实验事实⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点，实验事实②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点，从而可推理出①若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点，接着推理出③若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点，最后使斜面水平放置，小球将沿水平面一直运动下去，即④，故A正确，B、C、D错误。

训练1伽利略的斜面实验证明了()

A.使物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止

B.使物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体将运动

C.物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D.物体的运动不需要力来维持

答案D

知识点二牛顿第一定律

如图所示，让一个小车从同一斜面上滑下，水平面上分别放置毛巾、木板和玻璃板，水平面与斜面平滑连接。仔细观察实验现象，回答下列问题。

(1)实验观察到什么现象，说明了什么问题？

(2)如果没有摩擦力的作用，小车将会怎样运动呢？

(3)以上实验揭示了力和运动之间是什么关系？

提示(1)水平面越光滑，小车滑动的距离越远。说明摩擦力是阻碍物体运动的原因。

(2)如果没有摩擦力的作用，小车将永远运动下去。

(3)力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。

1.牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态