牛顿第一定律 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

§4.1牛顿第一定律教学目标:1.通过材料分析的途径了解牛顿第一定律的发现过程，体会人类认识事物本质的曲折过程，培养学生严谨的科学态度。2.了解伽利略关于力和运动关系的认识及其理想实验的探索过程，领会实验加推理的科学研究方法，培训学生科学推理和想象能力。3.能准确叙述牛顿第一定律的内容，理解该定律所揭示的力和运动的关系。4.能通过实例说明质量是物体惯性大学的量度。“马力既竭,辀犹能一取焉”----战国时期《考工记》“力，刑之所以奋也。”----春秋战国时期《墨经》（Aristotle公元前384-公元前322）亚里士多德伽利略（GalileoGalilei1564-1642）笛卡尔（ReneDescartes1596-1650）（IsaacNewton1642-1727）牛顿思考：1.物体运动的原因是什么呢？2.物体的运动和物体受到的力之间有什么关系呢？阅读材料：材料一：1.亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书，他的思想曾经统治过全欧洲，几乎改变了全西方的哲学家。恩格斯称他为“最博学的人”。——《希腊史》2.亚里士多德认为，要探讨运动和运动者的关系这个问题，首先必须肯定一个前提︰“一切被运动的事物都必然是被某物所运动的”。即要么被自身内部的运动本原所运动，要么被外面的某个他物所运动。“既然所有运动的东西都必然被某物所运动，那么，假如某物被另一运动着的东西在某一地点运动着，而这个运动着的东西又被另一个别的运动着的东西运动着，如此等等就可以不断地追溯到无限”。——《物理学》3.亚里士多德批判了前人的经验性的定义法，开发了一种系统的、复杂的科学探究方法，包括方法论和实质性进展，第一次在科学的意义上建立了西方范畴学上的定义方法。…他作为西方逻辑学的奠基人，采取了逻辑的方法对问题进行客观的科学分析，通过归纳、概括、分类、推理等方法得出严密的结论，与传统的直观感悟方式截然不同。——《西方文论史》思考：1.该怎么理解亚里士多德关于力和运动关系的表述？2.该怎么评价这个结论？

一、历史的回顾

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亚里士多德一.历史的回顾古希腊亚里士多德Aristotle,前384-前322研究方法：“观察+推理”

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。材料二：1.伽利略1564年出生于意大利比萨城中一个没落的贵族家庭。1583年，伽利略在比萨教堂里，无意中发现悬灯的摆动很有规律，无论怎么改变摆动角度，悬灯在晃动过程中左右两边上升的高度都是一样的。于是，他用线悬铜球做模拟（单摆）实验，确证了微小摆动的等时性。——《伽利略传》2.伽利略通过科学推理，认为：如果一切接触面都是光滑的，一个钢珠从斜面的某一高度静止滚下，由于只受重力，没有阻力产生能量损耗，那么它必定到达另一斜面的同一高度，如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况。如果斜面变成水平面，则钢珠找不到同样的高度而会一直保持一种运动状态，永远运动下去。——《伽利略传》3.爱因斯坦高度评价伽利略的功绩：“伽利略的发现以及所用的实验推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，他标志着物理学的开端。”——《伽利略传》思考：1.伽利略“若没有摩擦阻碍，小钢球会永远运动下去”的思想是怎样产生的？2.分析和总结理伽利略理想实验的探究过程。3.伽利略是怎样描述力和运动的关系？伽利略“力与运动的关系”科学探究过程

一、历史的回顾

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伽利略研究方法：“实验+科学推理”猜想与推断：小球在水平面上运动，若没有摩擦阻力，小球将永远运动下去。意大利伽利略(Galileo,1564-1642)材料三：笛卡尔认为只要物体开始运动,就将继续以同一速度并沿着同一直线方向运动,直到遇到某种外来原因造成的阻碍或偏离为止.——《哲学原理》材料四：1.英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上，对大量的实验事实进行深入探究，总结出一条定律:一切物体在不受外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。——《自然哲学的数学原理》2.惯性在英文里跟惰性是同义词（Inertia），就是懒的意思。所以，惯性定律就是说所有的物体都很“懒”，都不愿意主动改变自己的运动状态。3.牛顿在1664年提出了力的定义是动量的时间变化率(动量等于质量乘速度)，力是改变物体运动状态（即改变速度）的原因。牛顿第一定律是力的定性的定义，它给出力在什么条件下存在和什么条件下不存在的定性条件。思考：1.笛卡尔和牛顿对伽利略关于力和运动关系的表述做出怎样的补充和完善？2.牛顿第一定律的发现过程如何？一、

历史的回顾

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笛卡尔法国笛卡儿Descartes,1596-1650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，既不停下来也不偏离原来的方向。一、

历史的回顾

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牛顿力是改变物体运动状态的原因一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非做用在它上面的力迫使它改变这种状态研究方法：“高度慨括+科学抽象”

英国牛顿亚里士多德

物理学史回顾力是维持物体运动的原因伽利略物体的运动不需要力来维持笛卡尔匀速直线运动阻力对物体运动的影响；理想实验观察经验不受力时，怎样运动他们只研究了一开始是运动的物体不受力时，会怎样；没有研究一开始是静止的物体，不受力时，又会怎样呢？存在的问题：

虽然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。跨越时空的微信如果说我比别人看得远些，那是因为我站在了巨人的肩上！牛顿第一定律

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非做用在它上面的力迫使它改变这种状态二、牛顿第一定律的内涵指宇宙万物。牛顿第一定律是自然界的普遍规律。

2）总保持是指"一直不变"的意思。3）或指原来静止就保持静止状态，原来运动就保持匀速直线运动状态。4）除非强调：力是改变物体运动状态的原因即力是改变物体速度的原因1）一切物体三、牛顿物理学的基石----牛顿第一定律（惯性定律）1、什么是惯性？惯性就是物体保持原来运动状态的性质。惯性就是物体抵抗运动状态变化的“本领”这个本领与什么因素有关？2、惯性与质量质量大运动状态难改变惯性大质量小运动状态易改变惯性小惯性大小与物体是否运动无关，质量是恒量物体惯性大小的量度。思考：1.所有物体都具有惯性吗？2.固体、液体、气体都有惯性吗？结论：1、固体、液体、气体都具有惯性2、一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性学以致用：惯性现象有利还是有弊呢？你经历过惯性现象吗？1.请你用惯性的知识来解释一下为什么我刚才上讲台时碰到台阶，必然是向前跌倒？3.如何快速开启密封的玻璃饮料瓶盖？2.请你用惯性的知识来解释一下乒乓球为什么可以快速抽杀？注意：（1）牛顿第一定律（惯性定律）阐明了力和运动的关系，当物体受到力的作用时，它的运动状态会发生改变，因此力是改变物体运动状态的原因。（2）牛顿第一定律（惯性定律）是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的。（3）惯性是物体的属性，它与物体是否受力，是否运动，运动状态是否改变等均无关。做匀速直线运动的小车上，水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？练习：【解析】从惯性的角度去考虑瓶内的气泡和水，显然水的质量远大于气泡的质量，故水的惯性比气泡的惯性大．当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，于是水由于惯性继续向前运动，水将挤压气泡，使气泡相对瓶子向后运动．点评：分别考虑水和气泡的惯性是解决本题的关键，抓住惯性只与质量有关，质量越大，惯性越大，也就是运动状态更不易改变．

高考链接（2018年上海）根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是（）A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置。B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方。C．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方。D．人在