牛顿第一定律及其相关实验讲义一、实验1、亚里士多德的观点: 力是维持物体运动的原因例：桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。
古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。
这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但沿用两千年是否就一定正确呢？直到三百年前，人们才开始对这个观点是否正确提出疑问，并由伽利略和牛顿几位科学家对力和运动的关系提出了科学的论断。
2、伽利略观点:：物体的运动不需要力维持（运动的物体停下来是由于受到摩擦力），力是改变运动状态的原因。
例：在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。
伽利略通过斜面小车实验和对实验进行理想推论，反驳亚里士多德观点。
（1）毛巾、棉布、木板三种不同材料，表面粗糙程度不同（毛巾最粗糙，棉布次之，木板较平滑），对小车阻力大小不同（毛巾阻力最大，木板最小）。
（2）阻力大小通过小车在该表明上运动距离长短比较。
（3）同一辆小车从同一高度下滑，保证到达斜面底端速度相同（控制变量法）。
斜面小车实验：探究阻力对物体运动的影响【实验步骤】：①将实验器材取出，并按要求将斜面和水平木板接在一起，调整斜面高度h（同一高度）。
②在水平木板上面铺上毛巾，保证平面平整，毛巾长度和宽度足够小车运行。
③将小车放到指定高度（最好以斜面最高处为下落点），然后让小车自由滑下斜面，并记录小车在毛巾水平面上通过的距离。
④记录下小车在毛巾上滑过的距离S1,并填写在相应数据栏内。
⑤将毛巾取下，在水平木板上铺上棉布，然后将小车放到同一高度，让小车自由滑下斜面。
⑥记录下小车在棉布上滑过的距离S2 ,并填写在相应数据栏内。
⑦将棉布取下，使平面为水平木板面，将小车放到同一高度，让小车自由滑下斜面。
⑧记录下下车在木板上滑过的距离S3,并填写在相应数据栏内。
【实验现象总结】：①观察上述实验现象，比较小车的距离，有什么不同之处？小车在毛巾上运动的最短，在棉布上运动得较长，在木板上运动的最长。
②小车为什么会停下来，为什么在木板上运动的最长。
因为小车受到阻力，木板阻力最小，所以小车运动得最远。
③从上述实验可以发现如果平面阻力越小，小车运动得越远。
假如阻力为零，那么小车将怎样运动？不会停止，一直运动下去。
伽利略正是在上面实验基础上，通过理论推论，证明物体停下来，是因为受到阻力作用。
假如阻力消失，物体将一直运动下去。
即物体的运动不需要力来维持。
从而否定亚里士多德的观点。
二. 牛顿第一定律1、牛顿第一定律内容：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
对定律的理解：（1）“一切”说明该定律对于所有物体都适用，不是特殊现象。
（2）“没有受到力的作用”是定律成立的条件。
“没有受到力的作用”有两层含义：一是该物体确定没有受到任何力的作用，这是一种理想化的情况(实际上，不受任何力的作用的物体是不存在的)；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
（3）“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体在不受力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
(4) 牛顿第一定律的内涵：物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态，说明力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。
或者说：物体的运动不需要力来维持，要改变物体的运动状态，必须对物体施加力的作用。
（5）牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
（6）牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律，它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律，在不受任何力时，物体要保持原有的运动状态不变2.惯性惯性的概念：一切物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性。
说明：（1）对“惯性”的理解需注意的地方：①“一切物体”包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体、气体。
②惯性是物体本身所固有的一种属性，不是一种力，所以说“物体受到惯性”或“物体受到惯性力”等，都是错误的。
③同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢，不论受力还是不受力，都具有惯性，而且惯性大小是不变的。
惯性的大小只与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，而与物体的运动状态无关。
(2)在解释一些常见的惯性现象时，可以按以下来分析作答：①确定研究对象。
②弄清研究对象原来处于什么样的运动状态。
③发生了什么样的情况变化。
④由于惯性研究对象保持原来的运动状态，于是出现了什么现象。
例题1.在太空中飞行的宇宙飞船，如果它受到的一切外力消失，那么宇宙飞船将（）A．立即静止B．减速飞行C．加速飞行D．匀速飞行【答案】D【变式】小冬用绳子拴着一石块，使石块绕手做圆周运动，如果石块受到的力突然全部消失，石块将（）A．立即停止运动B．做匀速直线运动C．继续做圆周运动D．速度越来越慢直到停止运动【答案】B例题2.关于物体的惯性，下列说法正确的是( )A．赛车能很快停下来，说明车没有惯性B．跳远运动员起跳前助跑，是为了获得惯性C．足球射入球门时才具有惯性D．百米运动员到达终点时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性【答案】D【变式】下列说法正确的是( )A．惯性是物体的一种属性B．物体只有静止时才有惯性C．物体只有受到力的作用时才具有惯性D．物体只有运动时才有惯性【答案】A例题3.下列关于惯性的说法正确的是A．高速行驶的火车不容易停下来，说明速度越大惯性越大B．跳高运动员助跑起跳是为了增大惯性C．羽毛球容易被扣杀是因为它的惯性小D．宇宙飞船在太空中运行时没有惯性答案：C例题4. 下列用于防止因惯性造成事故的交通规则是A．桥梁设有限重标志B．车辆靠右行驶C．严禁超速超载 D．红灯停、绿灯行E．请保持车距 F．小汽车驾驶员驾车时，系好安全带答案：C、E、F【变式1】以下现象利用惯性知识的是：A．洗衣机将衣服甩干B．奔跑时被脚下的石头绊倒C．打篮球时投球入篮筐D．上车后，请扶好把手【答案】A、C例题5.木块竖立在小车上，随小车一起以相同的速度向右作匀速直线运动，不考虑空气阻力，下列分析正确的是（）A．小车的运动速度增大，则它的惯性和动能也随之增大B．小车受到阻力突然停止运动时，那么木块将向左倾倒C．小车对木块的支持力力与木块的重力是一对平衡力D．木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力答案： C例6、用如图所示装置研究“阻力对物体运动的影响”实验．（1）实验时，让小车从斜面高度滑下，目的是使小车到达平面时具有相同的初速度．（2）如图所示的三种情况，小车在表面滑行时运动状态最容易改变．（3）结论：表面越光滑，小车运动的距离越远，说明小车受到的阻力越，速度减小得越．推理：如果运动物体不受力，它将做．分析：（1）使小车从同一高度滑下的目的是使小车滑到水平平面上具有相等的初速度；（2）小车在不同材料表面滑行的距离不同，说明小车在不同材料的表面上受到的阻力不同，由图示可知，小车在毛巾表面上滑行的距离最短；即滑行时运动状态最容易改变．（3）从实验事实可知，小车受到的阻力越小，速度变化越慢，运动状态变化越慢，由此可知，力是改变物体运动状态的原因，如果物体不受力，则物体运动状态不变，做匀速直线运动．答案：（1）同一；（2）毛巾；（3）小；慢；匀速直线运动．例7：某同学用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响．他在水平台面上分别铺上不同材料，让同一小车从斜面上的同一高度由静止滑下，在小车停下的位置分别做上标记a、b、c．（1）用同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时小车的．（2）若水平面上铺的材料种类是毛巾、木板、棉布，则标记c是小车在表面下停下的位置．（3）对上述实验进行分析并进一步推理：如果运动的物体在没有受到力的作用时，将．（4）若在水平面铺上同种材料，让同一小车从不同高度由静止滑下，则还可以探究小车的关系（选填下列选项的序号）．①重力势能与质量；②重力势能与高度；③动能与质量；④动能与速度．（5）上述所有探究实验中都用到的科学研究方法有控制变量法和．答案：（1）初速度相同；（2）木板；（3）做匀速直线运动；（4）②④；（5）转换法．例8、“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料，小车自斜面顶端由静止开始滑下，比较小车在水平面运动的距离”（如图所示）．伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验，并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律．请回答下列问题：（1）为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑，这样做的目的是．（2）三次实验中，小车在表面上停止的最慢，是因为小车在该表面受到的阻力最．（3）进一步推理可知，若水平面对光滑（小车不受阻力），则小车会在水平面上做运动．答案：（1）小车运动到水平面上的初速度相同；（2）木板；小；（3）匀速直线．例9：如图所示，为探究运动和力的关系，小强在水平面上铺上粗糙程度不同的材料，将小车从斜面上的同一位置由静止释放，比较小车在水平面上运动的距离．当水平面越光滑时，小车受到的摩擦力越，小车运动的距离越；若不受摩擦力及其他阻力，小车将做运动．研究过程中采用了（选填“单纯的实验”或“实验加推理”）的方法．答案：小；远；匀速直线；实验加推理．例10：小明利用如图所示的装置，探究在水平面上阻力对物体运动的影响，进行如下操作：a、如图甲，将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离。
b、如图乙，取下毛巾，将棉布铺在斜面和木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离。
c、如图丙，取下棉布，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题：（1）以上操作中错误的一次是（选填“a”、“b”或“c”）。
（2）对比两次正确实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越。
（3）纠正错误后，多次实验进行分析，并进一步推测：在水平面上滑行的小车，如果受到的阻力为零，它将做运动。
答案：（1）b （2）远（3）匀速直线运动；例11：一架在空中水平向右匀速直线飞行的飞机上，自由落下了一颗炸弹。
下列给出了几种炸弹落地前与飞机位置关系的情形，如图所示。
请你认真分析后作出正确的选择：①不计空气对炸弹的阻力，炸弹与飞机的位置关系为________图。
②实际上，由于空气阻力的存在，炸弹与飞机的位置关系为________图。
答案：①乙②甲例12、伽利略的理想实验将可靠的事实和理论结合起来，如图是伽利略的理想实验，让小球从斜面A0上某处静止释放，沿斜面滚下，经O点滚上斜面OB。
有关他的理想实验程序内容如下：（1）减小第二个斜面OB的倾角，小球在这个斜面上仍能到达原来的高度，但这时它要运动得远些。