牛顿第一定律的内容

·  牛顿第一定律适用范围：

·  宏观世界中低速运动的物体，在惯性参考系中才适用。

·  牛顿第一定律

·  1.成立条件：“没有受到外力作用”包含两层意思：

·  (1)该物体确实没受到任何外力的作用。这是一种理想化的情况，现实生活中没有不受外力的物体。

·  (2)该物体在某个方向上不受力或者受平衡力，在这个方向上遵守牛顿第一定律。

·  2.两种状态：

·  (1)动者恒动：原来运动的物体在没有受到外力作用的时候，将保持匀速直线运动状态。

·  (2)静者恒静：原来静止的物体在没有受到外力作用的时候，将保持静止状态。

·  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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

·  2．意义：

·  (1)牛顿第一定律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(所以说力不是维持物体运动的原因)；牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力作用时相同。因此，我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零”。

·  (2)定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

·  (3)定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实际上是对力的定义，即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，这一点要切实理解。

·  牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，指出了力的作用效果，明确了惯性的概念。

·  牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义。力是改变物体运动状态的原因，即改变速度的原因。物体在速度发生改变时，就有加速度。因此也可以说：力是使物体产生加速度的原因。不能认为力是维持物体运动(匀速直线运动)的原因，也不能认为有力就有运动，没有力就没有运动，更不能认为物体向一个方向运动一定受到那个方向的力的作用。

·  知识拓展：

·  物体运动状态的变化

·  物体的运动状态即物体运动的快慢及运动的方向，是用速度来描述的，故物体运动状态的变化有以下三种情况：

·  (1)速度方向不变，只有大小改变；

·  (2)速度大小不变，只有方向改变；

·  (3)速度大小和方向都改变。

牛顿第一定律引入

滑板车沿着水平方向运动时，如果我们不再蹬地，它最终会停下来。

汽车在公路上行驶，如果把油门彻底松下来（内燃机不再提供动力），汽车最终会停止运动。

坐在小船里，我们只有用力向后划水，小船才能前进。如果我们不划，小船就会停下来。

这都反映了运动和力之间关系。运动和力之间有哪些规律？物体运动必须要有力的作用吗？

牛顿第一定律的内容到底是什么？

别着急，下面我们从阻力来出发，来逐步探究牛顿第一定律。

阻力对运动的影响

自古以来，很多人都认为：

如果一个物体要持续运动，那么必须对它施加力的作用。如果这个力消失，物体迟早会停下来。

实际情况是这样的吗？意大利物理学家伽利略通过实验结合科学推断，得出这样的结论：

物体的运动并不需要力来维持。运动的物体，之所以会停下来，是因为受到了阻力的作用。

伽利略的结论正确吗？如何来理解这句话呢？王尚老师请同学们思考流星运动的问题。

流星经过上万年甚至上亿年的运动，进入大气层，与大气层摩擦我们才能看到。

请同学们思考，在这上万年的运动中，到底是什么力推着流星在走呢？有没有这样的力？力是不是维持物体运动的原因呢？

刚开始接触，同学们理解伽利略的结论是比较困难的，下面我们通过实验《阻力对物体运动的影响》来研究这一问题。

阻力对物体运动的影响

采用如图所示的小车滑行实验，来观测阻力对物体运动的影响，探究阻力对运动的影响行为。

第1种情况，将毛巾铺在水平木板上，小车从斜面顶端滑下，在毛巾上滑动，观测小车滑行的距离。

第2种情况，将毛巾换成棉布，小车从斜面顶端滑下，在棉布上滑动，观测小车滑行的距离。

第3种情况，将棉布去掉后，小车从斜面顶端滑下，在木板上滑动，观测小车滑行的距离。

实验的结论是：阻力越小，小车滑行的距离越远；即越难停下来。

我们再在木板上涂上润滑油，摩擦力就更小了，小车会滑行的更远。

我们考虑一种极限的情况，如果木板上没有阻力了，绝对的光滑，那么小车会如何运动呢？

显然，此时小车运动的距离会特别特别特别远，即永远不停下来。

牛顿第一定律

伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：

如果物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。

英国物理学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了一条重要的规律：

一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。这就是着名的牛顿第一定律。

牛顿第一定律基于大量经验事实，经受住了大量的实践检验，成为公认的物理学基本定律之一。

需要特别说的是：牛顿第一定律并不是实验直接得出的结论，因为绝对光滑的面是不存在的。牛顿第一定律是基于实验观测与科学推理得出的。

牛顿第一定律的拓展

牛顿在《自然哲学的数学原理》中的原始表述是：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

对比牛顿在《自然哲学的数学原理》中的原始表述，教材中的内容表述：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

更便于同学们理解。从解题角度来看，同学们最好充分理解牛顿第一定律的拓展内容：

一切物体在受力平衡时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；直到受到其它作用力迫使它改变这种状态为止。

对上述内容的理解，需要同学们建立在深入理解下一节《二力平衡》的基础上。

惯性

从上述牛顿第一定律可以看出，如果物体不受力的作用，原来静止的物体还会静止；原来运动的物体还会继续运动下去。

一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫做惯性。

比如，高速运行的火车很难立刻停下来，这是因为它有维持原来高速运动的性质，即惯性。

再比如，用钢尺敲击棋子，上面的棋子并不会被打飞，而是落回原来的下方棋子上，这也是因为惯性。

再比如，跳远运动员想跳得更远，会在起跳前快速助跑，这就是利用了自身惯性。

再比如，锤头松了，采用下图所示的方法，能够让锤头和锤柄连接得更加牢固，这也是利用了惯性，同学们能根据惯性分析原因吗？

惯性与牛顿第一定律息息相关，因此牛顿第一定律也被称为惯性定律。

惯性的大小

物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，称为惯性。

惯性是物体的一种固有属性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度。

质量是物体惯性大小的量度。

具体体现：装满货物的大卡车，相比小轿车更难停下来。

特别提醒：惯性的大小与速度无关。

《牛顿第一定律》基础知识巩固题

1.伽利略的斜面实验。（1）三次实验小车都从同一高度斜面顶端滑下的目的是：       。（2）实验得出的结论是       。（3）伽利略的推论是在理想情况下，如果表面绝对光滑，       。

2.牛顿第一定律：牛顿总结了伽利略、笛卡尔等人的研究成果，得出了牛顿第一定律，其内容是       。

3.惯性：（1）定义：       叫惯性。（2）说明：惯性是物体的一种       。       都有惯性，惯性的大小与       有关，与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等无关。

4.原来静止的汽车突然开动时，车上的乘客会向       倾倒，原来运动着的汽车突然刹车时，车上的乘客会向       倾倒；沿直线运动的汽车突然向右转弯时，车上的乘客会向       倾倒，发生这些现象的原因都是       。

5.在匀速前进的高铁上，小明突然向上蹦了一下，他落地时的位置在起跳前位置的       。

6.在平稳行驶的汽车里悬挂一小球，当小球突然向汽车行驶的反方向摆动，说明汽车正在       前进。

7.在一辆表面光滑的平板小车上，放有质量分别为m₁、m₂的两个小球，随车一起做匀速直线运动。当车突然停止运动（设车无限长，其他阻力不计），则两小球       。（相互碰撞或不会碰撞）

8.为了避免惯性的危害，在公路上的汽车要保持一定的       ，还要限制车的       ；在开动的列车上跳到地面时，为了减小惯性的危害，人要       来避免摔倒。

9.在春节联欢会上，主持人出了这样一道题：在铺有桌布的圆桌上放着一些装有瓜子、水果等食品的盘子，要求不许移动这些盘子而将桌布撤下来，你的做法是       ，原理是       。

10.我国交通规则规定，在公路上行驶的汽车驾驶员必须系上“安全带”，这和物理知识       有关，不系“安全带”的危害是       。

《牛顿第一定律》基础知识巩固题答案

1.保证小车开始沿着平面运动的速度相同   在同样条件下，平面越光滑、小车前进得越远，速度减小的越慢   物体将以恒定不变的速度永远运动下去

2.一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态

3.一切物体都有保持原来运动状态不变的性质   基本属性   一切物体在任何情况下   质量

4.后   前   左   物体具有惯性

5.同一位置

6.加速

7.不会相撞

8.速度   距离   以和列车相同的速度奔跑

9.将桌布快速抽出   抽出桌布的速度快，由于惯性，水果盘要保持原来的静止状态，不会随着桌布掉下来。

10.惯性   当行驶中遇到突发事件突然刹车时，车与人体下部都因受力而突然停止，而人体上部由于惯性，要保持原速度向前冲，如果不系安全带，就会造成伤害，所以开车和坐车时要系安全带来减少伤害。