32第四章.doc

第四章力与运动
辉煌之路成功在你手中
--
--
第四章力与运动
第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律
本节要求我们认识理想实验是一种科学的假设实验，是有根据的，同时理解牛顿第一定律的内容；能用惯性解析问题。
一、学法指导
1．力和运动关系的两种观点
（1）亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。（此观点错误）
（2）伽利略的观点：在水平面上做匀速运动的物体并不需要外力来维持。
2．伽利略的理想实验（又称假想实验图4-1，见课本）
图4-1-
3、牛顿第一定律（即惯性定律）
（1）内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。
（2）意义：
它指出了一切物体都具有惯性
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的属性──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。
（2）它指出了力是产生加速度的原因。
定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”，实际上是对力的定义，力不是使物体运动或维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，换言之，力是产生加速度的原因。
（3）定性地揭示了力和运动的关系
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，当物体所受外力合力为零时，其效果跟不受外力作用相同。因此，我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零”。
（4）牛顿第一定律给出了惯性系。
我们乘坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察周围的现象，将看到路边的树木、房屋朝后方加速运动，但它们确实未受到任何推力。故在加速车厢内观察现象，与牛顿第一定律相矛盾。牛顿第一定律能成立的参考系叫做惯性参考系或惯性系。一般说来，地球是一个惯性系。
在讨论运动学问题时，我们可以为了方便自由地选择参考系，但是在动力学问题中，便没有这种自由选择的权利了。
4．对惯性的认识
惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。惯性与运动状态无关，不论物体是处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。当物体原来静止时，它一直“想”保持这种静止状态；当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动。当物体做变速运动时，可以从以下三个方面理解惯性：首先，运动中的任一时刻撤去外力，物体立刻开始以该时刻的速度做匀速直线运动。其次，无论外力多大，方向如何，物体的速度也不会发生突变，都得在原速度的基础上逐渐改变，改变后的速度是原速度的“继承和发展”。最后，质量的大小还直接影响运动状态改变的快慢。质量大，运动状态就越难改变。例如，宇航员背着质量很大的背包到月球上去探险，由于月球引力小，背起来并不吃力，但走起路来却要十分小心，不能突然移动或突然停止，因为背包轻了，但惯性并没有减小，质量很大的背包具有很大的惯性。如果宇航员突然停下来，大背包还会靠惯性向前移动，宇航员就会向前跌倒。
5．惯性和惯性定律的区别
牛顿第一定律称为惯性定律，该定律给出了惯性的概念，但惯性和惯性定律是不同的，它们的区别在于：其一，惯性定律是物体的运动规律，惯性是物体的固有属性；其二，惯性定律是有条件（不受力或合外力为零）的，惯性是无条件的，一切物体在任何情况下都有惯性。
二、例题分析
【例1】关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（）
A．牛顿第一定律是实验定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．实际上不存在不受外力作用的物体，所以牛顿第一定律没有意义
D．物体的运动不需要力来维持
【解析】牛顿第一定律是指物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，该定律是在科学的抽象思维下，运用理想化实验推论得到的，因此该定律不属于实验定律。A错误。由于不受外力和合外力为零效果相同，所以仍有实际意义。C错误。牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，所以B、D正确【答案】BD
评注：掌握牛顿第一定律的本质，不要只是背诵定律内容，知道力是改变物体运动状态的原因。牛顿第一定律不能用实验证明，但它是建立在大量实验基础上，通过思维的逻辑推理而得出的正确结论。
【例2】关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（）
A．牛顿第一定律说明了物体不受外力作用时的运动规律
B．物体受到外力的作用，其运动状态必定发生变化
C．一个人手拿小球从高处释放，空气阻力忽略不计，在松手的瞬间，小球静止。
D．力停止作用后，物体就会慢慢停下来。
【解析】由牛顿第一定律可知，物体不受外力时总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止，因此选项A正确。当物体所受合外力为零时，