准确理解牛顿第一定律和惯性

1 准确理解牛顿第一定律和惯性 苏丰县广宇中英文学校 刘庆贺

一、准确理解牛顿第一定律 一切物体在没有受外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。这就是著名的牛顿第一定律，是判断物体运动状态的重要依据,要准确理解。

（1）①“一切”说明该规律适合于所有物体，具有普遍意义。②“没有受到外力的作用”，这是一种理想情况，现实中不存在，但物体在某个方向上“没有受到外力作用”的情况是有的。③“总保持”是指物体保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体则以原来的速度做匀速直线运动。“或”字说明物体只能处于“静止”或“匀速直线运动”中的一种状态，究竟处于哪种状态，由物体不受外力时的瞬时状态决定。

（2）由牛顿第一定律可知：不受力作用物体的也可以做“匀速直线运动”，说明物体的运动不需要力来维持。 【例题1】在汶川抗震救灾时，用飞机空投物品，物品下落过程中，如果它所受的力全部消失，那么它将做（ ） A．匀速运动 B．减速运动 C．加速运动 D．曲线运动 【解析】用飞机空投物品，物品下落过程中，要向下做加速运动。由题意可知，当物品所受的力全部消失前，物品具有向下的速度。根据牛顿第一运动定律可知，物品所受的力全部消失，物品将以向下的速度做匀速直线运动。

【答案】A 二、准确理解惯性 一切物体都具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做物体的惯性。 （1）惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质。即原来静止的物体具有保持静止状态的性质，原来运动的物体具有保持做匀速直线运动状态的性质。

（2）惯性反映了物体保持原来状态的本领，惯性大小只与物体的质量大小有关。即质量大的物体保持原来状态的本领大，物体的惯性大。反之质量小的物体惯性小。任何物体在任何情况下都有惯性，惯性与物体是否受力、受力大小，是否运动、怎样运动等因素都无关。

（3）惯性现象在生产、生活中广泛存在，对我们有利的要加以利用，有害的虽然无法避免，但要设法减轻其危害。 【例题2】物理知识渗透于我们的生活，以下警示语中与惯性知识无关的是（ ） A．汽车后窗贴有“保持车距” B．公路旁立有“雨天路滑，减速慢行” C．公共场所标有“禁止吸烟” D．交通规则写有“行车时系好安全带” 【解析】汽车后窗贴有“保持车距”，是提醒后面的司机与前面的汽车保持一定的距离。这是因为汽车行驶时，若发现紧急情况刹车，但汽车具有惯性，并不能够立即停下来。“保持车距”就可以避免惯性带来的危害。“雨天路滑，减速慢行”也有类似的作用。“禁止吸烟”是因为吸烟有害健康，与惯性知识无关。“行车时系好安全带”可以避免紧急刹车时，人因为惯性向前冲出。 2

【答案】C 探究物体不受力时怎样运动教学案例 ◆教学目标

（见本章教学建议第3节） ◆教学思想 本节是一堂完整的探究课，通过本节课的教学，可以使学生较好地体验科学探究的过程，受到科学研究方法的教育，提高科学探究的能力，激发学生的学习兴趣，同时使学生深刻地理解牛顿第一定律的内涵。在案例设计上，首先通过讨论举例展示日常经验与物理知识的矛盾，接着通过自己的探究活动来检验自己的猜想，既能激发学生的探究兴趣，又能给学生留下深刻的印象。

◆重点难点

（见本章教学建议第3节） ◆教学器材 长木板、小车、毛巾、玻璃板、斜面（4人一组） ◆教学过程 一、导入新课 讨论1 师：力作用在物体上会产生什么效果？ 生：可以使物体改变形状，也可以使物体改变运动状态。 师：没有力作用要物体上，物体会怎样？ 生：（思考、讨论）物体形状不变、运动状态不变。 师：物体运动状态不变会处于什么状态？提示：速度不变、运动方向不变。

（学生会想到“匀速直线运动”可能想不到“静止”） 生：（思考、讨论）物体做匀速直线运动或静止。 教师板书：物体不受力时可能做匀速直线运动。

讨论2 师：小车放在水平的讲台上处于什么状态？ 生：静止。 师：要使它运动应该怎么办？ 生：推动。 师：不推呢？ 生：小车不动。 师：小车的运动需要什么条件？ 生：推动。 3

师：2000多年前，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德从经验中知道：要使一个静止的物体运动起来，就必须对它用力，用力使物体运动起来后，停止用力，物体又归于静止。于是，他断言，“运动者皆被推动”。 教师板书：亚里士多德认为，运动的物体一定受力，不受力的物体一定是静止的。 二、新课教学

1．提出问题

师：你认为以上两个结论哪一个是正确的？物体的运动一定需要力来维持吗？物体不受力的作用时究竟会怎样运动？

2．猜想与假设

学生可能有以下的猜想： ⑴物体的运动一定需要力来维持，因为日常生活中，自行车不推不走，推它才走； ⑵不受力的物体能做匀速直线运动，因为前面的推理中没有错误； ⑶物体不受力时也能运动，抛出的排球，在空中不受推力还能前进； ⑷物体不受力时不一定都做匀速直线运动，可能有其它的运动形式；

3．制定计划与设计实验

师：我们现在还是回到这辆小车上来，老师给它一个推力它运动起来，当它运动起来后，还受推力作用吗？ 生：不受推力作用。 师：它运动一段距离后为什么又会停下来呢？ 生：因为小车受到了摩擦力的作用，阻碍了小车的前进。 师：如果小车不受摩擦力的作用，即没有阻碍它运动的力，小车还会停下来吗？ 生：不会。 师：大家想一想，运动起来的小车，不受推力，也不受摩擦力，即在水平方向上不受任何力的作用，它会怎样运动？ 学生可能回答：小车做匀速直线运动，或小车永远运动下去，不会停下等等。 师：要用实验验证你的设想，这个实验应该怎样做呢？ 学生讨论得出：一、要使小车运动起来，二、运动起来的小车不能受推力，也不受摩擦力。观察小车的运动情况。 教师引导：怎样才能使小车运动时不受摩擦力呢？ 学生讨论，有的可能说让小车在光滑平面上运动；有的可能说表面再光滑也有摩擦力；还有的学生可能提出让小车在空中运动或在真空中运动（如果学生提出这种想法，应给予鼓励，并追问学生：小车在空气中运动有摩擦力吗？我们能在真空中验证吗？） 教师：既然不受摩擦力的情况无法实现，我们可以用逐渐减小摩擦力的方法来研究，即我们把小车在水平面上运动时受到的摩擦力逐渐减小，观察、比较小车的运动情况。怎样减小摩擦呢？ 同学们利用桌面上的器材完全可以想出办法：让小车分别在毛巾、纸板、玻璃等不同表面上运动。 教师进一步追问：怎样使小车在不同表面上运动起来？ 学生会简单的想到：用力推啊！ 师：若每次的推力大小不同，小车开始运动的速度不同，我们还能比较出不同表面上的摩擦力对小车运动的影响吗？（此时教师可边演示边讲解，以帮助学生思考）。因此我们还要控制小车在不同表面上开始运 4

动的速度相同。此时教师出示一个斜面以示启发，学生便可较容易的想出：我们可以让小车放在斜面的同一高度，让其自由下滑，注意不能给小车力，保证小车在到达水平轨道上时具有相同的速度。让小车分别在毛巾、纸板、玻璃等不同表面上运动，观察、比较小车的运动情况。（教师在学生讨论过程中，如果学生有困难应给予适当点拨）

4．进行实验与收集证据

学生实验，并把小车在不同材料的水平面上运动的情况记录在下面的表格中。

接触面 小车受到摩擦力的大小（选填“大、较小或最小”） 小车运动的距离（选填“短”、“较长”、或“很长”） 毛巾 纸板 玻璃 实验过程中，教师巡视指导，提示学生分工和合作。 5．分析与论证

学生实验后，可提出如下问题，让学生思考： ⑴小车在三种水平面上运动的距离是否相同？小车在哪种水平面上速度减小最快？在哪种水平面上速度减小最慢？你认为造成这些现象的原因是什么？ ⑵由此推测：假设小车受到的阻力为零，它运动的速度还能减小吗？它将怎样运动？ 学生结合实验记录，分析思考，相互交流，得出结论： 水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车的速度减小得越慢，小车运动距离就越长。 假如小车受到的阻力为零，小车将永远运动下去，即做匀速直线运动。 教师：根据我们的实验和推理，你认为：物体的运动一定需要力来维持吗？物体不受力的作用会怎样运动？ 此时，这两个问题就应迎刃而解了。同时会看到学生的那种成功的喜悦。然后，教师再进一步让学生讨论、

辩析亚里士多德的观点：“要使一个静止的物体运动起来，就必须对它用力，用力使物体运动起来后，停止

用力，物体又归于静止。”分析其片面性在哪里？ 通过讨论争辩，使学生认识到：“用力使物体运动起来后，停止用力，物体又归于静止”，是因为它受到了摩擦阻力的缘故，即摩擦力使物体由运动变为静止；“要使一个静止的物体运动起来，就必须对它用力”，即力使物体由静止变为运动。上述两种情况恰恰说明力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的。同时还可得出：“原来静止的物体，不受力的作用，则保持静止状态。” 然后介绍伽利略的观点和牛顿的研究成果，得出牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

得出牛顿第一定律后，让学生阅读“金钥匙”栏目中的内容，反思实验过程，体会“理想实验”的科学方法。 再让学生阅读教材中牛顿第一定律的内容，提醒学生注意琢磨定律的含义。 教师可提出下面的问题让学生讨论： 5

⑴本定律成立的条件是什么？ ⑵其中“一切”“总保持”的含义是什么？

教师总结：“一切”表示这个定律具有普遍性，没有例外，不符合这条规律的物体是不存在；“总保持”是指物体不受力时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动，即速度的大小和方向都不变。要改变这种状态，物体必须受力的作用。 播放：航天站内微重力物体运动情境录像。 三、课堂小结

在探究“物体不受力时怎样运动”的过程中，你有哪些收获？（包括知识、方法、能力、对科学发展的认识等方面）在学习过程中你认为你最好的表现在哪里？ 留下学习的痕迹，写在《课堂记录》上。 练习和作业：

1.想一想，在学习本节课前，你对日常生活中哪些运动现象的认识是错误的？

比如：掷出去的铅球离开手后继续向前飞行，是你的推力作用的结果吗？踢出去的足球会最终停下来，是因为不受力的作用吗？

2.搜集牛顿、伽利略的有关资料（也可以把教参课程资源介绍牛顿的有关内容印发给学生，供课外阅读）。

两个看起来都正确但又矛盾的结论，给学生的思维以强烈的“撞击”，激发学生进一步探究的愿望，促使学生主动参与学习过程。猜想是在已有知识、经验的基础上，对问题进行尝试性的解释，推测实验结果，指示探究方向。

该实验如何设计，学生感到比较困难。通过对小车运动的分析，引导学生寻求探究的思路。

从“不受摩擦力”到“减小摩擦力”是一个较大的思维转折，其中渗透了“理想实验”的思想。在此，学生并不一定真正理解，当实验结束并分析论证后就会明白了。 这里从思维上层层推进，渗透控制变量的思想。