牛顿运动第一定律
教学目标：
一、知识目标
1、理解牛顿第一定律和惯性的概念。
2、知道牛顿第一定律的建立过程。
3、正确理解力和物体运动的关系。
二、能力目标
培养学生的观察能力、思维能力及应用定律解决实际问题的能力。
三、德育目标
使学生学会从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和研究方法。
教学重点
牛顿第一运动定律、惯性
教学难点：
对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解
教学方法：
实验法、阅读法、归纳法
教学用具：
投影仪、投影片、小车、木块、气垫导轨滑块
课时安排：
1课时
教学步骤：
一、导入新课
在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态提出问题：怎样才能让小车运动起来呢？（学生答：要用力去推它）师讲：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢？本节课我们就来探究这个问题。
二、新课教学
（一）用投影片出示本节目的学习目标：
1、知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。
2、理解牛顿第一定律的内容和意义。
3、知道伽利略和亚里斯多德对力和运动的关系的不同认识，并了解伽利略的理想实验及其主要推理过程和结论。知道理想实验是科学研究的重要方法。
（二）学习目标完成过程：
1、历史的回顾：
①讲：远在两千多年以前，人们已经提出了运动和力的关系问题，可是直到伽利略时代才对这个问题给出了正确的答案。下边请同志们阅读课文有关内容，并回答下列问题。 ②用复合投影片概括历史上几位代表人物关于力和运动关系的看法。 代表人物对力和运动关系的看法
亚里斯多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。
伽利略认为：在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故。 笛卡尔认为：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会改变原来的方向。
③请同志们叙述伽利略的理想实验：
让小球从一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。
师总结：伽利略在可靠的实验基础上，推论说：如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定速度继续运动下去。
④学生总结伽利略的研究方法，以可靠的事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，解释自然规律。
⑤用气垫导轨近似地验证上述结论：
把滑块放在一个水气垫导轨上，使滑块和导轨之间形成气层，物体沿这种导轨运动时受到的阻力很小，推动一下物体，可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动。
2、牛顿第一定律：
（1）师讲：伽利略和笛卡尔对物体的运动做了准确的描述，但是没有指明原因是什么，牛顿在前人研究的基础上，结合自己的研究，系统地总结了力学知识，提出了三条运动定律：
（2）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，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
（3）讲解什么是惯性：
物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性，所以牛顿第一又叫惯性定律。 （4）惯性定律和惯性的区别和联系：
a ：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律。
b ：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。 3：巩固训练：（用投影片出示） （1）一切物体总保持 状态或 状态，直到有 迫使它改变这种状态为止。 （2情况 。
（3）伽利略的理想实验说明了 。
4、运用牛顿第一定律解释现象：
（1）演示：在小车上放一方木块，使它们静止在水平桌面上，然后，突然给小车一个
推力，观察到木块会向后倾倒。
（2）引导学生对实验现象进行解析：
a ：施加推力前，小车和木块处于什么状态？（静止）
b ：当给小车施加推力后，分析小车和木块会发生什么变化？——当给小车施加推力后，木块的下部由于摩擦力作用随车前行，而木块的上部由于惯性，仍将保持原来的静止状态，所以会向后倾倒）
（3）巩固训练（用投影片出示）
a ：汽车突然开动的时候，乘客会向后倾倒，为什么？
b ：汽车突然停止的时候，乘客会向前倾倒，为什么？
三：小结
本节课我们主要学习了以下几个问题：
（1）历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
（2）伽利略得到力和运动关系的研究方法。
（3）牛顿第一定律的内容；
（4）惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
四、作业：
1、阅读本节课文；
2、课本P 48练习一①②③④
五、板书设计：
1．伽利略的研究方法——理想实验研究法
2．
⎧内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或
牛顿第一运动定律（惯性定律）⎪⎨静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为
⎪⎩与惯性的区别
3：
惯性⎧物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性
⎨⎩惯性是物体的固有属性。
六、教学总结：
本节课的特点是对力和运动的关系的正确认识，要受到日常经验的影响，所以在本节课中采用了多联系实际问题加以分析，以使学生澄清错误认识。
［例１］下列关于惯性的说法中正确的是
Ａ．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
Ｂ．物体只有受外力作用时才有惯性
Ｃ．物体的运动速度大时惯性大
Ｄ．物体在任何情况下都有惯性 止。
解析:惯性是物体的固有属性, 一切物体都具有惯性, 与物体的运动状态及受力情况无关, 故只有Ｄ项正确.
小结:处理有关惯性问题, 必须深刻理解惯性的物理意义, 抛开表面现象, 抓住问题本质. ［例2］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．惯性定律与惯性的实质是相同的
Ｄ．物体的运动不需要力来维持
解析:牛顿第一定律是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. 故Ａ是错误的. 惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质, 惯性定律(即牛顿第一定律) 则反映物体在一定条件下的运动规律, 显然C 不正确. 由牛顿第一定律可知, 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, 答案为Ｂ、Ｄ.
凝难辩析
1. 牛顿第一定律的物理意义
牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用的理想条件下的运动规律, 正确揭示了运动和力的关系.
(1)物体不受外力时的运动状态为静止或匀速直线运动状态.
(2)物体本身具有保持原来运动状态的性质(即惯性), 物体的运动不需要力来维持.
(3)外力作用的结果是迫使物体改变原来的运动状态, 即力是改变物体运动状态的原因.
2. 对惯性的认识
(1)惯性是一切物体自身固有的属性, 同一物体的惯性不会因它的运动状态的改变而改变. 当物体不受外力作用时, 惯性表现为维持原来的静止或匀速直线运动的状态不变；当物体受到外力作用而做变速运动时, 它同样表现出具有惯性. 这种表现可以从两方面说明:第一, 物体表现出具有反抗外力的作用而维持其原来运动状态不变的趋向. 具体地说, 外力要迫使物体改变原有的运动状态, 而物体的惯性要反抗外力的作用而维持物体原有的运动状态, 这一对矛盾斗争的结果表现为物体运动状态改变的快慢. 在同样大小的力的作用下, 惯性大的物体运动状态改变的较慢, 惯性小的物体运动状态改变较快. 第二, 做变速运动的物体虽然每时每刻速度都在变化, 可是在每时每刻物体都表现出要维持该时刻的速度不变的性质, 只不过由于外力的存在不断地打破它本身惯性的这种“企求”, 以致速度继续变化, 如果某一时刻外力突然撤消, 物体就立刻“维持住”该时刻的瞬时速度不变而做匀速直线运动. 这充分反映了做变速运动的物体仍然具有保持它每时每刻的速度不变的性质——惯性.
(2)一个物体惯性的大小是惟一确定的, 与物体的运动速度大小无关, 物体在受外力作用时, 其惯性的大小表现在运动状态改变的难易程度上. 在同样大小力的作用下, 惯性大的物体运动状
态难改变(在单位时间内速度的改变量较小), 惯性小的物体运动状态容易改变,(在单位时间内速度的改变量较大). 不管物体原来的运动速度多大, 同一物体在相同力的作用下, 单位时间内它的速度改变量是相同的. 例如, 在f =5×105Ｎ的制动力制动下, 可使一列火车的速度每1 s 减少1 m/s,那么, 当火车以5 m/s的速度行驶时, 开始制动后5 s末火车停下；当火车以35 m/s的速度高速行驶时, 正因为它的惯性不变, 在同样的制动力作用下, 每1 s速度的减少量仍为1 m/s,火车就需要35 s才能停下. 可见, 根据速度越大的物体越难制动的事实, 得出物体的速度越大惯性也越大的结论, 是完全错误的.
阅读指导
1. 亚里士多德认为:必须 ,物体才能运动, ,物体就要静止下来, 即力是 的原因.
伽利略根据理想实验进行推论, 认识到:力不是维持 的原因, 而是改变 的原因.
2. 牛顿第一定律(惯性定律)
一切物体总保持 或 ,直到 迫使它改变这种状态为止.
3. 惯性
物体保持原来的 的性质叫做惯性.
惯性是物体的 性质, 由物体本身决定, 与物体是否运动、速度大小无关, 与物体是否受力、受力大小无关.
相关练习：
1．下面关于惯性的说法中，正确的是________
A ．速度大的物体惯性一定大
B ．物体具有保持瞬时速度不变的性质
C ．物体不受外力时才有惯性
D ．物体做变速运动时没有惯性
2．下面说法中正确的是_________
A ．力是使物体惯性改变的原因
B ．静止的物体启动时速度变化缓慢，是因为物体静止时惯性大
C ．乒乓球可快速被抽杀，是因为乒乓球的惯性小
D ．宇宙飞船内的物体不存在惯性
3．如图所示，小球m 用细线悬挂在水平向左运动的火
车车厢内，以下说法正确的是______.
A ．当火车向左匀速前进，且小球m 相对车厢静止不动
时，悬线沿竖直方向
B ．当火车向左加速前进，小球及悬线向位置1偏转
C ．当火车向左加速运动时，小球及悬线向位置2偏转
D ．当火车向左减速运动时，小球及悬线向位置2偏转
参考答案：1．B ；2. C；3. A、C
教学参考资料
牛顿Sir Isaac Newton(1642～1727) 是伟大的英国物理学家和数学家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个农村家庭, 恰与伽利略的去世是同年。
牛顿是遗腹子, 又是早产儿, 先天不足, 出生时体重只有3磅, 差点夭折。他两岁时母亲改嫁, 靠外祖母抚养。牛顿小学时期, 体弱多病, 性格腼腆, 有些迟钝, 学习成绩不佳。但他意志坚强, 有不服输的劲头。据说, 一次班上功课第一的“小霸王”欺侮他, 踢了他的肚子一脚。牛顿被迫鼓起勇气与他较量, 同时暗下决心在功课上一定要超过小霸王。他告诫自己说:“无论做什么事情, 只要肯努力, 是没有不成功的。”经过刻苦努力, 牛顿超过了小霸王, 一跃而成为全班第一。
牛顿12岁进金格斯中学上学。那时他喜欢自己设计风筝、风车、日规等玩意。他制作的一架精巧的风车, 别出心裁, 内放老鼠一只, 名曰“老鼠开磨坊”,连大人看了都赞不绝口。
1656年牛顿继父去世, 母亲让牛顿停学务农, 但他学习入迷, 经常因看书思考而误活。在舅舅的关怀下,1661年, 他进入剑桥大学三一学院学习, 得到著名数学家巴罗的赏识和指导。他先后钻研了开普勒的《光学》、欧几里得的《几何学原本》等名著。1665年大学毕业, 成绩平平。这年夏天伦敦发生鼠疫, 牛顿暂时离开剑桥, 回到伍耳索普乡下待了18个月。这18个月竟为牛顿一生科学的重大发现奠定了坚实的基础。1667年牛顿返回剑桥大学, 进三一学院攻读研究生,1668年获得硕士学位。次年巴罗教授主动让贤, 并推荐牛顿继任“卢卡斯自然科学讲座”的数学教授。时年牛顿27岁, 从此在剑桥一待30年,1672年牛顿入选为英国皇家学会会员；1689年当选为英国国会议员；1696年出任皇家造币厂厂长；1703年当选为皇家学会会长；1705年英国女王加封牛顿为艾萨克爵士。
牛顿是17世纪最伟大的科学巨匠。他的成就遍及物理学、数学、天体力学的各个领域。牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万有引力定律, 综合并表述了经典力学的3个基本定
律——惯性定律、力与加速度成正比的定律、作用力和反作用力定律；引入了质量、动量、力、加速度、向心力等基本概念, 从而建立了经典力学的公理体系, 完成了物理学发展史上的第一次大综合, 建立了自然科学发展史上的里程牌。其重要标志是他于1687年所发表的《自然哲学的数学原理》这一巨著。
在光学上, 他做了用棱镜把白光分解为七色光(色散) 的实验研究；发现了色差；研究了光的干涉和衍射现象, 发现了牛顿环；制造了以凹面反射镜替代透镜的“牛顿望远镜”。1704年出版了他的《光学》专著, 阐述了自己的光学研究的成果。
在数学上, 牛顿与德国莱布尼兹各自独立创建了“微积分学”；他还建立了牛顿二项式定理。牛顿在声学、热学、流体力学等方面也有不少研究成果和贡献。
牛顿的一生遇到不少争论和麻烦。例如, 关于万有引力发现权等问题, 胡克与他争辩不休, 差点影响了《原理》的出版；关于微积分发明权的问题, 与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止, 给内向的牛顿带来极大的痛苦。40岁以后, 他把兴趣转向政治、化学(碱金属变成黄金) 、神学问题, 写了近200万言的著作, 毫无价值。常言道“人无完人, 金无足赤”,牛顿也是如此。但是牛顿终归是伟大的牛顿, 他的科学贡献将永载史册。
1727年3月31日, 牛顿因肾结石症, 医治无效, 在伦敦去世, 终年86岁。他死后被安葬在威斯敏斯特大教堂之内, 与英国的先贤们安葬在一起。后人为纪念他, 将力的单位定名为牛顿。英国著名诗人A•波普为他写了一个碑铭, 镶嵌在牛顿出生的房屋的墙壁上。
“道法自然, 久藏玄冥；天降牛顿, 万物生明。”
关于理想实验及其在科学研究中的作用
所谓“理想实验”，又叫“假想实验”“抽象的实验”或“思想上的实验”，它是人们在思想塑
造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法.
“理想实验”虽然也叫做“实验”，但它同真实的科学实验是有原则区别的，真正的科学实验是一种实践的活动，而“理想实验”则是一种思维的活动，前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验，后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”.
但是，“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想. 首先，理想实验是以实践为基础的，所谓的理想实验，就是在真实的科学实验基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾. 对实际过程作出更深入一层的抽象分析；其次，理想实验的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的.
在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用，作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑关系，并由此得出重要的结论，例如：作为经典力学基础的惯性定律，就是“理想实验”的一个重结论，这个结论不是直接从实验中得出的. 伽利略曾注意到，当一个球从一个斜面上滚下而又滚上第二个斜面时，球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面开始滚下时的高度几乎相等. 伽利略断定高度上的这一微小差别是由于摩擦而产生的，如能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等，然后，他推想说：在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜度多么小，球在第二个斜面上总是达到相同的高度. 最后，如果第二个斜面的倾斜度完全消除了，那么球从第一个斜面滚下来之后，将以恒定的速度在无限长的平面上永远不停地运动下去，这个实验是无法实现的，因为永远也无法将摩擦完全除掉，所以，这正是一个“理想实验”.但是伽利略因此而得到的结论，打破了亚里士多德以来两千多年间关于“受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止”这一类的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础后来，这个结论被牛顿总结为运动第一定律，即惯性定律.
牛顿运动第一定律
教学目标：
一、知识目标
1、理解牛顿第一定律和惯性的概念。
2、知道牛顿第一定律的建立过程。
3、正确理解力和物体运动的关系。
二、能力目标
培养学生的观察能力、思维能力及应用定律解决实际问题的能力。
三、德育目标
使学生学会从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和研究方法。
教学重点
牛顿第一运动定律、惯性
教学难点：
对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解
教学方法：
实验法、阅读法、归纳法
教学用具：
投影仪、投影片、小车、木块、气垫导轨滑块
课时安排：
1课时
教学步骤：
一、导入新课
在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态提出问题：怎样才能让小车运动起来呢？（学生答：要用力去推它）师讲：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢？本节课我们就来探究这个问题。
二、新课教学
（一）用投影片出示本节目的学习目标：
1、知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。
2、理解牛顿第一定律的内容和意义。
3、知道伽利略和亚里斯多德对力和运动的关系的不同认识，并了解伽利略的理想实验及其主要推理过程和结论。知道理想实验是科学研究的重要方法。
（二）学习目标完成过程：
1、历史的回顾：
①讲：远在两千多年以前，人们已经提出了运动和力的关系问题，可是直到伽利略时代才对这个问题给出了正确的答案。下边请同志们阅读课文有关内容，并回答下列问题。 ②用复合投影片概括历史上几位代表人物关于力和运动关系的看法。 代表人物对力和运动关系的看法
亚里斯多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。
伽利略认为：在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故。 笛卡尔认为：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会改变原来的方向。
③请同志们叙述伽利略的理想实验：
让小球从一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。
师总结：伽利略在可靠的实验基础上，推论说：如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定速度继续运动下去。
④学生总结伽利略的研究方法，以可靠的事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，解释自然规律。
⑤用气垫导轨近似地验证上述结论：
把滑块放在一个水气垫导轨上，使滑块和导轨之间形成气层，物体沿这种导轨运动时受到的阻力很小，推动一下物体，可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动。
2、牛顿第一定律：
（1）师讲：伽利略和笛卡尔对物体的运动做了准确的描述，但是没有指明原因是什么，牛顿在前人研究的基础上，结合自己的研究，系统地总结了力学知识，提出了三条运动定律：
（2）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，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
（3）讲解什么是惯性：
物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性，所以牛顿第一又叫惯性定律。 （4）惯性定律和惯性的区别和联系：
a ：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律。
b ：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。 3：巩固训练：（用投影片出示） （1）一切物体总保持 状态或 状态，直到有 迫使它改变这种状态为止。 （2情况 。
（3）伽利略的理想实验说明了 。
4、运用牛顿第一定律解释现象：
（1）演示：在小车上放一方木块，使它们静止在水平桌面上，然后，突然给小车一个
推力，观察到木块会向后倾倒。
（2）引导学生对实验现象进行解析：
a ：施加推力前，小车和木块处于什么状态？（静止）
b ：当给小车施加推力后，分析小车和木块会发生什么变化？——当给小车施加推力后，木块的下部由于摩擦力作用随车前行，而木块的上部由于惯性，仍将保持原来的静止状态，所以会向后倾倒）
（3）巩固训练（用投影片出示）
a ：汽车突然开动的时候，乘客会向后倾倒，为什么？
b ：汽车突然停止的时候，乘客会向前倾倒，为什么？
三：小结
本节课我们主要学习了以下几个问题：
（1）历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
（2）伽利略得到力和运动关系的研究方法。
（3）牛顿第一定律的内容；
（4）惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
四、作业：
1、阅读本节课文；
2、课本P 48练习一①②③④
五、板书设计：
1．伽利略的研究方法——理想实验研究法
2．
⎧内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或
牛顿第一运动定律（惯性定律）⎪⎨静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为
⎪⎩与惯性的区别
3：
惯性⎧物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性
⎨⎩惯性是物体的固有属性。
六、教学总结：
本节课的特点是对力和运动的关系的正确认识，要受到日常经验的影响，所以在本节课中采用了多联系实际问题加以分析，以使学生澄清错误认识。
［例１］下列关于惯性的说法中正确的是
Ａ．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
Ｂ．物体只有受外力作用时才有惯性
Ｃ．物体的运动速度大时惯性大
Ｄ．物体在任何情况下都有惯性 止。
解析:惯性是物体的固有属性, 一切物体都具有惯性, 与物体的运动状态及受力情况无关, 故只有Ｄ项正确.
小结:处理有关惯性问题, 必须深刻理解惯性的物理意义, 抛开表面现象, 抓住问题本质. ［例2］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．惯性定律与惯性的实质是相同的
Ｄ．物体的运动不需要力来维持
解析:牛顿第一定律是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. 故Ａ是错误的. 惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质, 惯性定律(即牛顿第一定律) 则反映物体在一定条件下的运动规律, 显然C 不正确. 由牛顿第一定律可知, 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, 答案为Ｂ、Ｄ.
凝难辩析
1. 牛顿第一定律的物理意义
牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用的理想条件下的运动规律, 正确揭示了运动和力的关系.
(1)物体不受外力时的运动状态为静止或匀速直线运动状态.
(2)物体本身具有保持原来运动状态的性质(即惯性), 物体的运动不需要力来维持.
(3)外力作用的结果是迫使物体改变原来的运动状态, 即力是改变物体运动状态的原因.
2. 对惯性的认识
(1)惯性是一切物体自身固有的属性, 同一物体的惯性不会因它的运动状态的改变而改变. 当物体不受外力作用时, 惯性表现为维持原来的静止或匀速直线运动的状态不变；当物体受到外力作用而做变速运动时, 它同样表现出具有惯性. 这种表现可以从两方面说明:第一, 物体表现出具有反抗外力的作用而维持其原来运动状态不变的趋向. 具体地说, 外力要迫使物体改变原有的运动状态, 而物体的惯性要反抗外力的作用而维持物体原有的运动状态, 这一对矛盾斗争的结果表现为物体运动状态改变的快慢. 在同样大小的力的作用下, 惯性大的物体运动状态改变的较慢, 惯性小的物体运动状态改变较快. 第二, 做变速运动的物体虽然每时每刻速度都在变化, 可是在每时每刻物体都表现出要维持该时刻的速度不变的性质, 只不过由于外力的存在不断地打破它本身惯性的这种“企求”, 以致速度继续变化, 如果某一时刻外力突然撤消, 物体就立刻“维持住”该时刻的瞬时速度不变而做匀速直线运动. 这充分反映了做变速运动的物体仍然具有保持它每时每刻的速度不变的性质——惯性.
(2)一个物体惯性的大小是惟一确定的, 与物体的运动速度大小无关, 物体在受外力作用时, 其惯性的大小表现在运动状态改变的难易程度上. 在同样大小力的作用下, 惯性大的物体运动状
态难改变(在单位时间内速度的改变量较小), 惯性小的物体运动状态容易改变,(在单位时间内速度的改变量较大). 不管物体原来的运动速度多大, 同一物体在相同力的作用下, 单位时间内它的速度改变量是相同的. 例如, 在f =5×105Ｎ的制动力制动下, 可使一列火车的速度每1 s 减少1 m/s,那么, 当火车以5 m/s的速度行驶时, 开始制动后5 s末火车停下；当火车以35 m/s的速度高速行驶时, 正因为它的惯性不变, 在同样的制动力作用下, 每1 s速度的减少量仍为1 m/s,火车就需要35 s才能停下. 可见, 根据速度越大的物体越难制动的事实, 得出物体的速度越大惯性也越大的结论, 是完全错误的.
阅读指导
1. 亚里士多德认为:必须 ,物体才能运动, ,物体就要静止下来, 即力是 的原因.
伽利略根据理想实验进行推论, 认识到:力不是维持 的原因, 而是改变 的原因.
2. 牛顿第一定律(惯性定律)
一切物体总保持 或 ,直到 迫使它改变这种状态为止.
3. 惯性
物体保持原来的 的性质叫做惯性.
惯性是物体的 性质, 由物体本身决定, 与物体是否运动、速度大小无关, 与物体是否受力、受力大小无关.
相关练习：
1．下面关于惯性的说法中，正确的是________
A ．速度大的物体惯性一定大
B ．物体具有保持瞬时速度不变的性质
C ．物体不受外力时才有惯性
D ．物体做变速运动时没有惯性
2．下面说法中正确的是_________
A ．力是使物体惯性改变的原因
B ．静止的物体启动时速度变化缓慢，是因为物体静止时惯性大
C ．乒乓球可快速被抽杀，是因为乒乓球的惯性小
D ．宇宙飞船内的物体不存在惯性
3．如图所示，小球m 用细线悬挂在水平向左运动的火
车车厢内，以下说法正确的是______.
A ．当火车向左匀速前进，且小球m 相对车厢静止不动
时，悬线沿竖直方向
B ．当火车向左加速前进，小球及悬线向位置1偏转
C ．当火车向左加速运动时，小球及悬线向位置2偏转
D ．当火车向左减速运动时，小球及悬线向位置2偏转
参考答案：1．B ；2. C；3. A、C
教学参考资料
牛顿Sir Isaac Newton(1642～1727) 是伟大的英国物理学家和数学家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个农村家庭, 恰与伽利略的去世是同年。
牛顿是遗腹子, 又是早产儿, 先天不足, 出生时体重只有3磅, 差点夭折。他两岁时母亲改嫁, 靠外祖母抚养。牛顿小学时期, 体弱多病, 性格腼腆, 有些迟钝, 学习成绩不佳。但他意志坚强, 有不服输的劲头。据说, 一次班上功课第一的“小霸王”欺侮他, 踢了他的肚子一脚。牛顿被迫鼓起勇气与他较量, 同时暗下决心在功课上一定要超过小霸王。他告诫自己说:“无论做什么事情, 只要肯努力, 是没有不成功的。”经过刻苦努力, 牛顿超过了小霸王, 一跃而成为全班第一。
牛顿12岁进金格斯中学上学。那时他喜欢自己设计风筝、风车、日规等玩意。他制作的一架精巧的风车, 别出心裁, 内放老鼠一只, 名曰“老鼠开磨坊”,连大人看了都赞不绝口。
1656年牛顿继父去世, 母亲让牛顿停学务农, 但他学习入迷, 经常因看书思考而误活。在舅舅的关怀下,1661年, 他进入剑桥大学三一学院学习, 得到著名数学家巴罗的赏识和指导。他先后钻研了开普勒的《光学》、欧几里得的《几何学原本》等名著。1665年大学毕业, 成绩平平。这年夏天伦敦发生鼠疫, 牛顿暂时离开剑桥, 回到伍耳索普乡下待了18个月。这18个月竟为牛顿一生科学的重大发现奠定了坚实的基础。1667年牛顿返回剑桥大学, 进三一学院攻读研究生,1668年获得硕士学位。次年巴罗教授主动让贤, 并推荐牛顿继任“卢卡斯自然科学讲座”的数学教授。时年牛顿27岁, 从此在剑桥一待30年,1672年牛顿入选为英国皇家学会会员；1689年当选为英国国会议员；1696年出任皇家造币厂厂长；1703年当选为皇家学会会长；1705年英国女王加封牛顿为艾萨克爵士。
牛顿是17世纪最伟大的科学巨匠。他的成就遍及物理学、数学、天体力学的各个领域。牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万有引力定律, 综合并表述了经典力学的3个基本定
律——惯性定律、力与加速度成正比的定律、作用力和反作用力定律；引入了质量、动量、力、加速度、向心力等基本概念, 从而建立了经典力学的公理体系, 完成了物理学发展史上的第一次大综合, 建立了自然科学发展史上的里程牌。其重要标志是他于1687年所发表的《自然哲学的数学原理》这一巨著。
在光学上, 他做了用棱镜把白光分解为七色光(色散) 的实验研究；发现了色差；研究了光的干涉和衍射现象, 发现了牛顿环；制造了以凹面反射镜替代透镜的“牛顿望远镜”。1704年出版了他的《光学》专著, 阐述了自己的光学研究的成果。
在数学上, 牛顿与德国莱布尼兹各自独立创建了“微积分学”；他还建立了牛顿二项式定理。牛顿在声学、热学、流体力学等方面也有不少研究成果和贡献。
牛顿的一生遇到不少争论和麻烦。例如, 关于万有引力发现权等问题, 胡克与他争辩不休, 差点影响了《原理》的出版；关于微积分发明权的问题, 与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止, 给内向的牛顿带来极大的痛苦。40岁以后, 他把兴趣转向政治、化学(碱金属变成黄金) 、神学问题, 写了近200万言的著作, 毫无价值。常言道“人无完人, 金无足赤”,牛顿也是如此。但是牛顿终归是伟大的牛顿, 他的科学贡献将永载史册。
1727年3月31日, 牛顿因肾结石症, 医治无效, 在伦敦去世, 终年86岁。他死后被安葬在威斯敏斯特大教堂之内, 与英国的先贤们安葬在一起。后人为纪念他, 将力的单位定名为牛顿。英国著名诗人A•波普为他写了一个碑铭, 镶嵌在牛顿出生的房屋的墙壁上。
“道法自然, 久藏玄冥；天降牛顿, 万物生明。”
关于理想实验及其在科学研究中的作用
所谓“理想实验”，又叫“假想实验”“抽象的实验”或“思想上的实验”，它是人们在思想塑
造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法.
“理想实验”虽然也叫做“实验”，但它同真实的科学实验是有原则区别的，真正的科学实验是一种实践的活动，而“理想实验”则是一种思维的活动，前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验，后者则是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”.
但是，“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想. 首先，理想实验是以实践为基础的，所谓的理想实验，就是在真实的科学实验基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾. 对实际过程作出更深入一层的抽象分析；其次，理想实验的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的.
在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用，作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑关系，并由此得出重要的结论，例如：作为经典力学基础的惯性定律，就是“理想实验”的一个重结论，这个结论不是直接从实验中得出的. 伽利略曾注意到，当一个球从一个斜面上滚下而又滚上第二个斜面时，球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面开始滚下时的高度几乎相等. 伽利略断定高度上的这一微小差别是由于摩擦而产生的，如能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等，然后，他推想说：在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜度多么小，球在第二个斜面上总是达到相同的高度. 最后，如果第二个斜面的倾斜度完全消除了，那么球从第一个斜面滚下来之后，将以恒定的速度在无限长的平面上永远不停地运动下去，这个实验是无法实现的，因为永远也无法将摩擦完全除掉，所以，这正是一个“理想实验”.但是伽利略因此而得到的结论，打破了亚里士多德以来两千多年间关于“受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止”这一类的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础后来，这个结论被牛顿总结为运动第一定律，即惯性定律.