牛顿第一定律牛顿第一定律2章节

牛顿第一定律,超越时空的对话,笛卡尔,爱因斯坦,法国哲学家、数学家、物理学家及自然科学家,意大利物理学家和天文学家,科学革命的先驱。,世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家。,英国数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。,德国物理学家，现代物理学的开创者和奠基人,中国物理爱好者,我经过观察发现，凡运动着的事物必然都有推动者在推着它运动。比如，我们推桌上的物体，如果不推了物体就会停止。,如果物体是一个推一个，那么推的物体又需要别的物体推他，追溯上去，岂不是有无限个物体了。,亚里士多德,不应该有无限个物体，肯定存在着第一推动者。,我认为这是一种超自然的神力。,那么这个第一推动者在哪？,就算存在这个神力，可是我还发现许多物体不需要推动就在运动。如天体就在不停地运动，那又是谁在推动它们呢？,运动的天体是不需要外力去推动的，因为因为它们的“自然本性”是运动的，而地球上的物体和地球一样它们的“自然本性”是静止。,可是，应该是地球绕太阳运转吧！,应该是太阳在绕地球运转，地球是静止的。,桌面上的物体会停下来并不是物体的“自然本性”在起作用，而是因为接触面不光滑。,那您这个观点的依据在哪呢？,我们来看这样一个“对接斜面”的实验，在斜面完全光滑，物体沿斜面下滑会越来越快，沿斜面上滑会越来越慢，物体停在第二个斜面上的时候刚好会达到原来的高度。,如果第二个斜面水平，那物体将永远不会达到这个高度，也就永远运动下去了。,所以，物体的运动不需要力维持。如果接触面光滑，物体将永远运动下去。 补充一点，在这个实验中，斜面要光滑如镜，用坚硬材料制成。小球是滚圆的球（完全球体），用又硬又重的材料制成。并且没有空气阻力。,可是，伽利略先生，实验中的条件在现实中好像无法满足，那您的实验是在哪做的？,在我脑袋里做的。,似乎有些不太明白。,其实我这个实验不是真实的实验，而是理论思维的一种方式，是一种按真实实验特点在头脑中进行严密逻辑推理的过程。,原来是这样，还可以用另外一种理想实验得到你的观点。先看一段录相。,假如木板完全光滑且无限长，那小车会永远运动下去。,这也是一种理想实验。,爱因斯坦,关于理想实验，大家可能已经知道相对论了吧。相对论中有一个结论就是：在地面上观察到两件同时发生的事，在行驶的车上看就不一定是同时发生的。,那能举个例子说明吗？,一辆列车以很快的速度自西向东开，在地面上的人看到西方和东方同时出现闪电。光的传播是需要时间的，在列车上的人应该是先看到东方的闪电。,西,东,是的，这个实验在现实中也是没法实现的，但得出了一个很合理的结论。,据我所知，海森堡在量子力学中也用了“理想实验”,海森堡的观点是：高速运动的电子是会通过晶体。,对于高速运动的电子，如果想让电子不通过晶体，首先就必须做到把所有原子之间的空隙都给堵死实际上这是做不到的,爱因斯坦,量子力学？上帝不喜欢掷骰子。,我们再回到刚才的话题上来吧！,伽利略先生，如果物体永远运动下去的话，那物体是不是最终会离开地球？,当然不会，物体会绕地球表面做匀速率的运动。,这样说，您的理论是不是只适用于地球上的物体呢？,对于地球之外的物体，我暂时还没有考虑。,如果你的理论只适用于地球上的物体的话，那您的理论就不具有普遍性了。,笛卡尔,听听我的看法吧！ 如果物体处在运动之中，那么，如果没有其他原因作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既不停止也不偏离原来的方向。,通过您刚才的话我知道了运动的物体是有一种保持其运动状态的特性。那么静止的物体呢？,笛卡尔,其实静止也是一种特殊的运动方式，也就是速度为零的运动。当然物体也会具有保持静止状态的特性了。,也就是说，如果没有其他原因作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，或者是继续静止。那么您所说的这个“其它原因”是指什么呢？,还是我来回答这个问题吧！这个“其它原因”就是外力。我的观点是：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。,可是我还有点疑问。请看图，球和车之间是光滑的，人和车是固定的。车从静止向右开，人就会观察到球在向自己运动，那么是什么力使它改变静止这种状态的。,小球的运动状态改变并不是因为受力了。是选取的参考系有问题。,难道不能以车为参考系研究小球的运动吗？,不能，因为车是有加速度的，有加速度的参考系我们叫做非惯性参考系，我的理论是不适用于非惯性参考系的。,没有加速度的参考系叫做惯性参考系，我的理论在惯性参考系里是成立的。比如地面就是惯性参考系。,可是地球在公转也在自转，说明地球也是有加速度的。地球怎么能是惯性参考系呢？,可以把太阳做为惯性参考系。,可是太阳也在绕银河系的中心银核运转。,那就以银河系的中心为参考系。,可是我们也不能确保银河系的中心就一定没加速度，那么这个惯性参考系在哪找到呢？,肯定可以找到这样一个参考系的，它永远是不动的，是绝对的惯性参考系。,爱因斯坦,没有绝对的惯性参考系，但存在近似参考系，离其他物体越远越接近惯性参考系。太阳距其他恒星很远，因此是精确度甚高的惯性系银河系距其他河外星系更远，因此是精确度极高的惯性系,也就是说很多时候如果我们以太阳为惯性参考系那就足够可以解决问题了？,爱因斯坦,是的。,在研究地面上物体在短暂时间内的运动的时候可以把地球看成是惯性参考系因为在短时间内可以近似将地球看为对太阳匀速直线运动,我再补充一点，“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”,爱因斯坦,基本上有一个满意的结论了，那我们的谈话就到这里吧！,凡运动着的事物必然都有推动者在推着它运动,物体的运动不需要力维持。如果接触面光滑，物体将永远运动下去。,如果物体处在运动之中，那么，如果没有其他原因作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既不停止也不偏离原来的方向。,他们的观点：,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。,力是改变物体运动状态的原因,用速度描述物体的运动状态,也可以说力是改变物体速度的原因,力是产生加速的原因,物体有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质,惯性,惯性的大小与什么因素有关呢？,只与质量有关，质量是惯性的唯一量度惯性是物体的固有属性，与外界因素无关,问题探究,惯性是物体不受力下保持静止或匀速直线运动的特性,外力大则惯性小，外力小则惯性大,辨析：大量实验结果充分表明，物体的惯性大小与外力无关, 物体速度越大，则惯性越大,辨析：经典力学中认为m惯与v无关,高速运动的火车急刹车后仍有巨大的惯力,辨析：是物体具有惯性的表现，而不是“力”,辨析：不能将惯性概念只局限于“不受力”条件之下因为物体在受力下也有惯性,牛顿第一定律能用实验验证吗？,答：不能用实验直接验证，因为不受力的实验只能是理想实验， “不受力”的条件真实实验不能满足，只能靠思维的逻辑推理,说明：任何受力趋于零的真实实验也不能直接验证第一定律如气垫导轨实验,牛顿第一定律的适用范围？,答：在惯性系适用,说明：绝对的惯性系是不存在的，在精确度要求不高，时间比较短的情况下，可认为地面是惯性参考系,答：由于逻辑思维中可能出现差错，因此理想实验的结论可能会出现错误，必须由真实实验检验,理想实验得出的结论一定是可靠的吗？,总结反思： （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）牛顿第一定律的适用范围。,