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课件网) 第四章 牛顿运动定律 第一节 牛顿第一定律 我们在第一章引入了描述运动的一些概念，并没有对物体为什么会做形式多样的运动做深入的探讨，要讨论这个问题，必须进一步思考运动和力的关系，本节我们将从历史的角度，沿着科学家们思考的足迹，展示科学家们对运动原因的探索，从中领会科学方法和科学思想，体会科学家们对人类的贡献和正确思想的来之不易。 亚里士多德 运动和运动原因一直是人类探求的课题。两千多年前，亚里士多德认为，有力作用在物体上，物体才运动；撤掉力，运动就停止。维持物体运动需要力。在近两千年的时间里，亚里士多德的这种观点一直是主流思想。亚里士多德的观点有事实依据吗？我们不妨演示生活中一个常见的现象：箱子原来静止在粗糙的水平面上，当人用力推时，箱子被推动：手松开后，箱子停下来。生活中类似的现象还有很多。长期以来，人们从经验出发，认为要使一个物体运动，必须推或拉。停止推拉，物体也就很快停止运动。这和两千多年前亚里士多德基于观察和直觉得出的结论是一致的。 亚里士多德的观点 亚里士多德是古希腊哲学的集大成者，他一生勤奋治学，写下了大量的著作，被誉为“百科全书式的哲学家”。同时，他还是许多学科的创始人，如伦理学、政治学、逻辑学等，他的思想对人类产生了深远的影响，对科学进步做出了贡献，恩格斯称他为“最博学的人”。但是，在力与运动的关系方面，他结合生活经验所下的结论只是一种表面现象，真正的原因有待进一步探究。 伽利略的探索 在生活中，我们也看到这样的现象：一辆小车静止在水平面上，当用力推它，小车运动起来；当停止推它，小车并没有马上停下来，而是运动一段距离后才停下来。 伽利略根据上述现象，认为一个运动物体的自然倾向是继续运动，并不需要力来维持这个运动。运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦力的阻碍作用。如果没有摩擦力，那么物体会怎样运动呢？ 伽利略 伽利略曾这样评价亚里士多德:“老实说，我赞成看亚里士多德的著作，并精心进行研究。我只是责备那些把自己完全沦为亚里士多德奴隶的人。” 伽利略推断物体将处于静止或以恒定的速度一直运动下去。接着，伽利略通过理想斜面实验进行推理论证。 伽利略的理想斜面实验 如图所示，让小球从斜面 AB 的某一高度由静止释放，小球将滚上另一个斜面 BC。 斜面越光滑，小球上升的高度越接近原来的高度；如果没有摩擦力这个小球将达到与原来同样的高度。 如果减小斜面的倾角，小球仍会达到同一高度，但要通过更长的路程。如果继续减小斜面的倾角，小球经过的路程就会越来越长，但最终仍能到达原来的高度。如果斜面变成水平面，小球将无法达到原来的高度，只能以恒定的速度一直运动下去。 伽利略利用这个理想斜面实验，从实验结果出发，应用科学推理的方法，得出了“物体的运动不需要力来维持”的结论，从而否定了维持近两千年的亚里士多德的观点，我们知道，伽利略斜面实验是理想实验，并非真实的实验，这是伽利略凭空想象出来的吗？科学研究中的任何想象均是基于现实的，不可能凭空想象，那么伽利略当时依据的事实是什么呢？ 观察与思考 如图1所示是伽利略针和单摆实验装置示意图。将一单摆上端固定，摆球拉向一边，由静止释放小球，小球会摆动到另一边，用水平尺子标记其高度。 图1 伽利略针和单摆实验装置 图2 伽利略针和单摆实验过程示意图 (1) 如图2所示是伽利略针和单摆实验过程示意图。将单摆悬挂在一定点O处，将小球拉到左边 A 处，与尺子同高度的地方，从静止释放小球，可以观察到什么现象 小球运动到右边，能达到同等高度的位置吗 (2) 在小球悬点O的正下方O1处固定一根针，当球由左边 A 处往右边摆动 ... ...
