师：同学们，大家好，欢迎进入物理课堂。今天我们来学习第七章力与运动中关于力和运动之间关系的研究。在科学发展史上，有许多杰出的物理学家，其中最准确揭示力和运动关系的，是伟大的物理学家牛顿。那么牛顿告诉了我们什么呢？让我们一起进入第一节科学探究牛顿第一定律的学习。
首先，请同学们了解本节课的学习目标。接下来，请同学们观察并思考以下两个现象：第一，对静止的木箱施加一个水平方向的推力，木箱就会在水平方向运动起来；当撤去推力，木箱就停了下来。第二，用铁锤敲击铁钉，铁钉就会下陷陷入木板；停止敲击，铁钉就不再下陷。生活中类似的事例很多，比如马拉车，马对车施加拉力，车就运动起来；马撤去拉力，车就停了下来。
由这些现象，很容易得出这样的结论：要让静止的物体运动起来，就必须给它施加一定的力；要维持物体的运动，就要不停地对物体施加力。这个结论，最早是古希腊伟大的哲学家亚里士多德提出的。亚里士多德认为，自然界中一切物体的本性都是静止的，要让静止的物体运动起来，就必须给它施加一定的力，不受力而能一直运动的物体是不存在的。因为亚里士多德在当时被誉为最博学的哲学家，所以他提出这个观点后，人们深信不疑，而且生活中确实有很多现象能证明他的观点，这种观点影响了人类长达1800多年。
直到17世纪，出现了伟大的人物——伽利略。他发现生活中有许多事例并不像亚里士多德所说的那样，比如踢出去的足球，能在草地上继续向前运动，并没有力来维持。足球最终停下来，是因为地面对它有摩擦阻力。如果地面对它没有阻力，足球应该可以一直运动下去。
于是，伽利略提出观点：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了摩擦阻力的作用。基于这种想法，伽利略还设计了一个巧妙的理想实验。这是怎样的实验呢？我们一起来看。
在这个图中，伽利略认为小球从左侧斜面向下运动时，无论右侧斜面坡度如何，小球都能到达一定高度。当所有摩擦阻力都忽略不计时，小球在右侧可以达到和左侧同样的高度。从图中可以看出，当右侧斜面坡度降低，小球为了达到同样高度，将在斜面上运行更长时间，运行距离也更长。如果把右侧斜面变成水平面，小球还想达到同样高度，但永远无法达到，于是就会永远运动下去。这就是著名的伽利略理想实验。为什么说是理想实验呢？因为在整个设计过程中，我们把摩擦阻力都忽略不计了。同学们都知道，生活中找不到没有摩擦力的物体，所以只能找一些摩擦阻力特别小的物体表面来模拟伽利略的理想实验。我们一起来观看一下。
现在来做一个实验，用相互对接的两个很光滑的斜面，从左边斜面释放一个小钢球。小钢球滚下时加速，上升时减速，小球可滑上另一个斜面几乎相同的高度。减小斜面的倾角，从相同高度滚下的小球在另一个斜面上仍能到达同一高度，但它滚的路程会长些。想象一下，若斜面足够长、足够光滑，并且把斜面的倾角减为零，滚动的小钢球为了在右边的斜面到达等高处，就会一直滚下去。可见，小球在光滑的水平面上运动时不需要力的作用。因此可以得出结论：不受力的物体总是保持原来的运动状态，这就是著名的伽利略理想实验，它是牛顿第一定律的实验基础。
这样，关于力和运动的关系就出现了两个截然不同的观点：一是亚里士多德，认为物体的运动需要力来维持；二是伽利略，认为物体的运动不需要力来维持。那么到底谁的观点正确呢？运动的物体如果不受其他物体的作用，到底会不会一直运动下去呢？接下来就让我们一起探究。
带着这个问题，要知道运动的物体不受其他物体的阻力作用会不会一直运动下去，首先要明白阻力对物体的运动到底有什么影响。所以我们的研究主题变成了阻力对运动物体的影响，研究出阻力对物体运动的影响，这个问题也就解决了。接下来我们共同设计实验，请同学们带着这样两个问题思考。
第一，如何让物体运动起来？因为我们的实验是研究阻力对物体运动的影响，所以需要一个运动的物体。假如研究对象是小车，怎样让小车运动起来呢？肯定有同学会说，可以用手推小车，没错，用手推动小车能让它运动起来。还有没有其他方法呢？可不可以像伽利略那样，把小车先放在斜面上，让小车从斜面上滑下来，到达水平面时得到一个运动的小车呢？当然可以。这两种方法比较，哪一种更好呢？第二种更好。为什么第一种不好呢？用手推小车时，很难保证每次推小车的力都相同，也很难保证每次小车运动的速度相同。所以我们采取第二种方法，让小车每次都从斜面顶端由静止滑下，到达水平面时就获得了一个运动的小车，而且每次小车到达水平面时速度都相同，这样就解决了第一个问题。
那接下来如何解决第二个问题呢？如何改变小车受到的阻力呢？这让我想到了上个学期学习的探究滑动摩擦力的实验，我们可以改变水平面的粗糙程度，从而改变小车所受到的摩擦阻力。于是在实验时，可以在水平面上铺上毛巾、棉布等粗糙程度不同的物体，这样就解决了第二个问题。
问题都解决好了，就可以进行实验啦。首先在桌面上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止开始滑下，记下小车到达的位置。接着在桌面上铺上棉布，依然让小车从斜面顶端由静止滑下，记下小车到达的位置。然后依然让小车从斜面顶端由静止滑下，记下小车在木板上到达的位置。
由刚才的实验可以得到这样的证据：每次小车都从斜面的同一位置由静止状态开始滑下，在不同的平面上，它滑行的距离不同。在毛巾面上滑动时，受到的摩擦阻力最大，滑行距离较短；在棉布上滑行时，受到的摩擦力较小，滑行距离较长；在木板上滑动时，所受摩擦阻力最小，滑行距离最长。这样就可以得出结论：其他条件相同时，平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车前进的距离就越长。