师：上课，同学们好！在请坐之前，我们已经学习了运动学和力学，那运动和力之间有什么样的关系呢？我们把力和运动之间的关系视为动力学。今天，我们就一起来探讨运动和力关系的第一节内容——牛顿第一定律。同学们请看，这里有一颗大球，它可不是定海神针，而是“定楼神球”。这颗大球悬挂在台北101大楼的顶部，重达660吨。它的作用是抵抗台风。我们知道，当地面上风速为3厘米每秒的时候，高楼楼顶的风速有可能已经达到30米每秒。那么，这个大球到底利用什么原理，能让这栋大楼在台风天气依然屹立不倒呢？要想知道它的原理，我们就得研究一下运动的原因是什么。而这个问题，早在几千年前就有人开始研究了。同学们阅读一下课本，看看科学家们取得了哪些探究成果。
（同学们阅读完课本）
师：好，同学们已经阅读完了。大家看，我这里有一个黑板擦，它静止在桌面上，我推它，它就运动，我不推它，它就停在某个位置。最早观察到这个现象的是古希腊的圣贤亚里士多德，他观察了大量类似的生活情境，得出物体的运动需要力来维持的观点，他认为力是维持物体运动的原因。这个观点非常符合人们的日常生活经验，再加上一些历史原因，所以一直被认可了2000多年。而最早对这个观点提出质疑的，是400多年前的伽利略。他认为力不是维持物体运动的原因，他的依据是什么呢？因为他观察到一些物体在撤去推力之后，还会向前运动一段距离才停止。比如像我推这个黑板擦，我的力撤掉后，它还向前运动了一段距离才停下。下面，我们就一起来跟随伽利略的脚步，重温一下他的探究过程。传说伽利略在利用斜面缓冲重力，做重物、轻物下落快慢的实验时，为了避免总是去捡球，所以设计了斜面。我们可以观察到，小球沿斜面向下运动的时候，速度越来越快；沿斜面向上运动的时候，小球的速度越来越慢。他由此推断，如果小球沿水平面运动，它的速度应该会不增不减。他非常自信地将这一推断写在他的著作《关于两门新科学的对话》中，同学们有兴趣也可以去阅读一下。然而实际情况却是，即使小球沿水平面滚动，它的速度还是会越来越慢，最终停下。这是因为什么呢？是摩擦。伽利略也是这样认为的。他猜想，如果没有摩擦作用的影响，那么在水平面上运动的物体将会一直运动下去。有了这样一个猜想，他要做什么呢？做实验，因为实验才是检验真理的唯一标准。于是，他想到了一个办法。我们看，沿等高线，用一个尺子当做等高线，沿尺子的一端释放小球，小球是不是总能滚到另一端等高线的位置？是的。那就想，如果考虑到摩擦，我们是不是就可以做一个实验来证明摩擦对运动确实存在着影响呢？确实可以。伽利略设计了一个斜面演示器。这是一个有两条等高线的装置，便于观察小球从一端释放后，能不能到达另一端等高的位置。然后这里有一条连接在一起的矩形轨道，这样球就可以在里面滚动，这边是可以调节高度的，能把释放高度调低一点，另外一端是固定的，不能调节高度。等会我们就利用这个仪器来验证一下摩擦对运动确实存在着影响。同学们一起来看一下，注意观察小球在对接斜面上的运动情况。这是安装有布条的轨道，摩擦相对较大。从最高的一处等高线处静止释放，发现小球上升的高度比释放高度降低了非常多，连第二条等高线都没有达到。然后换成安装有塑料条的轨道，发现阻力较大，小球释放后上升高度降低得比较多，到达了第二条等高线位置。这个是没有安装任何材料的近似光滑轨道，发现小球运动到了几乎原高度，对吧？通过这三次布条、塑料条和几乎光滑轨道高度差的变化，可以发现摩擦越大，小球上升的高度越小。也就是说，如果这个轨道是光滑的，它总能够运动到等高的位置，这就证明了摩擦对运动确实存在着影响。假设这个轨道是光滑的，小球总能运动到等高的位置，然后又该怎么实验呢？请同学们阅读课本，看看伽利略是怎么设计后续实验的。
（同学们阅读得差不多了）
师：好，我们一起来重温一下伽利略的理想斜面实验。减小一侧的倾角，发现小球几乎上升到等高度位置，比较这两次的运动距离，发现倾角变小的时候，小球运动的距离变长了，但是高度还是没有变化。这小球好像有记忆功能一样，总是要到达原高度。那如果我将轨道一侧变为平角，小球将会运动到哪里？我们发现，角度越小，小球跑得越远，但是仍然想要到达等高的位置。继续减小这个倾角，小球还是想要到等高的位置，但它到不了，可它会为此一直运动下去。所以，如果平面光滑，小球将会在水平面上一直运动下去。这就是现代人所做的伽利略斜面实验的频闪照片，大家可以观察到，最后一行每两个频闪照片之间小球的间隔是相同的，说明它在做匀速直线运动，会一直滚动下去。这个实验是不是证明了伽利略的猜想是正确的？如果没有摩擦作用的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去，这也就说明了力不是维持物体运动的原因，从而推翻了亚里士多德长达2000多年的思想统治。伽利略之所以能够超越前人的认识，根本原因是他利用了实验事实和逻辑推理结合的科学研究方法，透过现象抓住了事物的本质。爱因斯坦对伽利略的这个发现以及他所应用的科学推理方法，也就是实验事实加逻辑推理的科学推理方法，评价非常高，说它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。在伽利略之后，笛卡尔也对这个问题进行了研究。笛卡尔和伽利略是同一时代法国著名的物理学家、数学家，他强调物体将以同一速度沿同一直线继续运动，并且指出这应该作为一个原理来确定。是谁实现了他的这个愿望呢？是牛顿。那我们就一起来看一下伟大的牛顿第一定律。牛顿将物体间复杂多样的相互作用抽象为力这样一个概念，并站在巨人的肩膀上，对力和运动的问题进行了全面的阐述。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。这说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，后半句话就印证了伽利略的观点。其实，这个观点在中国古代也有记载，历史资料显示，在春秋战国的《考工记》和《墨经》中分别有两句记载。首先“马力既竭，辀犹能一取焉”，有没有同学知道这是什么意思？