学生实验教案教学设计

教学课题

所用教材

牛顿第一定律

教材名称：

物理必修一

第

一

册，第

四

章

1 节

68-70 页

出

版

社：

人民教育出版社

1、知识与技能

⑴体会伽利略的理想实验思想。

⑵理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。

⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。

⑷能够运动惯性定律解释生活的一些现象

2、过程与方法

教学目标

⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。

⑵理解理想实验是科学研究的重要方法。

3、情感态度与价值观

⑴通过运动和力的关系的历史探究过程，使学生体会规律的形成都有一个从感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变的过程。

⑵通过理想斜面的教学，体会理想实验的魅力。

1、回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；

教学重点

2、对惯性的理解——惯性和质量的关系。

1、力和运动的关系；

2、惯性和质量的关系。

1课时（45min）

教学难点

课时安排

教学方法

教学用具

多媒体、钢球、乒乓球、线

讲授法、实验探究法、启发——引导法。

教

学

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程

及

内

容

【新课引入】

同学们，我们刚开过运动会，假如一个正在冲刺的百米跑运动员，突然绊了一下脚，你想想这个时候他摔倒是往前倒还是往后倒？假如一个在悠闲散步的人突然踩了一块西瓜皮，他又是往前倒还是往后倒呢？

生：

师：那么物体做各种运动的原因到底是什么？（举例）

【新课教学】

一、力与运动的关系

在人类历史的长河中，运动和力如影随形，总是和人们的生活、生产密切相关。最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。他根据生活生产经验猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。

讲解：亚里士多德的运动观。

他把运动归结为两种情况，一种是自然运动，他认为物体的运动“趋向于自己特有的空间”，重则下降，轻者上升。一种是受迫运动，在《物理学》中，他说：“凡运动着的事物必然都有推动者在推动着它前进”。

师：根据这些生活现象，亚里士多德认为——力是维持物体运动的原因。

师：他的观点对吗？能举一个生活中的例子来说明吗？

生:不对（初中学过）。踢足球的例子，足球飞出去了，脚没有力的作用球还在继续运动。

师：一直到了公元17世纪，一位年轻的学者伽利略才开始否定亚里士多德的观点。

伽利略质疑：难道物体停止是由于没有受到力的作用吗？

当球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。实际观察的结果是：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。

①现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。

按照亚里士多德的观点，球停下来是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一现象出发，对亚里士多德的观点提出质疑。

②质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？

设问：球停下来的原因是什么呢？

在伽利略之前，人们还没有意识到摩擦力这种无形的力，伽利略是第一个意识到摩擦力的人。

他改变了水平面的粗糙程度，发现：水平面越光滑，球滚得越远。于是，他推断这是摩擦阻力作用的结果。

结论：滚动的球停下来，是摩擦阻力作用的结果。

③假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？

④猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。

过渡：伽利略设计了一个双斜面实验。

实验探究，得出结论

（1）双斜面实验

左斜面固定，右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处由静止释放。

①固定右斜面，改变小球所受的摩擦，观察小球上升的最大高度怎样变化。重复一次。

思考：

1．小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的最大高度之间有什么关系？

2．摩擦阻力的大小与释放点到上升的最高点的高度差是什么关系？

3．如果没有摩擦，小球会上升到多高的地方？

②减小右斜面倾角，观察小球沿斜面运动的最远距离怎样变化。重复一次。

思考：

1．减小右斜面倾角，小球沿斜面运动的最远距离如何变化？

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程

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2．如果没有摩擦，减小右斜面倾角，沿斜面滚动的最远距离怎样变化？小球将上升到多高的地方？

③将右斜面放平，释放小球，观察小球的运动。

思考：

1．如果水平木板足够长，小球会停下来吗？

2．如果没有摩擦，水平木板足够长，小球将滚到哪里去呢？

【实验演示】

1、

在轨道上铺上毛巾，小球滚下

2、

轨道上什么都不放，小球滚下

3、

降低小球另一侧斜面的高度，小球滚下

4、

将小球另一侧斜面放成水平，小球滚下

讲解：让小球沿一个斜面由静止向下运动，小球将沿另一个斜面向上运动。如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。

如果第二个斜面的倾角减小，小球在这个斜面上达到原来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，小球再也达不到原来的高度，而将沿着水平面以恒定的速度持续运动下去。

师：由此我们得到什么样的结论？

结论：

伽利略的观点：在水平面上的物体，假设没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度永远的运动下去，即物体的运动不需要力来维持。

笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。他还认为，这应该是一个原理，它是人类整个自然观的基石。

思考：比较笛卡尔越伽利略观点的异同。

伽利略的思想方法与意义：

1）、用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。

2）、第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位。

3）、揭示了力不是维持物体运动的原因。

二、牛顿第一定律

师：牛顿“站在巨人们的肩膀上”，进行了科学史上第一次伟大的综合，一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。

对牛顿第一定律的理解：

牛顿不是简单地把前人的研究成果移植为自己的定律。他把定律提高到第一公理的地位。

思考：牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的？

1、牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，它说明力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通过实验验证呢？

2、不能。牛顿第一定律描述的是一种理想化状态，因为不存在不受外力作用的物体，因此它是在一些理想实验的基础上经科学推理做出的结论，通常人们看到的静止或匀速直线运动状态，实际上是物体受到平衡力作用的结果，在理解牛顿第一定律时不能把“不受外力”简单的等同于“合力”为零。

思考：定律中还论述了什么呢？

3、牛顿第一定律还揭示了一切物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，即一切物体都具有惯性，因此牛顿第一定律又叫做惯性定律。

师：生活中，比如我们坐在公共汽车上，汽车突然刹车我们人会向前倾倒，大家都知道这是由于惯性的原因，那么什么是惯性呢？来给惯性下一个定义。

三、惯性和质量

1、惯性的定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。

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程

及

内

容

2、对惯性的理解：

通过初中学习我们可以知道

1）、普遍性：一切物体都觉有惯性，惯性是物体的固有属性。

思考：做变速运动的物体有惯性吗？力是改变惯性的原因吗？

2）、无关性：惯性的大小与其他因素如受力情况、运动情况无关。

讲解：当物体不受外力或者受到的合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变，原来静止的物体依然静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动；当物体受到的外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，惯性越大，他的运动状态越难改变。

思考:惯性的大小由什么决定呢？惯性的大小又意味着什么呢？

3）、唯一性：质量是惯性的唯一量度。

设计实验，说明质量是惯性的唯一量度。质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。

3、对质量的理解：

1）从物质的角度理解，质量是物体所含物质的多少；

2）从惯性的角度理解，质量是决定物质惯性大小的唯一因素。

四、定律应用

生活中有哪些实例和惯性有关？举例说明。

1、

铁锹扬沙

2、

亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河

3、

车上装安全带的原因。

课外探究：有人说刘谦的螺丝魔术颠覆了牛顿第一定律：不给螺帽力的作用，螺帽也能运动起来。

五、课后思考

1、

力是改变物体运动状态的原因，物体运动状态的改变说明物体有加速度，也就是说力是产生加速度的原因。

2、

质量是惯性大小的量度。

外力改变物体的运动状态，因为物体有质量有惯性，它就抵抗运动状态的改变，那么加速度、质量和力到底有说明定量的关系呢？

作业：

第四章

牛顿运动定律

§1 牛顿第一定律

板

书

设

计

1、亚里士多德——提出问题

2、伽利略——科学研究

3、笛卡尔——补充

4、牛顿——总结归纳