1. 牛顿第一定律优质教案设计

3.1

牛顿第一定律

教学目标

知识与技能

1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。

2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。

3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．

过程与方法

1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分

析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．

2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．

3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。

情感、态度与价值观

1、利用一些简单的器材，比如：小球、木块、毛巾、玻璃板等，来对比研究力与物体运动的关系，现象明显，而且更容易推理。

2、培养科学研究问题的态度。

3、利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题。

4、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言，并学以致用。

教学重点

1、理解力和运动的关系。

2、理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。

教学难点

惯性与质量的关系。

教学方法

1、对比实验、自主探索、合理推理。

2、利用生活中的实例，理解惯性与质量的关系，贴近生活更易理解。

教学用具：

多媒体、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块等。

教学过程

（一）引入新课

本书的第一章和第二章属于力学中的运动学，运动学只研究如何描述物体的运动和研究物体怎样运动，如自由落体运动，运动学研究的结果是，我们知道自由落体运动是匀变

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速直线运动，求h，v，t，但自由落体为什么是匀加速而不是匀速呢？通常的运动物体为什么这种样运动而不那样运动呢？运动学回答不了这样的问题，要搞清楚这类问题，需进一步研究运动和力的关系，在力学中研究运动和力的关系的理论称为动力学。

根据动力学知识，可以根据物体的受力情况确定运动情况，或根据物体的运动情况推知其受力情况——只有懂得了动力学的知识，才能创造条件来控制物体的运动。（例如，运动学只是使我们能够描述天体是怎样运动的，动力学则使我们能够把人造卫星和宇宙飞船送上太空，使人类登上月球，甚至奔向火星……）

动力学的基础是牛顿三条定律——第一节课我们来学习牛顿第一定律。

（二）进行新课

一、三个观点

问题1：一个运动的物体撤去外力后还能运动吗？

现象：人推车走，不推车停

实验1：桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。

分析：力推物动，力撤物停。由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动——这是两千多年前亚里士多德说的，不是我说的。

1、亚里士多德观点：力是维持物体运动的原因（有力才运动，无力就停止）

问题：这个观点正确吗？事实果真是这样吗？物体的运动是不是一定需要力？ 实验2：撤去毛巾，让小车在桌面上，推一下小车，不立即停下来，小车运动一段才停下来。（力撤物不停。）

问题：刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出在哪呢？

讨论：比如，自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离；溜冰；冰面上踢出去的冰块。等等。通过举例进一步理解物体的运动不需要力来维持。

引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理，如果接触面非常光滑没有摩擦，那小球会怎样？

用小球做对比实验：

a、使斜槽和桌面吻合，让小球从斜槽上滚下，标出滚动距离。b、在桌面上放玻璃板，使斜槽和玻璃板吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

分析：对比发现，接触面越光滑，滚动距离越远。并总结得出：小球运动停下来的原因是摩擦力，如果接触面非常光滑小球会永不停止。

（1、对比实验，找出问题的本质．从而理解物体的运动和力的关系．2、在对比实验的基础上进行合理的逻辑推理．）

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在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（并板书）

——物体的运动是不需要力来维持的。

问题2：通常力撤物停的原因是什么呢？能否说明物体不受力就不能运动呢？

——力撤物停的原因，不是因为不受力而是因为受到摩擦力。正是由于外力的的作用才会停下来的，如果没有摩擦力等外力的作用，运动的物体会一直运动下去。

最早发现这一问题的科学家是伽利略。

2、伽利略的观点：物体不受力时，运动的物体一直作匀速直线运动。

问题：伽利略是怎么研究这个问题的呢？

（对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑（包括数学）得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广。）

伽利略注意到现象：当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动是，它的速度减小。

猜想：当小球沿水平面滚动时，它的速度应试不增不减。

实际上他发现：球越来越慢，最终会停下来。伽利略认为，这是由于摩擦阻力的缘故，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便会滚动得越远。于是他推断：若没有摩擦阻力。球将永远滚下去。伽利略为了说明他的思想，设计了一个实验：

介绍伽利略的理想实验：

（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。

（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到同一高度，但滚动距离就会越远。

（3）继续减小第二个斜面的倾角，小球达到同一高度滚动距离就会更远。

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推出：把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。

根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？

——运动的物体如果不受力物体将匀速运动下去。

伽利略实验是一理想实验（我们不能消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长。）是一想象中的实验，但是建立在可靠的实验基础之上的。

伽利略研究的方法是：是理想实验+科学推理——重要的科学方法。

伽利略的推论是不能用实验直接证明，这是因为物体完全不受外力的作用，实际上是不可能做到的，这种物体不受阻力的条件也是无法实现的，不过随着科学技术的进步，可以将摩擦阻力减小到很小，简单介绍用气垫导轨消除摩擦，让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度。

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（通过观察伽利略的理想实验，启发学生在研究科学问题时大胆的设想和科学的推理都是很有必要的。）

问题3：那么力和运动是一个什么样的关系呢？

让学生阅读课文找出：

3、笛卡儿的补充和完善：物体不受力时，物体将永远保持静止或运动状态。

伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么？

牛顿总结了前人的经验，指出了加速和减速的原因是什么，并指出了这个原因跟运动的关系，这就是牛顿第一定律。

二、牛顿第一定律：

1、内容：一切物体总保持匀速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。

问题：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

在学生回答的基础上，进一步总结：

2、反映：

①、物体不受外力时的运动状态：静止状态或匀速运动状态，力不是维持物体运动状态的原因。

②、惯性：一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。故牛顿第一定律又叫惯性定律

③、外力作用是迫物体改变运动状态——力是改变运动状态的原因（力是产生加速度的原因？）。

问题：运动状态是指什么？何为运动状态的改变？

学生讨论回答：

运动状态：速度的大小和方向。

问题：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？——不能。因为不受力作用的物体是不存在的。

问题：什么时候可以看作不受力？并举例说明。

——受力但合力为零时。比如：冰面上的滑动的冰块。冰壶球。

牛顿第一定律是一种理想状态，不受外力的作用是不存在的，实际上是合外力为零的情况。

（培养学生刨根问底的严谨态度。）

三、惯性的理解：

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牛顿第一定律表明，一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质——惯性，你又怎样理解这种性质呢？举例说明。

1、惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性。

实验：（因为这是一个新概念，学生刚接受可能不是很好理解。通过实验来进一步的理解。）

在小车上放一高的木块，让小车在光滑的玻璃上运动，前面固定一物块，当车运动到物块时被挡住，车上的木块前倾。为什么？

再如，人站在匀速行使的车厢内竖直向上跳起，仍会落到原地。

——这都是惯性。

再让学生举例，学生就必然入门了。

惯性：是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

举例：通过生活中的例子进一步理解惯性。

总结：物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态，理解时可认为不受力和合力为零效果是一样的，如果某个方向不受力，那么在这个方向物体也会保持匀速直线运动状态或静止状态。（培养学生灵活运用物理规律解决问题的能力。）

2、惯性与运动状态无关：

不论物体是处于怎样的运动状态，惯性总是存在的，当物体原来静止时，它一直“想”保持这种静止状态，当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动。

问：物体下落速度越来越大，惯性表现在哪里？消失了吗？——要保持与能否保持是两回事？（与外力有关）

——惯性的具体表现形式：

①、当不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变。

②、当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。

3、惯性与是否受力无关，与速度大小无关。

几种错误认识：

①、认为做匀速直线运动的物体才有惯性，做变速直线运动的物体没有惯性。

②、物体做匀速直线运动或静止时有惯性，一旦速度改变了，就没有惯性。

③、把惯性看成一种力，认为物体保持原来运动状态是因为受到惯性力。

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一个物体物体推不动，是由于惯性大？运动的物体撤去外力后，还运动一段时间才停下来，是受到惯性力的作用？

④、速度越大，物体的惯性就越大。

4、质量是物体惯性大小的量度

一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。这个本领与什么有关呢？比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？你还能举出什么例子来？

学生思考：比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。

从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关：质量小的物体具有的惯性小，反之，质量大的物体所具有的惯性大，因此，可用物体的质量来度量物体的惯性——质量是物体惯性大小的量度。（通过生活中的一些例子理解惯性大小与质量有关．）

（三）课堂总结

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，计学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

☆对惯性的理解

1、被踢出去的冰块在摩擦力可以忽略的冰面上运动受没受向前的力？为什么能够向前运动？

2、船在水中匀速行驶，一人站在船尾向上竖直跳起，它会落入水中吗？为什么？

3、为什么跳远运动员要助跑才能跳的远些？

4、在一向北匀速直线行驶的火车车厢中，一小球静止在水平桌面上，当坐在桌旁的人看到小球向南滚动时，火车做什么运动？

5、一铅球

3千克，静止在地面上，把它水平扔出后，做加速运动，它的惯性如何变化？

☆受力分析

6、一物块滑上了光滑的斜面，受几个力？

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课余作业

1、课后完成课本75页“问题与练习”中的习题。

2、完成课外阅读，思考讨论惯性参考系。

“问题与练习”（P57）参考答案

1、（1）不能。由于惯性，炸弹还要向前飞行。

（2）人随地球旋转，有相同的速度，跳起后由于惯性，人要随地球自西向东转，所以落回原地。

2、在急刹车时，人会由于惯性而飞出，从而发生危险，安全带可以把人固定在座位上，增加安全性。

3、向上运动的物体是由于惯性而飞出，并不是因为受到了向上的力。

4、相对于自由下落的小球来说，在桌面上所受合力为零的茶杯，是做变速运动的，惯性定律不再成立。

附录1

牛顿简介

牛顿，是英国伟大的数学家、物理学家、大文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村，1727年3月20日在伦敦病逝。

牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。正象他自己所说的那样“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上”。

牛顿的研究领域非常广泛，他除了在数学、光学、力学等方面做出卓越贡献外，他还花费大量精力进行化学实验。

牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。

附录2

教材分析

牛顿运动定律是动力学的基础，正确认识力和运动的关系，是学好物理的关键，教学中应联系生活、贴近实际，以激发学生学习的兴趣。

l、理解力和运动的关系是本节课的重点，通过实验和生活的例子进一步体会，力不是维持物体运动的原因，而是改变运动状态的原因。这对以后研究问题，受力分析都是非常重要的。

2、惯性与质量的关系是这节课的难点，通过举例反复体会。

附录3

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学生分析

1、力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因，人们正确认识这个问题，经历了漫长的历史过程，同样学生要正确认识它，也要克服日常经验带来的错误认识，所以一开始就用了两个实验，让他们通过观察、思考，来澄清错误的认识。

2、惯性是一个重要的概念。虽然学生在初中接触过，但仍有一些学生误认为“物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性”。不理解一切物体都有惯性，而且惯性大小与质量有关。要解决这问题也不是一蹴而就的，需要通过实例分析慢慢接受。

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