1. 牛顿第一定律教案设计范例

3.1 牛顿第一定律

一、教材分析

牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是牛顿物理学的基石，力学的第一原理，它破除了长达两千年以来亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，本身还包含着力、惯性和参考系的科学概念，是物理学理论的支柱和基石.在教学中，不能把它看作牛顿第二定律的特殊情况，它意在引导学生了解科学的发现和发展.本节课采用的理想实验法，在物理研究中具有十分重要的地位和作用. 二、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

培养分析问题的能力，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.正确地认识力和运动的关系. 情感态度与价值观

1.培养科学研究问题的态度. 2.利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系.鼓励学生大胆发言，并学以致用.

三、教学重点

1.理解力和运动的关系. 2.理解牛顿第一定律，知识惯性与质量的关系.

四、教学难点

惯性与质量的关系. 五、教学过程

导入新课

常识导入

1.我国公安交通部门规定，从1993年7月1日起，在各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，为什么？

2.常见的柴油机、电动机等机器的底座非常沉重，而参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱以减小质量，这是为什么呢？你能解释一下吗？

3.两千多年前古希腊科学家亚里士多德得出了怎样的结论，这个结论正确吗？

学生讨论，教师借机导入新课. 推进新课

从

亚

里

士

多

德

到

伽

利

略

1．亚里士多德

运动有两类：一类是天然运动，这类运动无需外力帮助，自身就能实现；一类是受迫运动，这类运动必须依靠外力来维持．

(1)亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因．

(2)根据：有力作用在物体上，物体才运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．

(3)方法：观察＋直觉(由生活经验得出直观印象)．

实验演示：让一个小球从斜面上同一位置滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象．

探讨1：实验观察到的现象是什么，说明了什么问题？

【提示】

斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远，说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化．

探讨2：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢？

【提示】

如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去．

2．伽利略的理想实验

(1)基本观点：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力．力是改变物体运动状态的原因，运动并不需要力来维持．

(2)根据：理想实验．

伽利略是怎样研究这个问题的呢？

A.对称斜面，无摩擦小球滚到等高. B.减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置自由释放要滚到等高，滚动距离越远. C.把另一侧斜面放平，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：运动的物体若不受力，物体将匀速运动下去. (3)方法：实验＋科学推理(将可靠事实和理论思维结合起来)．

3．伽利略理想实验的意义

(1)伽利略用“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．

(4)“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用．但是，“理想实验”只不过是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准．相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验．

①理想实验与真实的科学实验两者有原则性的区别．

②真实的科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维活动．

③真实的科学实验是可以实现的实验，而理想实验是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验．

理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，如图所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度．

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________(只要填写序号即可)．

在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是

(

) A．①是事实，②③④是推论

B．②是事实，①③④是推论

C．③是事实，①②④是推论

D．④是事实，①②③是推论

【解析】

体会伽利略的理想实验，可知顺序排列为②③①④，分类正确的是B.

【答案】

②③①④

B 牛

顿

第

一

定

律

惯

性

1．牛顿第一定律

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．

(1)揭示了力和运动的关系

牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，

实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因．

运动状态变化的三种情况

①速度的方向不变，只有大小改变．(物体做直线运动) ②速度的大小不变，只有方向改变．(物体做匀速圆周运动) ③速度的大小和方向同时发生改变．(物体做曲线运动) (2)反映了物体不受外力时的运动状态

匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)．不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义．

(3)明确了惯性的概念

牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，提示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性．因此牛顿第一定律又叫惯性定律．

2．惯性：物体具有保持匀速直线运动或静止状态的性质，这种性质叫惯性，是物体的固有属性．牛顿第一定律也叫惯性定律．

(1)惯性是物体的固有属性，惯性不是—种力．

(2)任何物体在任何情况下(不管是否受力，不管是否运动或怎样运动)都具有惯性．

①在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态．

②在受力条件下，惯性表观为运动状态改变的难易程度．

(3)惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关，切勿认为物体的速度越大，惯性越大．

(4)惯性与惯性定律不同．惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性，惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律．

(多选)关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是(

) A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律

B．牛顿第一定律就是惯性

C．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性

D．运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用

【解析】

惯性是物体的固有性质，惯性大小仅由物体的质量决定，与物体是否受力及物体的运动状态无关．而惯性定律指物体在不受外力作用(合外力为零)的条件下所遵守的运动规律，它指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是产生或维持物体运动的原因．总之，惯性和惯性定律是两个不同的概念，但惯性定律揭示出物体具有惯性．故选A、C、D.

【答案】

ACD

[迁移]

如图，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”．这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则惯性的大小取决于(

) A．冰壶的速度

B．冰壶的质量

C．冰壶受到的推力

D．冰壶受到的阻力

【解析】

质量是物体惯性大小的唯一量度，B正确．

【答案】

B

六、课堂小结

通过本节的学习，我们知道了：

1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究. 2.伽利略得到力和运动关系的研究方法. 3.牛顿第一定律的内容. 4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法.

七、板书设计

3.1

牛顿第一定律

一、从亚里士多德到伽利略

1．亚里士多德

力是维持物体运动的原因．

观察＋直觉(由生活经验得出直观印象)．

2．伽利略

(1)基本观点：力是改变物体运动状态的原因，运动并不需要力来维持．

(2)理想实验

实验＋科学推理(将可靠事实和理论思维结合起来)

理想实验是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验．

二、牛顿第一定律

定律内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．

(1)揭示了力和运动的关系

(2)反映了物体不受外力时的运动状态

(3)明确了惯性的概念．

2．惯性：物体具有保持匀速直线运动或静止状态的性质，这种性质叫惯性，是物体的固有属性．牛顿第一定律也叫惯性定律．

①在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态．

②在受力条件下，惯性表观为运动状态改变的难易程度．

③惯性的大小只由物体的质量决定，与其他因素无关，切勿认为物体的速度越大，惯性越大．