1. 牛顿第一定律教学设计实例

第三章

牛顿运动定律

1．牛顿第一定律

教学目标

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．

重点难点

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。

3、惯性与质量的关系。

设计思想

牛顿第一定律是本章的开始，也是牛顿运动定律的基础，通过本节学习，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．帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．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。

教学资源 《牛顿第一定律》多媒体课件

教学设计

【课堂引入】

问题：环法自行车比赛中，车手用力蹬车，自行车运动。不蹬，自行车则停下来。

用力推石头，石头才会运动；用力踢球，球才会运动。这是为什么呢？

1.

物体要运动起来该怎么办？

根据刚才的图片展示学生有能力给出“物体要运动需要有力作用在物体上”，教师进而追问：2.一个运动的物体如果不受力了，这个物体会如何运动？（学生陷入思考）

教师举生活中的实例引导：你一定有这样的生活经验：在平地上骑自行车的时候，即使不踩脚踏板，车会前进一段距离，但因为没有继续用力，它最终还是要停下来。生活中常会遇到这类现象：关闭发动机的列车会停下来；自由摆动秋千会停下来；还有打出去的球也会停下来。

教师乘胜追击，请学生思考：力与运动到底有什么关系呢？运动需要靠力来维持吗？

通过刚才的分析，很多同学会得出这样的结论：力是维持物体运动的原因。教师进而引入新课。

师：今天我们就来学习必修一第三章第一节的内容《牛顿第一定律》，一起来探究一下力和运动究竟有什么关系？

【新授】

学习活动一：历史回顾

过渡：早在两千多年以前，一些伟大的物理学家就已经开始研究运动和力的关系了，古希腊哲学家亚里士多德根据生活经验得出这样一个结论：

1.亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，才能使物体保持运动状态。力是维持物体运动的原因。

师：这个观点跟我们大部分同学的观点是一致的，那他的观点正确吗？

后来又有一位科学家对亚里士多德的观点提出了质疑，这个人就是伽利略，他提出了这样的观点：

2、伽利略的观点：物体的运动不需要靠力来维持。同时他又做了个斜面实验来证明他的观点。请看PPT，（教师用多媒体播放伽利略的理想实验）要动态出以下效果：

（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等高，滚动距离就会越远。

（3）把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。

问题：两种说法哪个是正确的？

伽利略的观点是正确的，即运动不需要靠力来维持，而平时生活当中我们所观察到，运动的物体之所以会停下来，是因为摩擦阻力存在的原因。

学习活动二：实验探究

探究摩擦阻力对物体运动的影响(教师动画课件展示) 实验目的：验证运动不需要靠力来维持。

实验思路：逐步增大水平轨道的光滑程度，使小车运动的尽可能远。

相同条件：使小车从同一斜面，同一高度由静止开始自由滚下。

不同条件：水平轨道粗糙程度不同。

实验器材：斜面、小车、木板、绵布、毛巾。

教师在用多媒体播放动画时，提醒学生注意观察，并填写表格。

问题1：为什么每次都要让同一小车从同一斜面、同一高度由静止释放？

实验方法：

控制变量法

实验次数

1 2 3 想象

表面材料

毛巾

棉布

木板

光滑表面

阻力大小

最大

较大

较小

阻力为零

滑行距离

最短

较长

最长

？

问题2：小车在平面上滑动的路程与什么因素有关？有何关系？

问题3：小车为什么最终会停下来

猜想：如果我们想像一下，假设小车是在光滑的水平表面（没有了摩擦阻力）运动，推理一下，小车会如何运动下去？

结论：物体的运动不需要力来维持

问题4：物体的运动不需要力来维持是通过实验证实的吗？

不是，它是一个以可靠事实为依据，忽略次要因素，并把实验的情况合理外推到一种理想

状态，从而来揭示自然现象本质的假想实验中得出来的。这种实验叫做理想实验。

教师介绍笛卡尔的观点：法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出：如果没有其它原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

学习活动三：牛顿第一定律

牛顿总结前人经验的基础上，提出了牛顿第一定律

1、

牛顿第一定律的内容：一切物体总保持

静止

或

匀速直线运动

状态，直到有

外力

作用迫使它

改变这种运动状态为止

。

2、牛顿第一定律的意义：

（1）一切物体都遵守牛顿第一定律。

（2）“牛顿第一定律”表达了物体不受外力时的运动规律

（3）物体不受力时，原来静止总保持静止，原来运动就总保持原来的速度和方向匀速直线运动下去。物体具有这种把原来运动状态保持下去的性质。

（4）物体的运动不需力来维持。

（5）牛顿第一定律不可能用实验直接验证。

3、牛顿第一定律表达了物体不受外力时总保持匀速直线运动状态，但是在现实生活中不受外力作用的物体不存在，那能不能说“做匀速直线运动的物体不存在呢？”

不能，不受外力作用的物体不存在，但物体受外力的合力为零的情况存在。在这种情况下物体仍然做匀速直线运动。

4、演示实验：气垫导轨（教师演示）

（1）实验目的：验证：

物体所受合外力为零时，滑块将做匀速直线运动。

（2）实验思路：让滑块上的金属片依次通过两个光电门，在数字计时器上会依次显示两次金属片通过光电门的遮光时间，金属片的宽度一定，只要两次通过光电门的遮光时间相同，即可证明滑块做匀速直线运动。

（3）实验器材：气垫导轨、滑块、两个光电门、数字计时器

（4）实验结论：

当物体所受合外力为零时，将保持匀速直线运动状态不变。进而间接验证牛顿第一定律。

问题5：

（1）“推石头，石头动”、“踢球，球运动”、“蹬脚踏板车运动”都是说物体运动，还是物体运动状态的变化？

（2）力不是物体运动的原因，力与物体运动有什么关系？

5、力和运动之间的关系

（1）力是

改变物体运动状态

的原因。

（2）力是

产生加速度 的直接原因。

活动四：惯性

教师图片以及动画展示。

（1）所有物体都具有的

一个固有属性 -惯性

（2）惯性：一切物体都具有保持静止或匀速直线运动不变的性质。因此牛顿第一定律又叫做

惯性定律

。

注：惯性是物体的固有属性，并不是力，不能说物体受到惯性力的作用。

问题6：你还能举出生活中哪些物体具有惯性的例子吗？

（1）刹车时车要运动一段时间才会停下来。 （2）吐出的烟圈要过一段时间才会消散。 （3）跳远时利用助跑，使自己跳得更远。 （4）车启动时，人会向后靠；停止时，会向前倾；向左转，人向右运动；向右转，人向左运动。（请学生列举生活中惯性的例子，加深学生对惯性的理解）

1、惯性的大小由什么来衡量呢？（根据学生的认知，没办法直接给出答案，所以教师以问题的形式进行引导）

（1）同学们请试想一下，一辆自行车和一辆汽车挡住了你的去路，你是会选择推开质量小的自行车呢？还是质量大的汽车呢？为什么呢？

（2）同学们在请试想一下，迎面飞过来一个质量小的乒乓球和一个质量大的铅球，你会下意识的躲避哪一个？

通过刚才的问题引导，学生能得出以下结论：

质量是衡量物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大；质量小的物体惯性小。

教师追问：

（1）生活中哪些是利用物体质量大惯性大的实例？

（2）生活中哪些是利用物体质量小惯性小的实例？

（3）能否举出实例说明惯性大（小）带来的利与弊？

课堂小结：

1、亚里士多德和伽利略的两种观点

2、牛顿第一定律（即惯性定律）的内容。 3、力是改变物体运动状态的直接原因，力是产生加速度的直接原因；

4、所有物体都具有的一个固有属性-惯性，质量是衡量物体惯性大小的唯一量度。 5、知道如何利用牛顿第一定律（即惯性定律）去分析和解决问题。 思维风暴：

1.小明设想，乘坐热气球飘在高空，由于地球自转，一昼夜就能环游世界，这个设想可行吗？

分析：因为地球上一切物体，都随着地球一起运动，热气球升空后，由于惯性，它仍保持原来随地球自转的速度，此时升空的热气球与它下方的地面处于相对静止状态，不可能相对地球绕行一周。

2.一列火车匀速向前行驶，小明在车内竖直向上跳，小明是落在自己的正前方，正后方，还是正下方？

分析：正下方，火车在向前匀速行驶，当小明竖直向上跳得时候，由于惯性，小明有与火车相同的速度。所以他会落在自己的正下方。

【板书设计】

第一节

牛顿第一定律

一、历史回顾

亚里士多德

伽利略

二、伽利略理想斜面实验

三、牛顿第一定律

一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

四、惯性定律

质量是惯性大小的唯一量度。