1. 牛顿第一定律优质教案设计

4.1牛顿第一定律

教学目标

1.知识、技能目标：

（1）理解牛顿第一定律的内容及意义；

（2）理解惯性，知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象，会解释日常生活中的惯性现象；

（3）理解惯性和力的关系。

2.能力、方法目标：

（1）培养学生严谨的逻辑推理能力；

（2）通过学生对历史演变过程的“亲身”参与，培养他们深度分析和思考的能力; （3）通过对生活实例的分析，

学生理论联系实际的能力。

3.情感、态度目标：

让学生在“亲身”参与中感受科学研究过程的艰难，感受科学之美和科学家的精神。

重点、难点

本节的重点是牛顿第一定律得出的过程，难点是对“惯性”及“力与惯性关系”的理解。

教学过程

一、引入

同学们，前面我们学习了直线运动和力学的基本知识，了解了力是物体之间的相互作用，掌握了如何描述物体的运动状态，但是对物体为什么做这样或那样

的运动并没有做深入的研究，从今天起我们就进入力和运动的关系的研究。

二、新课教学

在研究上述问题之前，我们先看几个常见的现象：

现象一：用手推粉笔盒，粉笔盒运动，不推则不动。

现象二:风吹旗帜，旗帜动，风停旗帜停。

现象三：铁锤砸钉子，用力钉子才会钉入木头。

【教师提问】：以上现象有什么相同之处？

【学生回答】：都是物体受到力就运动，不受力就不运动。

【教师总结】：以上现象中，我们看到有力作用在物体上，物体就运动，没有力的作用，物体就会停下来。所以，我们可以说物体的运动需要力来维持。

【教师置疑】：这个结论正确吗？请举例反驳！

【学生举例】：踢足球。

【学生分析】：球停下来是因为受到摩擦阻力和空气阻力的作用。

【教师分析】：既然是阻力使物体的运动停下来了，那么反过来说就是，没有阻力物体会一直运动下去，是不是这样呢？我们应该用实验验证。可是没有阻力这种情况存不存在?这是一种理想状态，实验室里也得不到，那该怎么办？

【学生回答】：初中时做过这样的实验。

【视频播放】：阻力对运动的影响。

【教师总结】：在上面的实验中，我们看到：阻力越小，物体运动的越远。所以我们推测：如果不受阻力，物体将永远的运动下去，也就是说，物体的运动不需要力来维持。

其实力和运动的关系并不是我们今天才做研究，早在两千多年以前，许多

物理学家就做过研究，接下来我们就这个问题做一个历史回顾。

请同学们先阅读课本68页前两段内容。

【板书】：标题

1、历史的回顾

【教师讲解】：最早研究该问题的人是古希腊哲学家亚里士多德，他也像我们一样看到力推物动，力撤物停，所以认为：力是维持物体运动的原因。

【板书】：亚里士多德：观察

结论

该结论来源于生活，和人们的直觉认识一致，所以在接下来的两千多年里几乎没有人怀疑它，直到16世纪意大利科学家伽利略出现。

伽利略也观察到生活中的一种现象：小球从斜面上滚下时做加速运动，滚上时做减速运动，那么在水平面上应该既不加速也不减速，永久的运动下去。

伽利略手稿：

在向下倾斜的平面上已经存在一加速因素；而在向上倾斜的平面上则有一减速因素。由此可见，在水平面上的运动是永久的……

【教师演示】：小车在水平面上运动，并不能永久运动下去。

【教师设问】：是伽利略错了吗？伽利略并没有因为这个现象就放弃自己的观点。他认为物体之所以停下来是因为摩擦力。于是他提出这样的猜想：如果没有摩擦力，物体会在水平面上永远运动下去。为此他还设计了一个实验。

【实验演示】：伽利略理想斜面实验

将小球从一侧斜面某一高度处释放，它将冲上另一斜面，如果没有摩擦，它应该可以达到同样的高度；减小这一斜面的倾角，它还会上升到同一高度，只是比刚才运动的远了一些；继续减小这一斜面倾角，小球为了达到同一高度会运

动的更远，那么，如果将这一斜面放平，小球就会永远运动下去。

【教师提问】：小球在水平面上永远运动下去，这是伽利略看到的吗？（不是）他为什么看不到？（没有摩擦且无限长的轨道不存在）没有摩擦、无限长这不是一种理想情况吗？能实现吗?（实现不了）那伽利略是怎样得出结论的？（想象、推想……）他的推想合理吗？为什么?（合理，有实验为基础）

伽利略用有摩擦、有限长的斜面做实验，推想出了无摩擦、无限长水平面上的情况，他的这种研究方法叫理想实验法。

理想实验法：抓住主要因素，忽略次要因素，以可靠的实验为基础，经过概括、抽象、推理得出规律的一种科学研究方法。又叫假象实验、思想上的实验。

伽利略就是利用该理想实验大胆的推想：在理想情况下，一个在水平面上运动的物体将沿着水平面以恒定的速度持续运动下去。

从而得到自己的结论：力不是维持物体运动的原因。

伽利略得出这样的结论在当时影响是很大的：

一方面，他推翻了力是维持物体运动的原因这一几千年的错误。这不是一件容易的事，他的观点要挑战统治了人们两千年的思想，这是需要很大的勇气的，所以他那种不屈不挠、维护真理的精神值得我们学习。

另一方面，他引进了理想实验这一科学研究方法，使物理学在研究方法上取得了突破性的进展。

所以，就连爱因斯坦都高度评价伽利略：

伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法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。

【教师提问】：伽利略贡献如此之大，为什么没有把牛顿第一定律叫伽利略定

律？

【教师引导】：因为后面还有人对他进行了补充和完善。我们来看与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔的总结，引导学生看书。

笛卡尔的观点：

如果没有其他原因，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。

以上是对运动和力的关系的一个历史回顾，伽利略也好，笛卡尔也罢，遗憾的是，他们都只是对物理现象进行观察和分析，得到了某方面的观点，

而他们的观点没有上升为一种原理。这时一位天才出现了，就是英国的物理学家牛顿。牛顿在总结了前人的思想之后得到了牛顿第一定律。

2、牛顿第一定律

【学生活动】：齐读牛顿第一定律。

(板书)：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。

(教师引导学生分组讨论）：牛顿第一定律表达了几层意思？分别是什么？

（教师引导分析）：我们把牛顿第一定律分为两部分来分析：首先说“一切物体总保持静止或匀速直线运动”。“一切物体”包含了宇宙万物，就是说宇宙万物都要保持静止或匀速直线运动状态。所有物体都有的东西自然就是物体本身的一种属性了，就像每一个物体都具有质量一样。牛顿认为这种属性的特征就是不愿改变现状，有点懒惰，所以牛顿给他取了个名字叫惯性。

（板书）惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。

牛顿的第一个贡献就是引进了惯性这个概念。为此，牛顿第一定律也叫惯性定律。

牛顿第一定律的第一层意思就是：

（板书）：1、一切物体都有惯性，惯性是物体的固有属性。

【学生活动】：生活中惯性现象举例。

教师展示生活中惯性现象的图片。

固有属性就是本来就有的，与物体的运动状态无关，与受力状况无关。那么，惯性与什么有关呢？

（视频播放）：影响惯性大小的因素

（板书）：质量是物体惯性大小的唯一量度。

【教师引导】：接下来再说后半句：直到有外力迫使它改变这种状态。

【教师设问】：这半句告诉了我们力的作用是什么，那么力的作用是什么呢？

（引导学生回答）：力可以改变运动状态，即力是改变物体运动状态的原因。

（板书）：2、力是改变物体运动运动状态的原因。

【教师讲解】：这半句是牛顿第一定律的画龙点睛之笔，它把“力的作用是什么”这个几千年都争论不休的问题解决了。

伽利略的观点是运动不需要力来维持，而牛顿在此基础上提出运动状态的改变需要力的作用，由此可见，力不是维持物体的运动状态，而恰恰是改变物体的运动状态，这就把力和运动关系表述清楚了。在接下来的牛顿第二定律还会告诉我们力和运动的定量关系。

【教师设问】：请大家举出生活中力改变物体运动状态的例子。

【教师引导】：比如：用力踢球，球运动起来；下落的物体速度越来越快等。

【教师引导】：说到这里，有些同学可能会觉得牛顿只是把前人的结论进行了总结，就成了自己的定律，他捡了个“大便宜”。事实不是那么简单，牛顿它不是简单的命了一个名，而是一种高度的概括、总结和提升。牛顿将物体保持静止或匀速直线运动状态这种现象上升为物体的一种性质，将物体不受力时将保持静止或匀速直线运动状态上升为一种规律，这是牛顿大大超越前人的地方。

回顾牛顿第一定律的诞生过程，我们发现真理的得出真的是一个漫长曲折的过程，从亚里士多德到伽利略到笛卡尔，再到牛顿，一代代科学家坚持不懈的

努力告诉我们，人类对科学的认识是一步一步接近真理的。所以我希望我们的同学在以后的学习中也能坚持不懈、追求真理。

同学们，科学是发展的，不同的人对同一个问题产生不同的看法是正常的，我们由衷的敬佩科学家，但也不能迷信。科学是没有终点，也没有权威的，我们所得到的科学结论只是当时人对世界的一种认识，也许有一天你会发现世界根本不是那样。在座的每位同学都是独一无二的，后人总要超越前人，说不定下一个“牛顿”就是你！

三、小结

1、历史的回顾

亚里士多德

观察

伽利略

2、牛顿第一定律

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。

内涵：（1）惯性

（2）力是改变物体运动状态的原因

力不是维持物体运动的原因

观察

猜想

实验

推想

结论

结论

力是维持物体运动的原因

四、板书

1、历史的回顾

亚里士多德

伽利略

2、牛顿第一定律

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。

内涵：（1）惯性

（2）力是改变物体运动状态的原因

五、作业

课后2、3题

观察

猜想

实验

推想

结论

观察

结论

力是维持物体运动的原因

力不是维持物体运动的原因