1. 牛顿第一定律PPT专用课堂实录内容

牛顿第一定律

李艳军

江阴市华士高级中学

引入新课(撕纸实验) 同学们好,首先我们一起来做一个小实验: 每位同学桌上都有一张撕成三段但没有完全断开的纸,大家猜一下,如果迅速用力拉两边的部分,纸会分成几段?(PPT展示,请两名学生上来进行实验,提醒学生一定要用力迅速的拉)

如何解释实验中出现的不同结果呢?其实这个小小的实验中包含着一个既古老又深刻的问题,那就是力和运动的关系.力和运动之间究竟有什么样的关系,今天我们就沿着古人的足迹来研究力和运动之间的关系.下面我们开始学习第四章第一节《牛顿第一定律》(板书课题: 牛顿第一定律)

新课讲解 一、历史回顾

设问：请大家想一想，如何才能使你的课本在桌面上运动起来，并且一直运动下去？（学生回答用手推）如果手停止推又会怎么样？

（停下来）其实在2000多年前，古希腊伟大的科学家亚里士多德就和同学们观察了了同样的现象，并提出了他自己的观点。（PPT展示）你觉得亚里士多德观点正确吗？请用自己桌面上的东西设计一个实验或者用生活中的实例来对亚里士多德的观点进行论证。（学生四个一组，进行讨论、实验。2分钟）

下面请同学对自己的论证过程加以展示。（请学生说明通过什么方法或想象可以证明亚的说法是错误的，视同学们的回答适当点评）

但由于亚里士多德在那个时期是绝对的科学权威，而且他的观点与人们的生活经验相一致，因此这种错误观点竟影响了人们2000多年。直到300多年前，意大利科学家伽利略才对亚里士多德的观点提出了质疑，采用了科学的方式对亚的结论的方法进行了论证,并提出了自己对力与运动的观点。现在我们就共同回顾300多年前伽利略的探究之路.这就是伽利略用来探究的实验装置（展示斜面轨道）

斜面实验：（调节水平，介绍装置）

该装置由两个斜面和一个金属小球组成，红线是水平线,老师已经用水平仪将装置调节为水平状态。现在让小球从斜面的一端和红线等高的位置释放，请同学们观察小球的运动情况. 第一次实验,轨道上铺有一层纱布

第二次实验把纱布去掉

实验分析：1、小球沿斜面向下速度增大，沿斜面向上速度减小

设问：如果小球沿水平面运动时，速度会怎么样？小球会停下来的原因是什么？

伽利略当时在实验前也经历了这样的逻辑思维过程，并且推断: 若没有摩擦力,球将永远运动下去。但要驳倒一个持续2000年的观点,仅仅靠逻辑推理够不够?因此伽利略利用该装置进行了以下的操作

2、摩擦力越小，小球冲上第二个斜面的最高位置越接近释放位置的高度。 大家发现,摩擦力越小,小球在第二个斜面上上滑的高度越高那么,如果没有摩擦，小球会不会到达与释放位置等高的地方？

现在减小斜面的倾角，从和刚才等高的位置释放小球，请大家继续观察。（忽略摩擦影响,仍到达与倾角较大时等高位置）

大家发现，从同一位置释放小球，尽管第二个斜面倾角不同，但小球每次总是要到达与倾角较大时能到达的最高位置。结合推论1，若果没有摩擦力，尽管不断减小第二个斜面的倾角,经过的路程越来越长,但小球总要去寻找与释放位置同样的高度。

那么如果将第二个斜面倾角减小到零，即成为水平，释放后小球将会怎么样？ 伽利略在可靠事实的基础上加以了合理推理，提出了他对力与运动的看法。（PPT展示）

伽利略的这个实验，在现实中能否做成？主要困难在哪里?因此是一个理想实验.这种理想化的思维方式为我们研究物理问题提供了一种重要的方法。爱因斯坦给予了伽利略很高的评价。

但在科技高度发达的今天，在实验室里已经可以实现摩擦力几乎为零？

气垫导轨实验：

大家请看，这个装置叫做气垫导轨，两个侧面上布满了小孔；这个像电饭煲一样的东西叫做气泵，可以向外鼓气。打开气泵，充入气垫导轨的气体就会从侧面的小孔出来，如果我将滑块放上去，滑块将会怎么样？（被气体托起来，减小滑块所受的摩擦力）这样我们就可以研究水平方向上不受力的物体的运动情况了？为了更直观的观察，我使用了位移传感器，可以记录物体运动的位移，通过数据采集器，可以直接在电脑上显示出物体的位移--时间图象，通过图像我们就可以知道物体的运动情况了。

我已经将轨道调节到了水平状态,下面开始实验.打开传感器,轻推小车,请大家看屏幕上出现的位移时间图象。

设问：通过图像可知，不受力的情况下滑块做什么运动？（匀速直线）所以伽利略的结论是正确的。

其实即使使用了气垫导轨，摩擦力能不能完全消除？如果时间长了，滑块

的速度也会发生变化的。所以，300年前伽利略能用理想实验来说明自己的观点是多么大的一个创举！

但为什么他的结论却没被叫做伽利略运动定律呢？与伽利略同时代的法国物理学家笛卡尔就力与运动,并提出了更为完善的观点.( PPT展示笛卡尔的观点,让学生分析笛的观点较伽的观点有何进步之处) 教师:

由水平面-----直线 ,将永远运动下去---不停下来也不偏离原来的方向

尽管笛卡尔表述已经很完善,但没什么也没有笛卡尔运动定律呢?再隔了一代人以后,牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上,提出了动力学中的第一条定律.请大家一起朗读(PPT展示牛顿第一定律) 请同学们认真讨论理解牛顿过第一定律，分析它包含了几层含义：

1、物体不受力时的状态—保持静止或运动

设问：生活中有没有不受力的物体？那么牛顿是怎么得到这一点的呢？

在研究前人工作的成果上利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接获得。

2、明确了力的作用：

力是改变物体运动状态原因

运动状态用什么物理量来表示（速度），改变运动状态就是使物体的速度发生变化。（展示前面实验图线，分析拐角）

3、揭示了物体的一种属性---惯性

牛顿认为，所有物体总要保持“静止或匀速直线运动状态”，即物体不愿意改变这种状态，有点懒惰，所以给他这种属性取名叫“inertia （惰性）”，意即“惯性”（板书），所以牛顿第一定律又叫做惯性定律（板书）

请同学们说一下，保持是什么意思？保持就是说“不想改变”，当有外因素强迫改变时，就会“抵抗”，所以惯性反映物体抵抗运动状态变化的“本领”的大小。请大家看一个实验

实验：钢球和乒乓球相碰，谁保持原来运动状的本领大？

如果学校要在我们班选体操运动员，大家觉得那位同学比较合适？

体操运动员要作出各种花式动作，所以惯性要小，相扑运动员要求惯性笔较大。那么惯性的大小由什么因素决定呢？ 请同学们通过实验和生活中的事实来分析说明什么是决定惯性大小的因素。

总结：质量是惯性惟一的决定因素（板书）

初中同学们知道，质量是。。。。。。现在又从惯性的角度认识了质量，以后还会从其他的角度来认识质量，我们对于科学概念的认识就是这样一步一步深入的。

学以致用是我们学习的目标之一，你用什么办法来如何来区分生鸡蛋和熟鸡蛋？下面老师来做一个小实验。（转鸡蛋）

课前的实验为什么会出现不同结果？

日常生活中有很多与惯性有关的事例，下面请大家观看两段视频。