1. 牛顿第一定律教学设计

牛顿第一定律

扬州市仙城中学 孙义明

教学目标

物理观念: 1.借助伽利略的理想实验理解力和运动的关系，知道其主要推理过程及结论。

2.理解牛顿第一定律及其意义。

3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度，会正确解释有关的惯性现象。 科学探究：

让学生经历实验探究的过程，理解由真实实验推广到理想实验的科学思想

科学思维：

通过伽利略理想斜面实验的分析，得出伽利略研究问题的科学思维方法。

科学态度：

通过物理学史的简介，对学生进行严密的科学态度教育，让学生了解人类认识事物本质的曲折，培养学生追求真理、勇于探索真理的科学精神。

教学重点

１．牛顿第一定律的理解；

２．惯性的概念。

教学难点

力和运动的关系，伽利略理想斜面实验

教学过程

一、新课引入

教师：前面几章我们学习了运动、力。那么力和运动有什么样的关系？这章我们来共同研究。

二、新课讲授

[演示实验１] 用手滑块

[现象] 滑块在手的作用下通过一段距离

把手撤离，滑块会做什么运动？

滑块会停下来

[演示实验２] 手对滑块停止作用

[现象]滑块停止运动

从这个小实验，可以得到什么结论？

有力作用在物体上，物体就运动；没有力，物体就停止运动。

两千多年前，古希腊学者亚里士多德就根据自己的经验和直觉得到这样的结论：必须有力作用在物体上，物体才运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。也就是说，力是维持物体运动的原因。

亚里士多德的观点有没有问题呢？

但是，你们踩自行车的时候，脚停止用力时，车会不会立即停下来？

[演示实验3] 用手推小车，手停止推小车，小车并没有立即停止，而是仍然滑行一段距离才停止。

小车的行驶不需要外力来维持。

[现象]小球从斜面上滚下来，速度不断增大。

小球从斜面下滚上去，速度越来越小。

小球在平面上滚动呢？

应该速度不增不减。

实际是小球在水平面上越来越慢，最后停下来，为什么？

因为有摩擦力作用。

[猜想]表面越光滑，球会滚得越远。

[推论]若没有摩擦小球将永远运动下去。

为了验证这一设想，可以设计实验如下：

师生一起活动：观察铁球在弯曲斜面上的运动

有两斜面，在左侧斜面某处静止释放小球，小球如何运动？上升高度如何？

小球从斜面上滚下来，速度不断增大

小球从右边斜面滚上去，速度越来越小，并且无法到达初始高度

什么原因造成这一现象？

摩擦力

若斜面更光滑一些呢？小球达到的高度较前一次更接近初始高度。

斜面绝对光滑，完全没有摩擦力呢？

小球应该达到初始高度

若右侧斜与水平面的倾角减小，小球的上升高度如何变化？

进一步减小倾角，使其为0°，小球会永远无法达到初始时的释放高度，一直追求心中的梦想走下去，且保持这一速度不变。

这就是物理学史上注著名的“伽利略理想斜面实验”。

伽利略的观点：一切运动着的物体不受外力作用，它的速度将保持不变永远运动下去，说明维持物体运动不需要外力的作用。

亚里士多德的观点是错误的，这是历史局限性的原因造成的。

伽利略的实验中的理想情况并不缺乏事实基础，其研究方法是实验和科学推理结合。从此物理实验成为物理学中重要的研究方法，和伽利略同时期的笛卡尔对他的观点进行了总结和完善。

笛卡尔的观点:除非物体受到外力的作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动

。他还认为这还应该作为一个原理加以确立。

牛顿总结前人的成果，提出牛顿第一运动定律。

牛顿第一定律的表述包含两个内容。一是描述物体在不受力时的运动状态：运动的一直运动，静止的一直静止。二是揭示物体运动状态的改变需要外力。实际问题中，物体不受力的情况是没有的。物体受平衡力时，或者说合力为零时的情况跟不受力的情况是相同的。

牛顿第一定律的理解：

牛顿第一定律告诉我们，物体如果没有受到力的作用，物体的运动状态不发生改变。由此可知，如果物体的运动状态发生了改变，必定是受到力的作用。分析得出三点结论：

1．物体不受外力作用时总保持匀速直线运动状态或静止状态。

2．物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质—惯性。

3．力是改变物体运动状态的原因

牛顿第一定律是物体不受外力作用时的运动定律，是一种理想化的物理情形，不能用实验直接验证。实际问题中，物体不受力的情况是没有的，物体受力平衡或合力为零的情况跟不受力情况是相同的。

同时它还提出一个新的概念－一－惯性。

（三）物体的惯性

１）惯性：物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质

惯性是一种性质。惯性现象随处可见。

２）一切物体都有惯性

３）惯性是物体本身的一种属性

惯性是物体要保持原来的运动状态的性质。可以这样理解，任何物体都有不想改变运动状态的

“惰性”，具有抵抗运动状态变化的本领，不同物体具有的这个本领不同。

也就是说，惯性有大小之分。与什么因素有关呢？

用一压缩的弹簧弹开两辆质量不同的玩具车。

师生一起得出结论：在相同力的作用下，两车运动状态变化快慢不同，也即运动状态改变的难易程度不同。质量大的运动状态难改变，惯性大；质量小的运动状态比较容易改变，惯性小。

一句话：两车加速度不同，质量大的加速度小；质量小的加速度大。

大货车与小汽车在同时起动与制动。

分析现象，得出结论：质量大物体惯性大；质量小物体惯性小。

４）质量是物体惯性大小的量度

思考：一个在日本的旅游者，想来中国．他设想将自己悬挂在空中的大气球中，由于地球的自转，只要在空中停留几个小时，就可以到达中国，您认为这有可能实现吗？为什么？

例题1、根据牛顿第一定律，以下判断正确的是(

)

A. 静止的物体一定不受其他外力的作用

B. 惯性除了跟物体的质量有关外，还跟物体的速度有关

C. 物体的运动状态发生了改变，必是受到外力的作用

D. 力停止作用后，物体就慢慢停下来

例题2、科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段. 在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法. 理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，其中

有一个是经验事实，其余是推论: ①

减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然能达到原来的高度。

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______

三、小结

教师：这节课，我们学习了牛顿运动定律的第一定律，了解了运动和力的关系，接触一个新的概念－：惯性。应用它们解释一些生产和生活中常见的现象。在以后的学习中，我们还要再逐渐进一步做深入的理解。