1. 牛顿第一定律教学目标

牛顿第一定律

一、教学目标

1．在物理知识方面学习牛顿第一定律的内容，正确理解力跟物体运动的关系，掌握惯性的概念。

2．对客观事物的正确认识需要人们经过由表及里，由片面到全面长时间的认识过程。通过本节的学习要让学生建立起正确的认识论的观点，同时体会到人们认识世界的长期性和艰巨性。

3．物理实验是科学研究的方法，对实际问题做出合理的抽象，进行理想实验的研究正是伽利略得到力与物体运动正确关系的基础。我们要学习这种科学抽象的方法，并把它用到今后的物理研究中去。

4.本节分为两个课时，本节课主要是讲解牛顿第一定律和内容理解。

二、重点、难点分析

学习重点: 1. 牛顿第一定律。

2. 力是物体运动状态改变的原因，是物体产生加速度的原因。

学习难点: 力是物体产生加速度的原因

。

三、主要教学过程

(一)引入新课

介绍本章的地位：在第一章我们学习了物体在静止或匀速直线运动状态下的受力问题，这时物体处于平衡状态，所受的力为平衡力。这部分内容在物理学中叫做静力学。

第二章研究了物体在直线上的运动，包括匀速运动和变速运动。在变速运动中重点讨论了匀变速直线运动。这部分内容在物体学中属于运动学。

在前边两章知识的基础上，我们在第三章里来研究运动和力的关系。这部分知识的基础是牛顿第一定律和第二定律。这部分内容在物理中属于动力学。

学习动力学的知识后，可以在知道物体受力情况后确定物体的运动状态；在知道物体的运动状态的情况下，可以确定它的受力情况。动力学的知识在科学研究和生产实际中有着非常广泛的应用，如研究交通工具的速度问题，天体的运动问题等。我们从牛顿第一定律开始。

(二)教学过程设计

实验：在桌上放着一本物理书，它是静止的，怎样才能让它运动起来呢？要用力去推它。从这个例子可以看出物体要运动，需要对它施加力的作用。力是使物体运动的原因吗？

这是一个运动和力的关系问题。这个问题在2000多年前人们就对它进行了研究，下面我们来回顾一下历史。

1．历史的回顾

2000多年前，古希腊哲学家亚里斯多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动。

这种观点的提出是很自然的。我们从周围的事情出发，很容易就会得到这个结论。如车不推就不走，门不拉不开等。这种观点统治人们的思想有两千年。

直到17世纪，意大利科学家伽利略才指出这种说法是错误的，他分析到：运动的车停下来是由于摩擦力的原因，运动物体减速的原因是摩擦力。伽利略提出了自己的看法，他指出：物体一旦具有某一速度，没有加速和减速的原因，这个速度将保持不变。这里所指的减速的原因就是摩擦力。

为了证实结论的正确，他设计了一个理想实验(thought experiment)，下面利用一个跟他的理想实验装置相似的实验向大家介绍一下伽利略的实验。

实验：有两个斜面，用一个小球放到左边的斜面上，放手后小球从左边斜面上滚下后滚到右边的斜面上。在有摩擦力的情况下，到达右边斜面的高度比左边的释放高度要低。

伽利略所设计的实验是这样的：实验装置跟现在的一样，实验时若没有摩擦力，(当然没有摩擦力是不可能的，所以他的实验是想象中的理想实验。)我们看一下小球在这个理想实验中会怎样运动。

把小球放到左边斜面的某一个高度，放手后由于有加速的原因，所以小球会从斜面上滚下，越滚越快；到右边斜面时，由于有减速的原因，小球会越滚越慢。在没有摩擦力的情况下，小球应达到左边的释放高度。

改变右边斜面的倾角，倾角变小，小球要达到同样的高度，要在斜面上走更远的距离。当右边倾角为零时，小球将一直滚下去永远达不到左边的释放高度，这个速度将保持不变。

这个实验虽然是个理想实验，但却是符合科学道理的。没有摩擦的情况是很难实现的，现代技术给我们提供了阻力很小的条件。我们来看一下气垫实验。它的原理是气泵给气垫装置打气，导轨上有许多小孔，滑块与导轨间形成一层空气薄膜，滑动时阻力很小。我们观察一下滑块的运动情况，可以看到滑块的速度基本不变。

法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出了惯性定律：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。

伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么。

牛顿总结了前人的经验，指出了加速和减速的原因是什么，并指出了这个原因跟运动的关系，这就是牛顿第一定律。

2、牛顿第一定律

1.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。

2.理解：

①一切物体都有保持______________________的性质，这种性质叫___________。因此，牛顿第一定律也叫惯性定律。这种性质是物体的固有属性。不论物体处于何种状态，即与物体运动情况和受力情况无关，任何物体在任何状态下均有惯性。质量是惯性大小的唯一量度。（简要复习初中学习的关于惯性的知识）

【例】有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界，

请你评价一下，这个设想可行吗? ②物体不受力时将处于______________状态或_________状态。即物体的运动状

态不改变。力不是维持物体速度的原因，物体的运动不需要力来维持。

③外力的作用是迫使物体改变运动状态，即外力是改变______________的原因，力还是产生加速度的原因，而不是维持__________的原因。

④牛顿第一定律是物体不受外力作用时的运动定律，所描述的物体不受外力的状态是一种理想化的状态，因为不受外力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一定律不能用实验验证，其正确性可通过由它推导出的结论与实验事实完全一致而得到证明。定律的实际应用场合是物体所受合外力为零，物体在某方向上不受外力或在某方向上受平衡力作用时，该方向上保持静止或匀速直线运动状态的情况是普遍存在的。

三、什么是物体运动状态的呢？什么又是物体运动状态的改变呢？好这个问题，我们将在下一个课时给大家进行讲解

四、说明

1．牛顿第一定律在初中阶段学生已经学习过，在高中阶段再次学习这个内容时，要让学生的认识有进一步的提高。

2．几个科学家在研究力与物体运动的关系中做出了贡献，在讲课时可以把他们的画像展示出来，增加课堂的活跃气氛，加深学生的记忆。