第1節(jié) 牛頓第一定律2

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1、牛頓第一定律 [設(shè)計(jì)思想] 物理學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展有著最為廣泛聯(lián)系的科學(xué)。讓學(xué)生封閉在既不聯(lián)系自然，也不聯(lián)系生產(chǎn)、生活，遠(yuǎn)離科學(xué)探究樂趣，甚至根本不可能存在的“思辯游戲”式的難題和怪題的牢籠之中，他們是不可能熱愛物理課程的。所以要讓學(xué)生在體驗(yàn)中獲得物理規(guī)律，在物理史實(shí)中領(lǐng)略思維的力量和美。本節(jié)課的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是注重物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)科學(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅(jiān)持真理的獻(xiàn)身精神成為情感態(tài)度價(jià)值觀教育的好素材。另外，實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證是本節(jié)課必需要的。適當(dāng)介紹一些物理學(xué)史的知識(shí)，通過對(duì)大量實(shí)例的分析，讓學(xué)生真正理解力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。先是介紹

2、了人類對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的發(fā)展歷史，并著重講述了伽俐略的理想實(shí)驗(yàn)及其重要的實(shí)驗(yàn)思想。然后引入了牛頓第一定律，引入了慣性概念，并由此分析出力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。 [教材分析] 牛頓第一定律是牛頓定律的基石，正是因?yàn)樗瞥碎L(zhǎng)達(dá)近兩千年的亞里士多德的錯(cuò)誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導(dǎo)致牛頓第二定律得出。與此同時(shí)，它本身還包含著力、慣性、和參考系這些極富成果的科學(xué)概念，成為物理學(xué)理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過程蘊(yùn)涵了重要的科學(xué)方法，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)牛頓第一定律的含義，充分說明伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和推理過程，展示了伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)的猜想依據(jù)、推斷結(jié)果

3、這一思維過程，通過教學(xué)讓學(xué)生明確運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，提升對(duì)力、慣性、質(zhì)量等基本概念的理解。慣性是學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)和力的基礎(chǔ)，因其抽象難懂而成為難點(diǎn)。新課標(biāo)中本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生有以下基本要求：1．了解亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的論述及存在的錯(cuò)誤。2．認(rèn)識(shí)伽利略研究運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的思想方法，了解理想實(shí)驗(yàn)的作用。3．知道速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。4．理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運(yùn)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象。5．知道慣性是物體的固有屬性，知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。6．運(yùn)用慣性概念，解釋有關(guān)實(shí)際問題。在發(fā)展要求中：1．了解運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究角度的差異。2．會(huì)識(shí)別慣性系與非慣性系。 [三維目標(biāo)] 知識(shí)與技能

4、： （1）能敘述發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過程。 （1）理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。 （2）理解慣性，知道日常生活中由于慣性而產(chǎn)生的簡(jiǎn)單現(xiàn)象，會(huì)解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象。 過程與方法 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰?；通過對(duì)大量實(shí)例的分析，培養(yǎng)學(xué)生歸納、綜合能力。善于思考、善于總結(jié)，把物理與實(shí)際生活緊密結(jié)合。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 讓學(xué)生知道科學(xué)研究過程的艱難，領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)加推理的科學(xué)研究方法。 [教學(xué)重點(diǎn)] （1）認(rèn)識(shí)伽利略研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的思想方法，了解理想實(shí)驗(yàn)的作用； （2）牛頓第一定律的內(nèi)容 [教學(xué)難點(diǎn)] 對(duì)慣性的理解 [教學(xué)方法] 探究法、分析法、實(shí)驗(yàn)歸納法、講授

5、法、討論法 [課型] 新授課 [課時(shí)] 1課時(shí) 【教學(xué)過程】 [新課導(dǎo)入] 　引導(dǎo)學(xué)生看兩張來自生活的圖片（多媒體投影）： （1） 警察叫司機(jī)系安全帶，為什么？ （2） 亞洲飛人柯受良駕車飛越黃河，他憑什么有這種膽識(shí)去飛越氣勢(shì)磅礴的黃河呢？ 　 通過生活中的一些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識(shí)的興趣，同時(shí)為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆。 [新課教學(xué)] [實(shí)驗(yàn)]在桌上放著一本物理書，它是靜止的，怎樣才能讓它運(yùn)動(dòng)起來呢？要用力去推它．從這個(gè)例子可以看出物體要運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)它施加力的作用．力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因嗎？ 長(zhǎng)期以來，在研究物體的運(yùn)動(dòng)原因的過程中，人們的經(jīng)驗(yàn)是

6、：要使一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)，必須推它或拉它。因此，人們直覺地認(rèn)為，物體的運(yùn)動(dòng)是與推拉等行為相聯(lián)系的，如果不再推拉，原來的運(yùn)動(dòng)便會(huì)停止下來。這是一個(gè)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問題．這個(gè)問題在2000多年前人們就對(duì)它進(jìn)行了研究，下面我們來回顧一下歷史． 一 歷史的回顧： 1.亞里士多德觀點(diǎn)：必須有里力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方 . 然而，在探究運(yùn)動(dòng)原因的“偵探小說”里，這正是由明顯的線索錯(cuò)誤判斷的案例，而且這個(gè)“錯(cuò)案”竟維持了進(jìn)兩千年。直到三百年前，伽利略才創(chuàng)造有效的“偵察”方法，發(fā)現(xiàn)了正確的線索，揭示了現(xiàn)象的本質(zhì)。 （亞里士多德簡(jiǎn)介：亞里士多德是世界古代史上最偉大的哲學(xué)

7、家、科學(xué)家和教育家。他創(chuàng)立了形式邏輯學(xué)，豐富和發(fā)展了哲學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科，對(duì)科學(xué)作出了巨大的貢獻(xiàn)。恩格斯稱亞里士多德是最博學(xué)的人） 2. 伽利略 （1）伽利略猜想：若沒有摩擦，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動(dòng)下去 伽利略認(rèn)為，將人們引入歧途的是摩擦力，而在日常物體的運(yùn)動(dòng)中，摩擦力又是難以避免的。 伽利略認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)球沿斜面向下滾動(dòng)時(shí)，由于加速原因，它的速度增大，而向上滾動(dòng)時(shí)，由于減速原因，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，它的速度應(yīng)該不增不減。但是實(shí)際情況卻是，即使沿水平面滾動(dòng)，球也越來越慢，最后停下來。伽利略認(rèn)為，這是摩擦阻力作用的結(jié)果，因?yàn)樗€觀察到，表面越光滑，球便會(huì)滾的越遠(yuǎn)。于是，他推斷：若

8、沒有摩擦力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。 （2）理想實(shí)驗(yàn) 為了證實(shí)結(jié)論的正確，他設(shè)計(jì)了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，下面利用一個(gè)跟他的理想實(shí)驗(yàn)裝置相似的實(shí)驗(yàn)向大家介紹一下伽利略的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)：有兩個(gè)斜面，用一個(gè)小球放到左邊的斜面上，放手后小球從左邊斜面上滾下后滾到右邊的斜面上．在有摩擦力的情況下，到達(dá)右邊斜面的高度比左邊的釋放高度要低． 伽利略所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是這樣的：實(shí)驗(yàn)裝置跟現(xiàn)在的一樣，實(shí)驗(yàn)時(shí)若沒有摩擦力，(當(dāng)然沒有摩擦力是不可能的，所以他的實(shí)驗(yàn)是想象中的理想實(shí)驗(yàn)．)我們看一下小球在這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)中會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)． 把小球放到左邊斜面的某一個(gè)高度，放手后由于有加速的原因，所以小球會(huì)從斜面上滾下，越滾越快；到右

9、邊斜面時(shí)，由于有減速的原因，小球會(huì)越滾越慢．在沒有摩擦力的情況下，小球應(yīng)達(dá)到左邊的釋放高度． 改變右邊斜面的傾角，傾角變小，小球要達(dá)到同樣的高度，要在斜面上走更遠(yuǎn)的距離．當(dāng)右邊傾角為零時(shí)，小球?qū)⒁恢睗L下去永遠(yuǎn)達(dá)不到左邊的釋放高度，這個(gè)速度將保持不變． 播放動(dòng)畫 （3）伽利略的觀點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)不需要力維持 （4）對(duì)理想實(shí)驗(yàn)的說明 （1）理想實(shí)驗(yàn)是一種理想化的實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)研究中的一種重要方法，在現(xiàn)實(shí)生活并不能實(shí)現(xiàn)。 （2）理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是正確的，因?yàn)樗墙⒃诳煽康目茖W(xué)事實(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)行理論思維的一種科學(xué)方法。 （3）抓住主要因素，忽略次要因素。 （伽利略簡(jiǎn)介：伽利略（1564～164

10、2）1564年2月15日生于意大利西北部的比薩城。意大利著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。） 3．笛卡兒的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)中物體不受到力，它將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向 與伽俐略同時(shí)代的法國科學(xué)家笛卡兒，補(bǔ)充和完善了伽俐略觀點(diǎn)，他認(rèn)為：如果沒有其他原因，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向。他支持了伽利略力不是物體的運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，并且還強(qiáng)調(diào)沒有力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)情況。他還認(rèn)為，這應(yīng)該要作為一個(gè)原理加以確立，并且是人類整個(gè)自然界的基礎(chǔ)。 伽利略和笛卡爾對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)作了準(zhǔn)確的描述，但是沒

11、有指明原因是什么，這個(gè)原因跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是什么． 物體不受力很難實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)代技術(shù)給我們提供了阻力很小的條件．我們來看一下氣墊實(shí)驗(yàn)．它的原理是氣泵給氣墊裝置打氣，導(dǎo)軌上有許多小孔，滑塊與導(dǎo)軌間形成一層空氣薄膜，滑動(dòng)時(shí)阻力很小．我們觀察一下滑塊的運(yùn)動(dòng)情況 [實(shí)驗(yàn)]氣墊導(dǎo)軌 牛頓總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，指出了加速和減速的原因是什么，并指出了這個(gè)原因跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，這就是牛頓第一定律． 二.牛頓第一定律 1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面外力迫使它改變這種狀態(tài)． 2.含義 （1）物體在不受力時(shí)，總保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)．說明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。舉例：冰

12、壺 （2）外力的作用迫使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 （3）物體有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，叫做慣性． （牛頓簡(jiǎn)介：偉大的英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。?生平?　1642年12月25日(新歷1643年1月4日)生于林肯郡的一個(gè)農(nóng)村家庭） 在初中已經(jīng)學(xué)過慣性的概念，下面通過實(shí)驗(yàn)再來看一下物體具有慣性的例子． 1、坐在汽車車廂的乘客，在汽車突然剎車時(shí)身體將向_____傾倒，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是_____。 2．坐在汽車車廂的乘客，在汽車突然啟動(dòng)時(shí)身體將向_____傾倒，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是_____。 3.小車起動(dòng)時(shí)，車上的木板向后倒；剎車時(shí)，木塊向前倒．

13、人在坐汽車時(shí)也有同樣的感受． 三.慣性與質(zhì)量 牛頓第一定律表明：一切物體都具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，這就是慣性。牛頓在陳述第一定律，他指出“慣性是一種起抵抗作用的能力。它存在于每一個(gè)物體當(dāng)中。這種抵抗能力，使物體保持其現(xiàn)有狀態(tài)，或靜止，或勻速直線運(yùn)動(dòng)。也就是說，這種抵抗能力，是指對(duì)外界改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的作用的抵抗能力。所以，慣性是物體的固有屬性。 1. 慣性是物體的固有屬性。 請(qǐng)學(xué)生閱讀P69的思考與討論，猜想慣性與什么因素有關(guān)？ 播放動(dòng)畫 ２.慣性是物體的固有性 練習(xí) 1、下列關(guān)于慣性的說法中，正確的是（ ） A.運(yùn)動(dòng)的物體有慣性

14、，靜止的物體沒有慣性。 B.只有物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)才有慣性 C.不受力的物體有慣性，受力的物體沒有慣性。 D.一切物體在任何時(shí)候都具有慣性 ２.關(guān)于牛頓第一定律的下列說法中，正確的是（?。? Ａ牛頓第一定律是實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的定律 Ｂ牛頓第一定律說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 Ｃ物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持 ３.關(guān)于慣性的說法中正確的是（　?。? Ａ快速運(yùn)動(dòng)的物體難以靜止，說明物體的速度大，慣性大 Ｂ靜止的火車難以啟動(dòng)，說明靜止的物體慣性大 Ｃ乒乓球可以快速的抽殺，說明乒乓球的慣性小 Ｄ物體受到的力越大，越容易變速，說明物體受力越大，慣性越小 [板書設(shè)計(jì)] 一 歷史的回顧：

15、1.亞里士多德觀點(diǎn)：必須有里力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方 2.伽利略的觀點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)不需要力維持 3．笛卡兒的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)中物體不受到力，它將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向 二.牛頓第一定律 1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面外力迫使它改變這種狀態(tài)． 2.含義 （1）物體在不受力時(shí)，總保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)．說明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 （2）外力的作用迫使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 （3）物體有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，叫做慣性

16、 三.慣性與質(zhì)量 1. 慣性是物體的固有屬性。 2.慣性是物體的固有性質(zhì)。 [作 業(yè)] P70頁 （2）（2）（3） [教學(xué)反思] 牛頓第一定律是學(xué)生認(rèn)識(shí)的第一個(gè)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的定律，它貫穿整個(gè)力學(xué)的學(xué)習(xí)。本節(jié)課沿著歷史軌跡講述了牛頓第一定律的產(chǎn)生過程，通過教師和學(xué)生活動(dòng)使學(xué)生了解定律的得出是在許多人研究的基礎(chǔ)上的，并且將實(shí)驗(yàn)事實(shí)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)研究方法，給以學(xué)生科學(xué)方法論的教育。慣性是由牛頓第一定律引出的，例舉生活中的慣性現(xiàn)象，并且讓學(xué)生親身體驗(yàn)慣性的存在，加深對(duì)慣性的認(rèn)識(shí)和理解，能夠用牛頓第一定律解釋慣性現(xiàn)象。本節(jié)課利用多媒體播放了很多有關(guān)慣性現(xiàn)象的動(dòng)畫，如果能夠讓學(xué)生在課堂上多動(dòng)手效果將更好。