第1節(jié) 牛頓第一定律2

牛頓第一定律設計思想 物理學是一門與自然、生活、技術進步和社會發(fā)展有著最為廣泛聯(lián)系的科學。讓學生封閉在既不聯(lián)系自然，也不聯(lián)系生產(chǎn)、生活，遠離科學探究樂趣，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。所以要讓學生在體驗中獲得物理規(guī)律，在物理史實中領略思維的力量和美。本節(jié)課的設計特點是注重物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，對科學家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅持真理的獻身精神成為情感態(tài)度價值觀教育的好素材。另外，實驗的驗證是本節(jié)課必需要的。適當介紹一些物理學史的知識，通過對大量實例的分析，讓學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。先是介紹了人類對力和運動關系的發(fā)展歷史，并著重講述了伽俐略的理想實驗及其重要的實驗思想。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，正是因為它破除了長達近兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導致牛頓第二定律得出。與此同時，它本身還包含著力、慣性、和參考系這些極富成果的科學概念，成為物理學理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過程蘊涵了重要的科學方法，教學中要引導學生領會牛頓第一定律的含義，充分說明伽利略“理想實驗”的實驗基礎和推理過程，展示了伽利略斜面理想實驗的猜想依據(jù)、推斷結(jié)果這一思維過程，通過教學讓學生明確運動和力的關系，提升對力、慣性、質(zhì)量等基本概念的理解。慣性是學生學習運動和力的基礎，因其抽象難懂而成為難點。新課標中本節(jié)內(nèi)容對學生有以下基本要求：1了解亞里士多德對力和運動關系的論述及存在的錯誤。2認識伽利略研究運動和力關系的思想方法，了解理想實驗的作用。3知道速度是描述物體運動狀態(tài)的物理量。4理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運用牛頓第一定律解釋有關現(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運用慣性概念，解釋有關實際問題。在發(fā)展要求中：1了解運動學和動力學研究角度的差異。2會識別慣性系與非慣性系。三維目標知識與技能： （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)生的簡單現(xiàn)象，會解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象。過程與方法培養(yǎng)學生嚴謹?shù)倪壿嬐评砟芰Γ煌ㄟ^對大量實例的分析，培養(yǎng)學生歸納、綜合能力。善于思考、善于總結(jié)，把物理與實際生活緊密結(jié)合。情感態(tài)度與價值觀讓學生知道科學研究過程的艱難，領悟?qū)嶒灱油评淼目茖W研究方法。教學重點（1）認識伽利略研究運動和力的關系的思想方法，了解理想實驗的作用；（2）牛頓第一定律的內(nèi)容教學難點對慣性的理解教學方法探究法、分析法、實驗歸納法、講授法、討論法課型 新授課課時 1課時【教學過程】新課導入引導學生看兩張來自生活的圖片（多媒體投影）：（1） 警察叫司機系安全帶，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去飛越氣勢磅礴的黃河呢？ 通過生活中的一些現(xiàn)象引起學生探求物理知識的興趣，同時為慣性的學習打下伏筆。新課教學實驗在桌上放著一本物理書，它是靜止的，怎樣才能讓它運動起來呢？要用力去推它從這個例子可以看出物體要運動，需要對它施加力的作用力是使物體運動的原因嗎？長期以來，在研究物體的運動原因的過程中，人們的經(jīng)驗是：要使一個物體運動，必須推它或拉它。因此，人們直覺地認為，物體的運動是與推拉等行為相聯(lián)系的，如果不再推拉，原來的運動便會停止下來。這是一個運動和力的關系問題這個問題在2000多年前人們就對它進行了研究，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：必須有里力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方 .然而，在探究運動原因的“偵探小說”里，這正是由明顯的線索錯誤判斷的案例，而且這個“錯案”竟維持了進兩千年。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)。（亞里士多德簡介：亞里士多德是世界古代史上最偉大的哲學家、科學家和教育家。他創(chuàng)立了形式邏輯學，豐富和發(fā)展了哲學的各個分支學科，對科學作出了巨大的貢獻。恩格斯稱亞里士多德是最博學的人）2. 伽利略（1）伽利略猜想：若沒有摩擦，球?qū)⒂肋h滾動下去伽利略認為，將人們引入歧途的是摩擦力，而在日常物體的運動中，摩擦力又是難以避免的。伽利略認為，當一個球沿斜面向下滾動時，由于加速原因，它的速度增大，而向上滾動時，由于減速原因，速度減小。他由此猜想：當球沿水平面滾動時，它的速度應該不增不減。但是實際情況卻是，即使沿水平面滾動，球也越來越慢，最后停下來。伽利略認為，這是摩擦阻力作用的結(jié)果，因為他還觀察到，表面越光滑，球便會滾的越遠。于是，他推斷：若沒有摩擦力，球?qū)⒂肋h運動下去。（2）理想實驗為了證實結(jié)論的正確，他設計了一個理想實驗，下面利用一個跟他的理想實驗裝置相似的實驗向大家介紹一下伽利略的實驗實驗：有兩個斜面，用一個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，到達右邊斜面的高度比左邊的釋放高度要低伽利略所設計的實驗是這樣的：實驗裝置跟現(xiàn)在的一樣，實驗時若沒有摩擦力，(當然沒有摩擦力是不可能的，所以他的實驗是想象中的理想實驗)我們看一下小球在這個理想實驗中會怎樣運動把小球放到左邊斜面的某一個高度，放手后由于有加速的原因，所以小球會從斜面上滾下，越滾越快；到右邊斜面時，由于有減速的原因，小球會越滾越慢在沒有摩擦力的情況下，小球應達到左邊的釋放高度改變右邊斜面的傾角，傾角變小，小球要達到同樣的高度，要在斜面上走更遠的距離當右邊傾角為零時，小球?qū)⒁恢睗L下去永遠達不到左邊的釋放高度，這個速度將保持不變播放動畫（3）伽利略的觀點：物體運動不需要力維持（4）對理想實驗的說明（1）理想實驗是一種理想化的實驗，是科學研究中的一種重要方法，在現(xiàn)實生活并不能實現(xiàn)。（2）理想實驗的結(jié)論是正確的，因為它是建立在可靠的科學事實基礎上，進行理論思維的一種科學方法。（3）抓住主要因素，忽略次要因素。（伽利略簡介：伽利略（15641642）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)學家、物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅(qū)者。）3笛卡兒的觀點：如果運動中物體不受到力，它將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向與伽俐略同時代的法國科學家笛卡兒，補充和完善了伽俐略觀點，他認為：如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。他支持了伽利略力不是物體的運動的觀點，并且還強調(diào)沒有力作用時物體的運動情況。他還認為，這應該要作為一個原理加以確立，并且是人類整個自然界的基礎。伽利略和笛卡爾對物體的運動作了準確的描述，但是沒有指明原因是什么，這個原因跟運動的關系是什么物體不受力很難實現(xiàn)的現(xiàn)代技術給我們提供了阻力很小的條件我們來看一下氣墊實驗它的原理是氣泵給氣墊裝置打氣，導軌上有許多小孔，滑塊與導軌間形成一層空氣薄膜，滑動時阻力很小我們觀察一下滑塊的運動情況實驗氣墊導軌牛頓總結(jié)了前人的經(jīng)驗，指出了加速和減速的原因是什么，并指出了這個原因跟運動的關系，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動狀態(tài)或靜止狀態(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，總保持勻速運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)說明力不是維持物體運動狀態(tài)的原因。舉例：冰壺（2）外力的作用迫使物體的運動狀態(tài)改變，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（3）物體有保持勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，叫做慣性（牛頓簡介：偉大的英國物理學家、數(shù)學家、天文學家。 生平 1642年12月25日(新歷1643年1月4日)生于林肯郡的一個農(nóng)村家庭）在初中已經(jīng)學過慣性的概念，下面通過實驗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，在汽車突然啟動時身體將向_傾倒，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是_。3.小車起動時，車上的木板向后倒；剎車時，木塊向前倒人在坐汽車時也有同樣的感受三.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動狀態(tài)或靜止狀態(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。它存在于每一個物體當中。這種抵抗能力，使物體保持其現(xiàn)有狀態(tài)，或靜止，或勻速直線運動。也就是說，這種抵抗能力，是指對外界改變物體的運動狀態(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。請學生閱讀P69的思考與討論，猜想慣性與什么因素有關？播放動畫 .慣性是物體的固有性練習1、下列關于慣性的說法中，正確的是（ ）A.運動的物體有慣性，靜止的物體沒有慣性。B.只有物體的運動狀態(tài)改變時才有慣性C.不受力的物體有慣性，受力的物體沒有慣性。D.一切物體在任何時候都具有慣性.關于牛頓第一定律的下列說法中，正確的是（）牛頓第一定律是實際實驗驗證的定律牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因物體的運動需要力來維持.關于慣性的說法中正確的是（）快速運動的物體難以靜止，說明物體的速度大，慣性大靜止的火車難以啟動，說明靜止的物體慣性大乒乓球可以快速的抽殺，說明乒乓球的慣性小物體受到的力越大，越容易變速，說明物體受力越大，慣性越小板書設計一 歷史的回顧：1.亞里士多德觀點：必須有里力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方2.伽利略的觀點：物體運動不需要力維持3笛卡兒的觀點：如果運動中物體不受到力，它將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向二.牛頓第一定律1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(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，總保持勻速運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)說明力不是維持物體運動狀態(tài)的原因。（2）外力的作用迫使物體的運動狀態(tài)改變，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（3）物體有保持勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，叫做慣性三.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）教學反思牛頓第一定律是學生認識的第一個力與運動關系的定律，它貫穿整個力學的學習。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，通過教師和學生活動使學生了解定律的得出是在許多人研究的基礎上的，并且將實驗事實和邏輯推理相結(jié)合的科學研究方法，給以學生科學方法論的教育。慣性是由牛頓第一定律引出的，例舉生活中的慣性現(xiàn)象，并且讓學生親身體驗慣性的存在，加深對慣性的認識和理解，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慣性現(xiàn)象的動畫，如果能夠讓學生在課堂上多動手效果將更好。