1、牛顿运动第一定律 教学目的： 1知道亚里士多德、伽利略等对力和运动的关系的不同认识，了解伽利略的理想实验 及其推理和结论，认识理想实验是科学研究的重要方法； 2理解牛顿第一定律的内容和意义； 3掌握惯性的概念，会应用惯性解释自然现象； 4通过问题的分析和研究感悟科学研究的方法和规律。 重点难点：牛顿第一定律的理解和应用 教材处理：将教材第一节部分内容渗透到牛顿运动第一定律的教学过程中，并且在本 章的教学过程中不断渗透其思想方法，通过不断深入的理性思维引导，提升感悟认识。 课型：规律建立课 教学方法：以讲授为主，调动学生观察与思维体验 手段：利用手边的钥匙做演示实验，多媒体辅助教学 教学过程 情
2、景引入：提供虚设报道 据悉：“2000 年 7 月 25 日，协和号客机班机 AF4590 在跑到上起飞，速度达到 328km/h 时，机长得知飞机机翼起火，紧急制动,飞机立即停止运动 .” （在运动规律的研究中已经利用协和号客 机有关信息，本课再次利用此材料，从另一个角度引起学生关注与思考） 。 学生表示强烈反对，并且纷纷提出惯性问题。 师生回顾实际情景多媒体视频： 协和号客机班机 AF4590 在法国戴高乐机场进行起飞，奔驰了约 2000 米、速度达到 328km/h 时，轮子压上美国大陆航空的 DC-10 脱落的小铁条，飞机机翼起火，如果停止起 飞过程需要冲出约 3000 米长的距离（此
3、结论在第一章学习过程中由学生推论而得到过） ， 机长拉起飞机，两分钟后飞机坠毁。 学生和老师一起再次经历心灵的震撼。 教师肯定学生们有关惯性的说法惯性致使飞机不能立即停止运动？同时提出问题： 假如有足够长的跑道，在 3000 米长的距离上有没有力强迫飞机向前奔驰？ 学生的结论出现分歧，有同学提出有冲力，教师不急于表态。在后面的问题研究过程 中希望学生可以自我感悟认识问题。 教师演示实验，学生观察实验引导学生体会、思考力与运动的关系： 使一串钥匙：竖直上抛、使其摆动、使其圆周运动， 提出思考问题：为什么小球的运动过程不一样？ 学生观察后绝大多数答案：小球受力情况不同。 教师变换条件，演示实验，学
4、生观察实验引导学生思考，感悟力不是决定具体运 动形式唯一因素。 使同一串钥匙落体、上抛、平抛、斜抛 问题：小球受力情况是否相同？ 答案：均只受重力 问题：为什么小球的运动过程不一样？ 学生对比两次实验，深刻思考反思，有学生说到有惯性！ 教师肯定，并且强调初始状态不同。 教师引出新课题： 运动学（kinematics） 只研究物体怎样运用而不涉及运用与力的关系的理论； 动力学(dynamics) 研究运动和力的关系的理论。 教师调动学生： 让我们走进牛顿的世界 “大自然和他的规律深藏在黑夜里 上帝说让牛顿出世吧 于是一切就都在光明之中” 牛顿的墓志铭 第三章 牛顿运动定律之牛顿第 一定律 牛顿定
5、律整个动力学的基础 教师讲解：一个基本问题，几千年来，因为它太复杂而含混不清，这就是运动问题。 探究问题：物体运动的原因究竟是什么？ 人们的直觉经验：力是维持运动的原因 古希腊的哲学家亚里士多德（公元前 384322 年）： “一切运动的物体必定受某物的驱动”，外力是物体产生并维 持运动的原因 古希腊的哲学家亚里士多德所著物理学一书中认为：机械运动有自然运动和机械运动， 如马拉车行驶，奴隶曳船行驶，这些运动必须要劳动者，即运动必须有外力维持，否则就 归于静止。他认为“一切运动的物体必定受某物的驱动”。千百年来人们都相信亚里士多 德的说法：外力是物体产生并维持运动的原因。 强调亚里士多德分析与认
6、识问题的方法：根据对现象的观察、直觉推理得到结论。 提出思考问题：你是否同意亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因，速度本身标志 着是否有力作用在物体上？ 同学已经有足够的经验、知识、说“不”！ 一、伽利略理想实验的魅力 回顾问题：关于力，伽利略断言了什么？ 伽利略认为将人们引入歧途的是摩擦力的存在。 提出假设请学生想象与思考，假如没有了摩擦会怎么样？ 教师随手演示，仍然使一串钥匙摆动，观察其经历几乎摆上初始高度。或许就是 这样的观察经验，使伽利略设想了理想实验。 斜面实验课件模拟。 引导观察和思考，伽利略理想实验经验与推论：理想条件下，小球可以达到原来等高 位置；倾角越小，会运动得更远；
7、假如水平，小球将永远运动。 设小球释放的高度不同，在水平面上的速度不同，但是没有使物体减速的原因，物体 会保持达到最低点的状态（速度）运动。 推论：力不是维持运动的原因（不是维持速度的原因） ，而是改变物体的运动状态（改 变速度）的原因。 视频：沙弧球在摩擦作用非常弱时，沙弧球运动距离被极大地放大了。为伽利略 理想实验推论提供体验性支持。 视频：保龄球以强烈的势头冲向目标多次重复，请学生寻找冲力？同时对前面协 和号问题得到统一认识运动不需要力维持 引导总结“伽利略与亚里士多德观点的分歧在什么地方”？ 笛卡儿：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
8、是保持在直线上运动。 他认为这应该作为一个原理加以确立，并且使人类整个自然观 的基础。 二、牛顿第一定律（Newton first law of motion） 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这 种状态 引导对第一定律的深刻析、讨论： 如何理解“一切物体” ？ 不论物态如何、不论状态如何、不论什么位置一反几千年束缚人们思想概念的教 会观点天上与地面的物体遵从不同的规律。 “除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态” 肯定了力的真正作用改变物体的运动状态，而不是维持物体的运动状态。 强调：物体运动状态变化的特征表现是什么？ “位置”和“速度”是描述物体运动
9、状态的物理量，物体运动状态的变化主要表现为 速度的变化 “总保持匀速直线运动状态或静止状态”强调物体具有保持匀速直线运动状态或静止 状态的性质惯性 惯性（inertia ）：物体保持匀速直线运动状态或静止状态性质 物体本身的本能。 自然界是非常“懒惰”的，本性希望保持运动状态不变，保持运动状态不变是物 体与生据来的一种本能。 问题思考：企图保持不变，是不是不能变化？ 否！ 物体具有保持原来运动状态不变的本领惯性本能；歧途不变，能不能不变取 决于是否有力迫使其改变。 问题深入：所有物体均具有惯性，是否所有物体保持原来状态不变的本领相同？ 不同的物体保持原来运动状态不变的本领不同，而迫使不同的物体
10、改变状态需要复出 的努力是不同的惯性大小不同，是什么使得惯性大小不同？ 深入分析与思考：研究物体的惯性大小与什么有关？ 学生提出速度、重力、密度、光滑等因素。 教师引导，理性思维研究分析： 关于速度，引导逆向思辨 可否认为我现在速度为零，惯性为零？ 可否认为我乘坐动车组飞奔着惯性增加？可否认为我对面乘客惯性为零？ 学生深层次思考讨论。 统一认识：惯性既然是物体本身的属性就应该与外界条件、外界作用是否有、大小、 速度大小没有关系。 速度具有相对性，相对于不同参照系，速度不同，而物体本身的属性应该与参照系的 选择无关。 光滑光滑是否没有惯性？ 强调摩擦的作用。 重力是否在太空中、卫星上没有惯性，能
11、否以意念改变物体状态？ 视频失重，强化理解。 密度是物质的特性之一，惯性是否与密度相关？ 比较冰和石头？ 一冰山足可以撞坏太坦尼克号！ 质量是物体惯性大小的量度可以抽杀乒乓球、羽毛球，不可以抽杀铅球、保令球， 撼树容易，撼山难。 这样的事例，使学生心灵感悟得到强化。 进一步：太坦尼克号已经发现了冰山，为什么躲闪不开？ 协和号为什么难于改变运动状态？ 质量大，运动状态难于改变。 三、惯性与质量 质量是物体惯性大小的量度 质量 (mass) m标量 单位：千克 符号 kg 四、解释生活现象，问题讨论： 1、 最便宜的旅行方式。 有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球自转，一昼夜就能环游世界，这个设想
12、可行 吗？ 答：因为地球上一切物体， （包括地球周围的大气）都随着地球一起运动，气球升空后， 由于惯性，它仍保持原来随地球自转的速度，当忽略其他与地球有相对运动的作用而产生 的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止状态，不可能相对地球绕行一周。 这就可以解释为什么地球自西向东转动，我们竖直上抛的物体还会落到原来的地方？ 而不是落在原位置的西边？ 现实类比：观察视频汽车上抛球： 在快速行进的汽车上，竖直抛出的物体会落回手里。 引申，思维体验：如地球突然停止转动，可能会发生什么问题？ 2、 既然任何物体都具有惯性，所以任何物体的运动状态都不能变化？ 3、 物体运动状态变化了，是不是就没有惯性
13、了？ 注意：力改变的是状态而不是改变了惯性 总结： 牛顿第一定律惯性定律牛顿物理学的基石 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这 种状态。 意义：正确揭示了力和运动的关系； 定义了惯性概念：物体总保持匀速直线运动状态或静止状态性质。 关于“对力学所需的基本概念、基本假定、对物质运动的基本观点都作了界定”的问 题，鉴于学生的理解能力有限，暂不说明。 注意：惯性不是力！ 问题拓展：物体存在惯性是一件好事还是坏事？ 设想，假如物体没有惯性世界会是什么样的？ 惯性的利用和预防 ，课件 撞车 安全带视频，学生对惯性的感悟与体验再次得到强 化，同时强化了安全意识。 认识
14、拓展，问题：不受力作用的物体是不存在的，所以牛顿运动第一定律不能经过实 验检验，那么惯性定律为什么还被认为是一客观规律？ 引导认识： 1、 不存在反例 2、 近似条件彗星运动 视频：沙弧球运动、气垫导轨实验 3、 以其为理论依据得到的推论可以经过实践 检 验 4、建立在实际观察和理性思维上 教师展开：人类对于惯性的认识从亚里士多德到伽利略一直至牛顿，经历了 2000 多年 无数个有名无名的科学家的探索才逐渐趋向完美，而其中对伽利略的用理想实验的思想方 法给人以深刻的启迪。 “一代代科学家探索自然界奥秘的努力，就像是读福尔摩斯一类的侦 探小说。在好的侦探故事中，一些最明显的线索往往将读者引导到错
15、误的猜疑上去，凭直 觉的推理方法是靠不住的”。 物理学的进化爱因斯坦、英费尔德 爱因斯坦对伽利略的贡献给予高度评价：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是 人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。这个发现告送我们， 根据直接观察所得出的直觉的结论，并不总是可靠的，因为它们有时会引到错误的线索上 取。 物理学的进化爱因斯坦、英费尔德 我国远在春秋战国的“墨经”上已有惯性的论述。在春秋战国末期的考工论车舟人 篇中更有明确的记载：“劝登马力，马力既竟竭，犹能一取也。”意思是说：马拉车的 时候，马虽然对车不再施力了，但车还能继续前进一段路，这显然是讲述一种惯性现象。 这段历史对
16、每个学习物理并愿通向成功之路者是最好的借鉴。 伽利略的科学研究方法：可靠事实+理论思维理想实验 课后思考问题：第一定律建立的科学方法到底是什么？(在本章的教学中，不断的渗透 科学方法教育)； 设计实验，证明气体和液体有惯性(第二讲，可以请学生展示他们的设计) ； 亚里士多德到底是一个什么样的人？ 再本章结束时，要求学生写从亚里士多德到伽利略到牛顿的感想体会。作为本章测评 的一部分。 本课的设计思想是我多年所坚持的，经过多年的实践，并且不断完善，近年来引入了 多媒体，提高了课程的体验与感染力。多年来，本课有学校内外，本学科及其他不同学科 的很多老师听课，给以高度认同。 可以通过以下一组问题的判断
17、，知识巩固并且检测教学效果 问题判断： 1、 一切物体都具有惯性，直到有外力迫使其改变状态为止 错（力改变的是状态而不是改变了惯性） 2、 运动越快的物体一定受到更大的力作用，力越大，物体的速度一定越大 错 3、 由于任何物体都具有惯性，所以任何物体的运动状态都不会无故改变 对 4、 不受外力作用时，物体的运动状态保持不变，是因为物体具有惯性 对 5、 受力作用时，物体的运动状态变化，说明受力作用后物体不再具有惯性了 错 6、 受力作用时物体的运动状态变化，要持续改变状态必须持续施加力，这是因为物体的 惯性在起作用 对 7、 在水平面上运动的物体，撤消动力后，最终会停止运动，这是因为物体不受作用力了 错 8、 作用在物体上的力消失后物体的速度将会逐渐减小 错 9、 力是改变物体运动状态的原因，物体的速度方向总与力的方向一致 错 10、 只有静止和匀速运动的物体才具有惯性 错 11、 如果不受重力（不考虑空气阻力） ，向上抛出的物体将会向上做匀速运动 对 12、 力是产生加速度和速度的原因 错 13、 跑得快的物体不容易停下来，是因为跑得快的物体惯性大 错 14、 受重力大的物体，惯性大，物体在月球上受重力减小，其惯性减小 错 15、 在宇宙中不受重力的物体，没有惯性 错 16、 在卫星里的物体处于完全失重状态，这时物体的惯性消失 错 版权所有：高考资源网( )
