鲁科版必修1第1节 牛顿第一定律一等奖教学设计

牛顿第一定律

[设计思想] 物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学。让学生封闭在既不联系自然，也不联系生产、生活，远离科学探究乐趣，甚至根本不可能存在的“思辩游戏”式的难题和怪题的牢笼之中，他们是不可能热爱物理课程的。所以要让学生在体验中获得物理规律，在物理史实中领略思维的力量和美。本节课的设计特点是注重物理规律的发现和发展，对科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神成为情感态度价值观教育的好素材。另外，实验的验证是本节课必需要的。适当介绍一些物理学史的知识，通过对大量实例的分析，让学生真正理解力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。先是介绍了人类对力和运动关系的发展历史，并着重讲述了伽俐略的理想实验及其重要的实验思想。然后引入了牛顿第一定律，引入了惯性概念，并由此分析出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。

[教材分析] 牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出。与此同时，它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。另外，伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法，教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义，充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程，展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程，通过教学让学生明确运动和力的关系，提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。惯性是学生学习运动和力的基础，因其抽象难懂而成为难点。新课标中本节内容对学生有以下基本要求：1．了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。2．认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。3．知道速度是描述物体运动状态的物理量。4．理解牛顿第一定律的内容，能够运用牛顿第一定律解释有关现象。5．知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度。6．运用惯性概念，解释有关实际问题。在发展要求中：1．了解运动学和动力学研究角度的差异。2．会识别惯性系与非惯性系。

[三维目标]

知识与技能：

（1）能叙述发现牛顿第一定律的历史过程。

（1）理解牛顿第一定律的内容及意义。

（2）理解惯性，知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象，会解释日常生活中的惯性现象。

过程与方法

培养学生严谨的逻辑推理能力；通过对大量实例的分析，培养学生归纳、综合能力。善于思考、善于总结，把物理与实际生活紧密结合。

情感态度与价值观

让学生知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。

[教学重点]

（1）认识伽利略研究运动和力的关系的思想方法，了解理想实验的作用；

（2）牛顿第一定律的内容

[教学难点]

对惯性的理解

[教学方法]

探究法、分析法、实验归纳法、讲授法、讨论法

[课型]  新授课

[课时] 1课时

【教学过程】

[新课导入]

　引导学生看两张来自生活的图片（多媒体投影）：

（1）    警察叫司机系安全带，为什么？

（2）    亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河，他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢？

　  通过生活中的一些现象引起学生探求物理知识的兴趣，同时为惯性的学习打下伏笔。

[新课教学]

[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？

长期以来，在研究物体的运动原因的过程中，人们的经验是：要使一个物体运动，必须推它或拉它。因此，人们直觉地认为，物体的运动是与推拉等行为相联系的，如果不再推拉，原来的运动便会停止下来。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．

一 历史的回顾：

1.亚里士多德观点：必须有里力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方 .

然而，在探究运动原因的“侦探小说”里，这正是由明显的线索错误判断的案例，而且这个“错案”竟维持了进两千年。直到三百年前，伽利略才创造有效的“侦察”方法，发现了正确的线索，揭示了现象的本质。

（亚里士多德简介：亚里士多德是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家。他创立了形式逻辑学，丰富和发展了哲学的各个分支学科，对科学作出了巨大的贡献。恩格斯称亚里士多德是最博学的人）

2. 伽利略

（1）伽利略猜想：若没有摩擦，球将永远滚动下去

伽利略认为，将人们引入歧途的是摩擦力，而在日常物体的运动中，摩擦力又是难以避免的。

伽利略认为，当一个球沿斜面向下滚动时，由于加速原因，它的速度增大，而向上滚动时，由于减速原因，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。但是实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也越来越慢，最后停下来。伽利略认为，这是摩擦阻力作用的结果，因为他还观察到，表面越光滑，球便会滚的越远。于是，他推断：若没有摩擦力，球将永远运动下去。

（2）理想实验

为了证实结论的正确，他设计了一个理想实验，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．

播放动画

（3）伽利略的观点：物体运动不需要力维持

（4）对理想实验的说明

（1）理想实验是一种理想化的实验，是科学研究中的一种重要方法，在现实生活并不能实现。

（2）理想实验的结论是正确的，因为它是建立在可靠的科学事实基础上，进行理论思维的一种科学方法。

（3）抓住主要因素，忽略次要因素。

（伽利略简介：伽利略（1564～1642）1564年2月15日生于意大利西北部的比萨城。意大利著名数学家、物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。）

3．笛卡儿的观点：如果运动中物体不受到力，它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

与伽俐略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽俐略观点，他认为：如果没有其他原因，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。他支持了伽利略力不是物体的运动的观点，并且还强调没有力作用时物体的运动情况。他还认为，这应该要作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然界的基础。

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．

物体不受力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

[实验]气垫导轨

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．

二.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，除非作用在它上面外力迫使它改变这种状态．

2.含义

（1）物体在不受力时，总保持匀速运动状态或静止状态．说明力不是维持物体运动状态的原因。举例：冰壶

（2）外力的作用迫使物体的运动状态改变，说明力是改变物体运动状态的原因。

（3）物体有保持匀速直线运动状态的性质，叫做惯性．

（牛顿简介：伟大的英国物理学家、数学家、天文学家。 生平 　1642年12月25日(新历1643年1月4日)生于林肯郡的一个农村家庭）

在初中已经学过惯性的概念，下面通过实验再来看一下物体具有惯性的例子．

1、坐在汽车车厢的乘客，在汽车突然刹车时身体将向_____倾倒，产生这种现象的原因是_____。

2．坐在汽车车厢的乘客，在汽车突然启动时身体将向_____倾倒，产生这种现象的原因是_____。

3.小车起动时，车上的木板向后倒；刹车时，木块向前倒．人在坐汽车时也有同样的感受．

三.惯性与质量

   牛顿第一定律表明：一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这就是惯性。牛顿在陈述第一定律，他指出“惯性是一种起抵抗作用的能力。它存在于每一个物体当中。这种抵抗能力，使物体保持其现有状态，或静止，或匀速直线运动。也就是说，这种抵抗能力，是指对外界改变物体的运动状态的作用的抵抗能力。所以，惯性是物体的固有属性。

1. 惯性是物体的固有属性。

请学生阅读P69的思考与讨论，猜想惯性与什么因素有关？

播放动画

２.惯性是物体的固有性

练习

1、下列关于惯性的说法中，正确的是（      ）

A.运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。

B.只有物体的运动状态改变时才有惯性

C.不受力的物体有惯性，受力的物体没有惯性。

D.一切物体在任何时候都具有惯性

２.关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（　）

Ａ牛顿第一定律是实际实验验证的定律

Ｂ牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因

Ｃ物体的运动需要力来维持

３.关于惯性的说法中正确的是（　　）

Ａ快速运动的物体难以静止，说明物体的速度大，惯性大

Ｂ静止的火车难以启动，说明静止的物体惯性大

Ｃ乒乓球可以快速的抽杀，说明乒乓球的惯性小

Ｄ物体受到的力越大，越容易变速，说明物体受力越大，惯性越小

[板书设计]

一 历史的回顾：

1.亚里士多德观点：必须有里力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方

2.伽利略的观点：物体运动不需要力维持

3．笛卡儿的观点：如果运动中物体不受到力，它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

二.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，除非作用在它上面外力迫使它改变这种状态．

2.含义

（1）物体在不受力时，总保持匀速运动状态或静止状态．说明力不是维持物体运动状态的原因。

（2）外力的作用迫使物体的运动状态改变，说明力是改变物体运动状态的原因。

（3）物体有保持匀速直线运动状态的性质，叫做惯性

三.惯性与质量

1. 惯性是物体的固有属性。

2.惯性是物体的固有性质。

[作 业]

 [教学反思]

牛顿第一定律是学生认识的第一个力与运动关系的定律，它贯穿整个力学的学习。本节课沿着历史轨迹讲述了牛顿第一定律的产生过程，通过教师和学生活动使学生了解定律的得出是在许多人研究的基础上的，并且将实验事实和逻辑推理相结合的科学研究方法，给以学生科学方法论的教育。惯性是由牛顿第一定律引出的，例举生活中的惯性现象，并且让学生亲身体验惯性的存在，加深对惯性的认识和理解，能够用牛顿第一定律解释惯性现象。本节课利用多媒体播放了很多有关惯性现象的动画，如果能够让学生在课堂上多动手效果将更好。