2020-2021学年1 牛顿第一定律教学设计

第四章　运动和力的关系

第1节　牛顿第一定律

牛顿第一定律是牛顿定律的基石，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。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。

物理观念：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。

科学思维：用惯性概念解释有关实际问题。会识别惯性系和非惯性系。

科学探究：体会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。

科学态度与责任：从通过牛顿第一定律的历史史实回顾，増进对科学的兴趣，培养学生的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神

1.教学重点

（1）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。

（2）知道质量是描述惯性的物理量

2.教学难点

对牛顿第一定律发现过程中的科学方法的体会

多媒体课件

一、引入新课

实例分析

踢出去的球，脚已不对它施力，球仍运动。是力在维持球的运动吗？

足球最终停下来，是因为没有力的作用吗？是什么原因使运动的足球最终停下来的？

一个古老的话题…

（1）物体运动的原因是什么？

（2）物体的运动和力有什么关系？

要了解这个问题，请同学们先感受一下运动和力。

活动：请同学们用力推木块，推凳子，书，圆珠笔，铅笔盒，小车，小球，书包等，然后撤去推力。通过以上实验我们可以得到什么结论？

新课教学：

一、历史的足迹：

1.亚里士多德（公元前四世纪）的运动观：

运动的分类：

（1）自然运动

每个物体都有自己的固有位置，比如，火的自然位置在上，土的自然 位置在下，气和水在中间，偏离固 有位置的物体将趋向固有位置。地上物体的自然运动沿直线，轻者上升，重者下降；天体的自然运动永恒地沿着圆周进行。

（2）受迫运动

物体的运动是在推或拉的作用下发生的，没有外力的物体就停止。

实质：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。

亚里士多德 (Aristotle,前384-前322)结论：必须有力作用在物体 上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来. 即力是维物体运动的原因。

（3）思考：这种说法错在哪里？

2.伽利略对运动和力的探究过程

（1）质疑：原来运动的物体之所以停下来，难道真的是因为没有力的作用吗？

原因：那是因为受到空气、水等流体摩擦阻力作用才停下。

（2）设想：如果没有受到空气、水等流体摩擦阻力作用物体将会怎样运动？

（3）猜想：按原来的运动一直运动下去。

（4）实验验证：探究阻力对物体运动的影响.

A毛巾B棉布C木板

学生实验：让小车分别从斜面上同一高度往铺有毛巾、棉布、木板的水平面滑动，观察小车的运动距离的长短。

通过实验观察我们可以得出什么结论？

结论：阻力越小小车运动的距离越长。

（5）假设推理：

A如果现在小车滑向更加光滑的玻璃板，情况会怎么样？

小车会运动得更远。

B小车在绝对光滑(摩擦力为零)的水平面上运动，它会怎么样呢？

小车会一直运动下去，做匀速直线运动。

(6)请同学们举例日常生活中存在的这种模型？

①气垫船、磁悬浮列车

②冰壶球比赛

思考：以上实验和推理说明了什么问题？

【1】物体停下并非不受外力作用，而是因为摩擦力作用才停下。

【2】物体不受外力作用依然能运动。

观看伽利略理想斜面实验flash动画。

（7）伽利略理想实验结论：

伽利略 (Galileo,1564-1642)认为在水平面上的物体之所以停下来，是因为受到了摩擦阻力的缘故。即：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。

（8）伽利略研究问题的过程：

A.质疑旧观点

B.找到问题的切入点进行合理分析

C.通过实验+推理+总结

D.证实旧观点的错误

F.提出新观点

这种敢于质疑和挑战权威的勇气是值得我们钦佩和学习的。

(8)思考：理想实验的特点是什么？

A.实验 + 推理（合理外推）

B.可靠事实 + 理论思维

伽利略开创了一种研究自然规律的科学方法，这就是抽象思维、合理外推和科学实验相结合的方法。这种方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍不失为重要的科学方法之一。

（9）爱因斯坦对伽利略的高度评价：

伽利略的发现以及他所应用的科学的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。——爱因斯坦

3. 笛卡儿（1596—1650）的观点：

笛卡儿补充了伽利略的认识，指出：如果运动物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动。

二. 牛顿第一定律:

牛顿 (Newton,1642-1727)：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.

牛顿对自己谦虚的评价：

如果我比笛卡儿看得远一点，那是因为我站在前辈巨人的肩上。——牛顿

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.

让学生分组讨论总结牛顿第一定律的含义，教师加以引导总结得出结论。

2 含义：

(1) 物体在不受力时,总保持匀速直线状态或静止状态.即力不是维持物体运动速度的原因.

(2) 物体运动状态的改变需要外力.即力是改变物体运动状态原因.

(3) 一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。所以说一切物体都有惯性。

三、惯性定律:

1.观察飞机投弹炸轮船的flash动画后思考：分析飞机投弹时，为什么不在轮船的正上方？

2.问题1：举出生活中关于惯性的实例？

观察关于日常生活中关于惯性实例的短片。

3.问题2：惯性大小跟哪些因素有关？举例说明？

实例:请一位同学吹同样大小的铁球与乒乓球，总结惯性大小与哪些因素有关。

总结：质量是惯性大小的唯一量度.

4.惯性定律总结

（1）一切物体都具有惯性.

（2）惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。

（3）惯性只与物体的质量有关。与运动与否、速度大小、所受外力无关。

本节内容虽然是学生学习过的内容，但是通过历史史实回顾结合观察调动了学生的学习兴趣，使学生勇于自觉发言，积极参与问题探究。自学讨论过程中使学生了解科学问题是怎样提出的，相应的概念和定律是如何萌生、提炼和发展的，可以帮助学生理解相关知识的本质和内涵，并得到物理思想上的升华。牛顿第一定律适用性的探讨学习，使学生对该定律的理解更进一步，对科学的学习兴趣也会进一步增强。从而使课堂教学顺利、高效完成。