牛頓第一定律教案
［目標(biāo)］
一、知識(shí)與技能
１、知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理過程和推論，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法
２、理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義；理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，知道物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。
３、理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度；會(huì)用慣性解釋一些現(xiàn)象。
二、過程與方法
１、觀察生活中的慣性現(xiàn)象，了解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
�。病⑼ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)牛頓第一定律的理解
�。场⒗斫饫硐雽�(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
１、通過伽利略和亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的不同認(rèn)識(shí)，了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性
�。�、感悟科學(xué)是人類進(jìn)步的不竭動(dòng)力
［重點(diǎn)］
１、理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
�。�、對(duì)牛頓第一定律和慣性的正確理解
�。场⒗硐雽�(shí)驗(yàn)
［教學(xué)難點(diǎn)］
�。薄⒘瓦\(yùn)動(dòng)的關(guān)系
�。�、慣性和質(zhì)量的關(guān)系
［課時(shí)安排］
1課時(shí)
［教學(xué)過程］
［引入］
師：同學(xué)們，在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)，知道了物體的一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但同學(xué)們有沒有想過：同一個(gè)物體不同的情況下可以做出不同的運(yùn)動(dòng)，究竟是什么決定了物體的運(yùn)動(dòng)情況？要討論這個(gè)問題，就要研究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。所以，從今天開始，我們就一起來探究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。
一、據(jù)生活現(xiàn)象思考探究
師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)，分組探討一下運(yùn)動(dòng)和力是怎樣的一種關(guān)系，并試著回答以下一些問題。
1、物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持嗎？是不是有力物體就能運(yùn)動(dòng)，沒力物體就靜止。給物體一初速度，物體在不同平面上滑動(dòng)，體會(huì)物體運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。
2、物體的運(yùn)動(dòng)方向跟力的方向一樣嗎？
以拋粉筆為例
3、物體的運(yùn)動(dòng)僅由力決定嗎？
拋粉筆為例
4、物體什么情況下做直線運(yùn)動(dòng)？什么情況下做曲線運(yùn)動(dòng)？
以拋粉筆為例
5、物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，什么情況下加速？什么情況下減速？
以拋粉筆為例。
【牢記】：物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，沒有力物體也能運(yùn)動(dòng)：勻速直線運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)方向與力的方向無必然聯(lián)系；當(dāng)速度與力同一直線時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)；速度與力不在同一直線時(shí)，曲線運(yùn)動(dòng)；同一直線時(shí)，力與速度同向，加速；力與速度反向，減速。
要讓學(xué)生明白：物體此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力決定的，此刻的速度及此刻的受力決定下一刻的速度。（比方：今天的結(jié)果是前面的表現(xiàn)決定的，要想今后的結(jié)果能改變，必須從現(xiàn)在開始。）
二、歷史上人類對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)
師：愛因斯坦曾把一代代科學(xué)家探索自然奧秘的努力，比做福爾摩斯偵探小說中警員破案的過程。在偵探故事中，有時(shí)候明顯可見的線索卻把人們引到錯(cuò)誤的判斷上去，也就是說光憑經(jīng)驗(yàn)來做判斷是靠不住的。
師：長(zhǎng)期以來，在研究物體運(yùn)動(dòng)原因的過程中，人們的經(jīng)驗(yàn)是：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，當(dāng)不再推、拉的時(shí)候，原來的運(yùn)動(dòng)便停止下來。根據(jù)這類經(jīng)驗(yàn)，亞里士多德得出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體便要停止。我想不僅是亞里士多德這樣想，就是在現(xiàn)在，很多人還是這樣想的，因?yàn)樗c我們的現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)相一致。但這卻是個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論。是由明顯可見的線索引出的錯(cuò)誤判斷，而且這個(gè)錯(cuò)誤結(jié)論竟維持了近兩千年。直到三百多年前，伽俐略創(chuàng)造了有效的“偵察”方法，發(fā)現(xiàn)了正確的線索，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)，成為物理學(xué)中的福爾摩斯。
師：伽俐略注意到，當(dāng)一個(gè)球沿斜面向下滾動(dòng)時(shí)，它的速度越來越大；向上滾動(dòng)時(shí)，速度越來越小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，速度應(yīng)該不增不減。實(shí)際上他發(fā)現(xiàn)，球越來越慢，最后停下來。伽俐略認(rèn)為，這是由于摩擦阻力的原因，因?yàn)樗瑯舆�觀察到，表面越光滑，球便會(huì)滾動(dòng)得越遠(yuǎn)。于是他推斷：若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。
師：伽俐略為了說明他的思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)（伽俐略斜面實(shí)驗(yàn)）：讓一個(gè)小球沿一個(gè)斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸皆瓉砀叨取p小后一斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然達(dá)到同樣高度，但這一次為了達(dá)到同樣高度，比第一次滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，小球達(dá)到同一高度時(shí)將會(huì)滾得更遠(yuǎn)。于是他問道：若將后一個(gè)斜面放平，球會(huì)滾動(dòng)多遠(yuǎn)？結(jié)論顯然是，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動(dòng)下去。這就是說物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，沒有力物體也可以運(yùn)動(dòng)（比如在光滑水平上，只要給物體個(gè)初速度，物體將以這個(gè)速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去），而力恰好是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)速度）的原因，比如物體加速和減速時(shí)都需要受到力的作用。當(dāng)然我們不能消除一切阻力，也不能把水平木板做得無限長(zhǎng)，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)是“理想實(shí)驗(yàn)”帶領(lǐng)學(xué)生觀察動(dòng)畫及視頻文件，先看理論動(dòng)畫，再看演示實(shí)驗(yàn)。
注意：理想實(shí)驗(yàn)不是空想實(shí)驗(yàn)，它是可靠實(shí)驗(yàn)事實(shí)加上理論推導(dǎo)。
師：與伽俐略同時(shí)代的法國(guó)科學(xué)家笛卡爾補(bǔ)充和完善了伽利略的觀點(diǎn)。明確指出：除非物體受到外力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng)，而只保持在直線上運(yùn)動(dòng)。他還認(rèn)為，這應(yīng)該作為一個(gè)原理加以確立，并且是人類整個(gè)自然的基礎(chǔ)。
三、牛頓第一定律
牛頓物理學(xué)的基石???慣性定律
伽俐略和笛卡爾的正確結(jié)論在隔了一代人以后，由牛頓總結(jié)成動(dòng)力學(xué)的一條基本定律：
牛頓第一定律：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)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
注意：學(xué)習(xí)物理的過程中大家已經(jīng)對(duì)亞里士多德這個(gè)名字很熟悉了，并且每次提到的都是他的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，好像成了反面教材，這里我要向大家說明一下：亞里士多德是個(gè)非常偉大的人。恩格斯稱亞里士多德是最博學(xué)的人，亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數(shù)學(xué)和物理等，成果十分豐富，是西方文化的奠基人。他追求以世界的本來面目來說明各種自然現(xiàn)象，比如說：他認(rèn)為天上的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)、地上的物體都應(yīng)該是靜止的。他認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持，是與大量的“事實(shí)”相一致的。他一直追求真理，只不過因?yàn)楫?dāng)時(shí)研究物理總是靠直覺和思維來進(jìn)行。因此，他的這一錯(cuò)誤觀點(diǎn)影響了人們兩千多年。
伽利略實(shí)在是一個(gè)偉大的科學(xué)家，他第一個(gè)意識(shí)到了摩擦力??一個(gè)本質(zhì)至今還沒有被認(rèn)識(shí)清楚的問題。有了這一點(diǎn)，加上他又具有豐富、發(fā)散而有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力，設(shè)計(jì)出其理想實(shí)驗(yàn)就顯得比較自然了。我們認(rèn)為理想實(shí)驗(yàn)首要的意義在于它摒棄了那種單純依靠思辯來研究物理的行為方式，而確立了實(shí)驗(yàn)在物理研究中的基本地位。從物理史實(shí)上可以發(fā)現(xiàn)，這時(shí)伽利略認(rèn)為的地面上的物體除靜止外的另一本來面目是勻速圓周運(yùn)動(dòng)（而不是勻速直線運(yùn)動(dòng)），伽利略是一個(gè)偉大的科學(xué)家，在物理史上有著不可取代的地位，是因?yàn)樗谝淮未_立了物理實(shí)驗(yàn)在物理研究中的重要性，研究物理不再是單純地靠直覺和思維。是笛卡爾第一個(gè)明確指出：除非物體受到外力作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這確實(shí)是人類思想認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。因此，笛卡爾認(rèn)為上述論斷應(yīng)該作為一個(gè)原理加以確立，且是人類整個(gè)自然觀的基礎(chǔ)是十分合理的。笛卡爾當(dāng)時(shí)還指出：在太空環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)物體不受外力的作用，這時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)就滿足理想實(shí)驗(yàn)的條件（解放了人們的思想，拓寬了看問題的視野）。
牛頓所做的工作不僅是進(jìn)行了總結(jié)，更是從物理上賦予了明確的內(nèi)涵，這其中包括慣性和力作為科學(xué)概念地提出，以及慣性參考系等，同時(shí)明確了力和物體運(yùn)動(dòng)及其變化之間的直接因果關(guān)系。
【牢記】：
1、運(yùn)動(dòng)并不需要力來維持，因而力并不是使物體運(yùn)動(dòng)的原因；只有當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的時(shí)候，才需要力，所以力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
2、不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定律是理想定律，不能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。
3、物體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)，這種性質(zhì)稱慣性。所以牛頓第一定律又稱慣性定律。
師：生活中許許多多的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。例如冰壺。冰壺在冰面運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向不變直到它再一次受到桿的打擊或碰到障礙物，才改變這種狀態(tài)。
觀看牛頓第一定律演示實(shí)驗(yàn)
四、慣性
帶領(lǐng)學(xué)生觀看多媒體文件。
生活中的例子：將斧頭和木把往下敲。木把受到敲擊突然停止了。斧頭由于慣性要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，使斧頭和木把套緊。
1、問：什么樣的物體具有慣性？物體什么時(shí)候具有慣性？
答：一切物體均具有慣性。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)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
物體任何時(shí)候都有慣性，慣性是一種固有屬性。
2、慣性可以被克服嗎？
答：慣性是物體的固有屬性，不是力，不能避免或克服。
3、速度可以突變嗎？
答：當(dāng)有外力作用迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)在原有的基礎(chǔ)上發(fā)生變化，慣性的大小就表現(xiàn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。正因?yàn)槲矬w的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是在原有的基礎(chǔ)上一點(diǎn)點(diǎn)變化的，所以速度是不能突變的。
4、物體的慣性大小由什么決定呢？與速度有關(guān)嗎？
答：慣性的大小僅由質(zhì)量決定。
這里有一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：很多同學(xué)認(rèn)為速度大，慣性大；速度小，慣性小。原因是他們把“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度理”理解為“物體從運(yùn)動(dòng)到靜止的難易程度”。
分析：正是因?yàn)橛型饬Φ淖饔貌攀沟梦矬w的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，所以要比較兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度，最起碼要給它們相同的外力作用，才好進(jìn)行比較。（不恰當(dāng)?shù)谋确剑合肟磧蓚�(gè)人一天誰掙的錢多，最起碼要給他們相同的本錢）
要比較速度變化的難易程度其實(shí)就是比較物體的加速度，加速度反映了相同時(shí)間內(nèi)物體速度變化的大小關(guān)系，而在相同的外力作用的情況下，物體的加速度大小是僅僅是由質(zhì)量決定的。所以慣性僅僅由質(zhì)量決定。（a大，速度變化容易；a小，速度變化難）
慣性的大小僅由質(zhì)量決定。但由于慣性是屬性不是物理量，所以不能具體講1千克的物體有多少慣性。例：如手擋相同速度的籃球和汽車。如果一輛空車和一輛裝滿貨物車在相同的牽引力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的情況并不相同，空車的質(zhì)量小，在較短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到某一速度，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變。裝滿貨物的車，質(zhì)量大，要在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)才能達(dá)到相同的速度，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變。慣性大小在實(shí)際中是經(jīng)常要加以考慮的。當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變時(shí)，應(yīng)該盡可能減小物體的質(zhì)量。殲擊機(jī)的質(zhì)量比運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)的質(zhì)量要小得多，在戰(zhàn)斗前還要拋掉副油箱，以進(jìn)一步減小質(zhì)量，就是為了要提高殲擊機(jī)的靈活性。相反，當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變時(shí)，應(yīng)該盡量增大物體的質(zhì)量，抽水站的電動(dòng)抽水機(jī)和水泵都固定在很重的機(jī)座上，就是要增大它們的質(zhì)量，以盡量減小它們振動(dòng)或避免意外的碰撞而移動(dòng)。
【牛頓第一定律教案】相關(guān)文章：
《左傳》教案10-24
存貨教案02-28
愛蓮說的經(jīng)典教案03-20
《牧場(chǎng)上的家教案》經(jīng)典教案設(shè)計(jì)03-20
茶花賦教案04-06
《什么蟲》教案01-08
《文化苦旅》教案02-27
大學(xué)教案的寫法10-05
《認(rèn)識(shí)鐘表》的教案03-19
《沙田山居》教案01-29