1牛顿第一定律名师教学设计

1　牛顿第一定律　 高中物理       人教2003课标版

1、力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因，人们正确认识这个问题，经历了漫长的历史过程，同样学生要正确认识它，也要克服日常经验带来的错误认识，所以一开始就用了两个实验，让他们通过观察、思考，来澄清错误的认识。

2、惯性是一个重要的概念。虽然学生在初中接触过，但仍有一些学生误认为“物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性”。不理解一切物体都有惯性，而且惯性大小与质量有关。要解决这问题也不是一蹴而就的，需要通过实例分析慢慢接受。

（一）知识与技能

1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。

2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。

3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．

（二）过程与方法

1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．

2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．

3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。

（三）情感、态度与价值观

1、利用一些简单的器材，比如：小球、木块、毛巾、玻璃板等，来对比研究力与物体运动的关系，现象明显，而且更容易推理。

2、培养科学研究问题的态度。

3、利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题。

4、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言，并学以致用。

1、理解力和运动的关系。

2、理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。

 1．力和运动的关系．

 2．惯性和质量的关系．

 做实验引入力和运动的关系，引发学生的思考．

    [参考实验]在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态．

  师：怎样才能让小车运动起来呢?

    生：要用力去推它．

  师：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢?本节课我们就来探究这个问题．

    [新课教学]   

    承接刚才的实验现象，演示当物体不再受手的推力时，物体停止运动．

师：静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动；一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何?

    生：一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下．

师：根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”．

    生l：需要．因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持．

    生2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对．

    生3：例如在空中飞行的足球，已经不再受到脚的作用力，但仍然向前运动，因此“物体的运动不一定需要力的作用”．

师：相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长很多，地滚球为什么运动一会儿就停止呢?

    生：因为受到阻力．

师：如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动?

    生：将不会减速．

师：(鼓励)很好，现在我们看一个实验．

    实验演示：让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象．

师：仔细观察实验现象并得出结论．

    生1：实验现象是当斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远．

    生2：说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化．

师：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢?大家大胆猜想一下．

    生l：不好预测，因为没有摩擦力这种情况不可能存在．

    生2：如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去．

师：现在就让我们沿着历史的足迹看一下物理学的先知们是如何一步步从黑暗走向光明的．

〖教师活动〗：在讲台上放一小车，使它处于静止状态。

人推车走，不推车停，由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动——这是两千多年前亚里士多德说的，不是我说的。是这样的吗？

〖学生活动〗：思考：物体的运动是不是一定需要力？

〖教师活动〗：下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。（投影）

让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究：

⑴、力推物动，力撤物停。

⑵、力撤物不停。

教师巡回指导

〖学生活动〗：利用桌子上的器材：轨道、小车、小球、毛巾、玻璃板、刻度尺、斜槽。设计实验：

⑴、轨道上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。

⑵、撤去毛巾，让小车在轨道上，推一下小车，小车运动一段才停下来。

〖教师活动〗：你还能举出其他的例子来说明这个问题吗？（投影）

〖学生活动〗：比如：自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离；溜冰；冰面上踢出去的冰块。等等。

〖教师活动〗：刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出在哪呢？（投影）

引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理，如果接触面非常光滑没有摩擦，那运动的小球将会怎样？

〖学生活动〗：用小球做对比实验

A、在轨道上放毛巾，使斜槽和毛巾吻合，让小球从斜槽上滚下，标出滚动距离。

B、使斜槽和轨道吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

C、使斜槽和玻璃板吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

现象：对比发现，接触面越光滑，滚动距离越远。

结论：小球运动停下来的原因是摩擦力。如果接触面非常光滑小球会永不停止。

〖教师活动〗：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（投影）

物体的运动是不需要力来维持的。

（力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力，运动的物体会一直运动下去）。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢？

〖教师活动〗：边介绍边用多媒体播放伽利略的理想实验。要动态出以下效果：

（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。

（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到等高，滚动距离就会越远。

（3）把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。

根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？

〖学生活动〗：观察并回答提出的问题：

运动的物体如果不受力，物体将保持自己的速度不变。

〖教师活动〗：用气垫导轨消除摩擦。让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度。

〖学生活动〗：学生记录数据并比较。确信他的正确性。

〖教师活动〗：引导学生认识、总结力和运动的关系。

让学生阅读课文找出：

l、伽利略的观点。

2、笛卡儿的补充和完善。

3、牛顿第一定律。

4、对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面？

〖学生活动〗：阅读课文，回答问题。

1、伽利略：物体不受力时，就会保持自己的速度不变。

2、笛卡儿：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远保持在直线上运动。

3、牛顿第一定律：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为止。

4、牛顿第一定律叙述力和运动关系更全面。

〖教师活动〗：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

〖学生活动〗：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。

〖教师活动〗：理解：①力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.

②物体不受外力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

〖教师活动〗：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。

〖学生活动〗：学生回答不能。因为不受力作用的物体是不存在的。受力但合力为零时。比如：冰面上的滑动的冰块。冰壶球。

〖教师活动〗：力是物体间的相互作用，只要除研究对象外，还存在着物体，那么研究对象就一定要受外力的作用，所以不受外力作用的物体是不存在的，通常所看到的匀速直线运动状态或静止状态，其实都是物体受到平衡力作用的结束。牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，这种状态虽不能实现，但它却正确揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.），指出了物体的惯性的性质。

在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的。

理解：②物体不受外力（或所受外力合力为零）时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

〖教师活动〗：在初中学习中我们已经知道牛顿定律又叫惯性定律，观看影片后回答问题：什么叫惯性？惯性有什么样的特点呢？

〖学生活动〗：惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。

特点：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。

〖教师活动〗：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，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。这个本领与什么有关呢？比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？你还能举出什么例子来？

〖学生活动〗：学生思考举例：比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。

特点：③物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

（三）课堂总结、点评

〖教师活动〗：让学生概括总结本节的内容。

〖学生活动〗：

一、历史的回顾：

亚里士多德→伽利略→笛卡尔→牛顿

二、牛顿第一定律：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为止。

1、理解：

⑴ 力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.

⑵ 物体不受外力 （或所受外力合力为零） 时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

⑶ 物体具有一种固有属性：惯性。物体的惯性大小完全取决于质量，与其它因素无关。

*⑷牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，这种状态虽不能实现，但它却正确揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动原因.而是改变物体运动状态原因.），指出了物体的惯性的性质。

在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的

2、惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性。

特点：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物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

1、下列关于惯性的说法中,正确的是（D）

A.物体只有在静止时才具有惯性

B.物体运动速度越大,其惯性也越大

C.太空中的物体没有惯性

D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯性

2、以下说法中正确的是（  A、B、D  ）

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果

D．飞跑的运动员，由于通到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

3、如图所示，重球系于DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是（ AC    ）

A、在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线容易拉断

B、在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线容易拉断

C、在线的A端突然猛力一拉，结果AB线容易拉断

D、在线的A端突然猛力一拉，结果CD线容易拉断

4、交通部门规定：在各种小型车辆前排队乘坐的人必须系好安全带，请从物理学的角度加以说明。

答：汽车紧急刹车时，突然减速，乘客由于惯性将会撞在前面而造成危险，系上了安会带就可以靠安全带的拉力而随汽车地起减速，避免危险。

5、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。

1、课后完成课本75页“问题与练习”中的习题。

2、完成课外阅读，思考讨论惯性参考系。

1　牛顿第一定律　

1　牛顿第一定律　

 做实验引入力和运动的关系，引发学生的思考．

    [参考实验]在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态．

  师：怎样才能让小车运动起来呢?

    生：要用力去推它．

  师：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢?本节课我们就来探究这个问题．

    [新课教学]   

    承接刚才的实验现象，演示当物体不再受手的推力时，物体停止运动．

师：静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动；一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何?

    生：一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下．

师：根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”．

    生l：需要．因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持．

    生2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对．

    生3：例如在空中飞行的足球，已经不再受到脚的作用力，但仍然向前运动，因此“物体的运动不一定需要力的作用”．

师：相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长很多，地滚球为什么运动一会儿就停止呢?

    生：因为受到阻力．

师：如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动?

    生：将不会减速．

师：(鼓励)很好，现在我们看一个实验．

    实验演示：让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象．

师：仔细观察实验现象并得出结论．

    生1：实验现象是当斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远．

    生2：说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化．

师：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢?大家大胆猜想一下．

    生l：不好预测，因为没有摩擦力这种情况不可能存在．

    生2：如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去．

师：现在就让我们沿着历史的足迹看一下物理学的先知们是如何一步步从黑暗走向光明的．

〖教师活动〗：在讲台上放一小车，使它处于静止状态。

人推车走，不推车停，由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动——这是两千多年前亚里士多德说的，不是我说的。是这样的吗？

〖学生活动〗：思考：物体的运动是不是一定需要力？

〖教师活动〗：下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。（投影）

让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究：

⑴、力推物动，力撤物停。

⑵、力撤物不停。

教师巡回指导

〖学生活动〗：利用桌子上的器材：轨道、小车、小球、毛巾、玻璃板、刻度尺、斜槽。设计实验：

⑴、轨道上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。

⑵、撤去毛巾，让小车在轨道上，推一下小车，小车运动一段才停下来。

〖教师活动〗：你还能举出其他的例子来说明这个问题吗？（投影）

〖学生活动〗：比如：自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离；溜冰；冰面上踢出去的冰块。等等。

〖教师活动〗：刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出在哪呢？（投影）

引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理，如果接触面非常光滑没有摩擦，那运动的小球将会怎样？

〖学生活动〗：用小球做对比实验

A、在轨道上放毛巾，使斜槽和毛巾吻合，让小球从斜槽上滚下，标出滚动距离。

B、使斜槽和轨道吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

C、使斜槽和玻璃板吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

现象：对比发现，接触面越光滑，滚动距离越远。

结论：小球运动停下来的原因是摩擦力。如果接触面非常光滑小球会永不停止。

〖教师活动〗：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（投影）

物体的运动是不需要力来维持的。

（力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力，运动的物体会一直运动下去）。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢？

〖教师活动〗：边介绍边用多媒体播放伽利略的理想实验。要动态出以下效果：

（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。

（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到等高，滚动距离就会越远。

（3）把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。

根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？

〖学生活动〗：观察并回答提出的问题：

运动的物体如果不受力，物体将保持自己的速度不变。

〖教师活动〗：用气垫导轨消除摩擦。让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度。

〖学生活动〗：学生记录数据并比较。确信他的正确性。

〖教师活动〗：引导学生认识、总结力和运动的关系。

让学生阅读课文找出：

l、伽利略的观点。

2、笛卡儿的补充和完善。

3、牛顿第一定律。

4、对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面？

〖学生活动〗：阅读课文，回答问题。

1、伽利略：物体不受力时，就会保持自己的速度不变。

2、笛卡儿：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远保持在直线上运动。

3、牛顿第一定律：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为止。

4、牛顿第一定律叙述力和运动关系更全面。

〖教师活动〗：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

〖学生活动〗：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。

〖教师活动〗：理解：①力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.

②物体不受外力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

〖教师活动〗：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。

〖学生活动〗：学生回答不能。因为不受力作用的物体是不存在的。受力但合力为零时。比如：冰面上的滑动的冰块。冰壶球。

〖教师活动〗：力是物体间的相互作用，只要除研究对象外，还存在着物体，那么研究对象就一定要受外力的作用，所以不受外力作用的物体是不存在的，通常所看到的匀速直线运动状态或静止状态，其实都是物体受到平衡力作用的结束。牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，这种状态虽不能实现，但它却正确揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.），指出了物体的惯性的性质。

在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的。

理解：②物体不受外力（或所受外力合力为零）时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

〖教师活动〗：在初中学习中我们已经知道牛顿定律又叫惯性定律，观看影片后回答问题：什么叫惯性？惯性有什么样的特点呢？

〖学生活动〗：惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。

特点：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。

〖教师活动〗：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，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。这个本领与什么有关呢？比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？你还能举出什么例子来？

〖学生活动〗：学生思考举例：比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。

特点：③物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

（三）课堂总结、点评

〖教师活动〗：让学生概括总结本节的内容。

〖学生活动〗：

一、历史的回顾：

亚里士多德→伽利略→笛卡尔→牛顿

二、牛顿第一定律：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为止。

1、理解：

⑴ 力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.

⑵ 物体不受外力 （或所受外力合力为零） 时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

⑶ 物体具有一种固有属性：惯性。物体的惯性大小完全取决于质量，与其它因素无关。

*⑷牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，这种状态虽不能实现，但它却正确揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动原因.而是改变物体运动状态原因.），指出了物体的惯性的性质。

在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的

2、惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性。

特点：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物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

1、下列关于惯性的说法中,正确的是（D）

A.物体只有在静止时才具有惯性

B.物体运动速度越大,其惯性也越大

C.太空中的物体没有惯性

D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯性

2、以下说法中正确的是（  A、B、D  ）

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果

D．飞跑的运动员，由于通到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

3、如图所示，重球系于DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是（ AC    ）

A、在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线容易拉断

B、在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线容易拉断

C、在线的A端突然猛力一拉，结果AB线容易拉断

D、在线的A端突然猛力一拉，结果CD线容易拉断

4、交通部门规定：在各种小型车辆前排队乘坐的人必须系好安全带，请从物理学的角度加以说明。

答：汽车紧急刹车时，突然减速，乘客由于惯性将会撞在前面而造成危险，系上了安会带就可以靠安全带的拉力而随汽车地起减速，避免危险。

5、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。

1、课后完成课本75页“问题与练习”中的习题。

2、完成课外阅读，思考讨论惯性参考系。