1牛顿第一定律教案3

1　牛顿第一定律　 高中物理       人教2003课标版

知识和技能

①知道伽利略的理想实验及主要推理过程和方法

②知道牛顿第一定律的内容并理解其意义

③知道什么是惯性，能正确解释有关惯性的现象

过程与方法：

①通过伽利略的理想斜面实验，使学生受到科学方法论的教育

②通过对牛顿第一定律的学习，体会科学家探索运动和力关系的历程

③通过对生活中惯性现象的解释，培养学生灵活运用所学知识解决问题的能力

情感态度和价值观：

①通过科学史的简介，让学生体验探究自然规律的艰辛和喜悦

②通过介绍伽利略对力和运动关系的研究，培养学生坚持真理、敢于科学探究的精神

牛顿第一定律学生在初中时已经学过，我们是在初中的基础上进一步理解掌握

重点：理解牛顿第一定律

难点：伽利略理想斜面实验

木块、小车、斜面实验器、毛巾、粗面条、惯性球演示仪、多媒体课件

视频：“嫦娥一号”发射

10月24日中国发生了一件全球瞩目的大事，“嫦娥一号”在西昌发射升空，它是我国发射的第一颗月球卫星，它的发射意义重大。科学家采用的是多级推进的方式将“嫦娥一号”送入月球轨道，在卫星和运载火箭分离后，卫星还在进行多次变轨后才能进入预定轨道，完成科学探测任务。（出示“嫦娥一号”轨迹模拟图）

提问：科学家如何来控制“嫦娥一号”的运动呢？这就需要我们继续学习第三章的知识。

介绍本章的地位。第一、二章我们学习了怎样描述物体的运动，但没有讨论物体为什么会做这种或那种运动，属于运动学的知识。第三章我们学习的是静力学的知识。要讨论物体为什么会做这样或那样的运动，就要研究运动与力的关系，研究运动和力的关系的理论，称做动力学（dynamics）。只有懂得了动力学的知识，才能根据物体所受的力确定物体的位置、速度变化的规律，才能创造条件来控制物体的运动。例如，运动学只是使我们能够描述天体是怎样运动的，动力学则使我们能够把“嫦娥一号”送向月球……动力学的基石是牛顿运动定律，让我们从牛顿第一定律开始。

提问：请根据实际经验思考并回答下列问题：

1.静止在水平地面上的小推车，怎样才能让它运动起来？

2.行驶中的汽车在关闭发动机后，将作怎样的运动

学生可能回答：推车车运动，关闭发动机后车将停止运动

提出：【经验结论】

1.静止的物体不受力的作用就不能运动。

2.运动的物体失去了力的作用运动就不能继续下去。

提问：物体的运动真的需要用力来维持吗？

演示实验:探究力和运动的关系

观察后讨论分析得出:小车停止运动是因为受到摩擦力的作用

教师对学生的回答肯定后继续引导：前面我们盲目得到结论是因为没有注意摩擦力的影响。人类在研究力和运动的关系中也经历了这个误区，直到16世纪意大利的伟大学者伽利略最先悟出将人们引入歧途的是摩擦力。

（板书）一、理想实验的魅力

1、伽利略之前的错误认识

亚里士多德的观点 ：必须有力作用在物体上, 物体才能运动, 没有力的作用, 物体就要停下来.力是维持物体运动的原因。

说明：科学来源于实际。在科学并不发达的年代，人们常常从经验出发，经过简单思考来探究自然规律。这种经验结论是否科学、是否是真理，必须经过实践的检验。因为事物的本质有时会被掩盖在表面现象中。

学生继续分析：汽车关闭发动机停止运动是因为受到摩擦力的作用，如果没有摩擦力，汽车将永远运动下去。

教师评价：伽利略正是像你们一样凭借深邃的思想，巧妙设计了一个理想实验，推翻了统治人类近两千年的亚里士多德的观点 。

板书：2、伽利略的质疑——理想实验

学生阅读教材     教师用多媒体演示，引导学生分析：

客观事实：小球从一个斜面的高处滚下，会滚上另一个对接的斜面，摩擦力越小，越接近原来的高度

假想：摩擦力大小为零，观察小球在另一个斜面的运动情况

推理：小球将会达到同一高度。对接斜面倾角越小，运动距离越远；对接斜面倾角为零，小球永远运动

教师总结：伽利略得出物体的运动不需要力来维持

教师评价：伽利略的发现以及他所用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，理想实验的魅力：它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示自然规律

教师介绍笛卡儿的补充：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。

伽利略和笛卡尔的正确结论在隔了一代人以后，由牛顿总结成动力学的一条基本定律：牛顿第一定律。

板书：二、牛顿物理学的基石——惯性定律

1、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。

教师进一步强调牛顿第一定律中的关键词的含义：①“一切”：说明天在万物无一例外；②“总”：指是物体的固有属性，不论物体处于什么状态；③“或”：指出了静止与匀速直线运动的等同性，它们都是物体不受外力时的运动状态，

理解:（1）明确了惯性的概念,牛顿第一定律又叫惯性定律

（2）确定了力和运动的关系,力不是维持物体运动的原因,是改变物体运动状态的原因

思考:牛顿第一定律能不能用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。

讨论后小结:

不能，因为不受力作用的物体是不存在的。当物体受力但所受合力为零时可以看作物体不受力。比如：冰面上滑动的冰壶球。

（3）不受外力作用的物体是不存在的,不受外力作用---受外力作用，但合外力为零

板书:2、惯性

教师:(1)惯性:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

(2)惯性是物体的固有属性,即一切物体都有惯性

不论物体运动与否、受力与否，都具有惯性

演示实验: (1）演示：小车上放置一个木块，

突然拉动小车和小车被挡板挡住时，观察会

出现什么现象？

（2）演示:在小球和底柱之间垫上一块薄金属片，

一手扶牢底座。一手扳竖直瓷片并迅速放开，弹

簧片打击小金属片，小金属片受力弹出，而小球

由于惯性保持静止，在重力作用下，落在木柱顶

部的凹坑中。

讨论: (3)区分惯性和惯性定律

惯性定律是物体不受力时遵从的运动定律,惯性是物体的固有属性

实例:运动场上,同一个同学推掷不同大小的铅球,掷出的距离却不同,说明不同物体抵抗其运动状态变化的”本领”不同,即不同的物体的惯性不同.

（4）惯性的量度

提问:惯性大小跟哪些因素有关呢?

例:战斗机在工作时常要抛掉副油箱,以提高作战的灵活性;小汽车刹车后在较短的时间内就可以停下来,而火车要较长时间才能停下来

小结:惯性只和物体质量有关，和其他因素无关。质量大，惯性大。

引导学生分析生活中的惯性现象及应用:

思考与讨论:有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界，请你评价一下，这个设想可行吗？

讨论分析： 因为地球上的一切物体（包括地球周围的大气）都随着地球一起在自转．气球升空后，由于惯性，它仍保持原来的自转速度．当忽略其他与地球有相对运动（如风）的作用产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态．不可能使它相对地球绕行一周的．

解答　 这个设想不符合物理原理，不可行．

1 、关于伽利略理想实验的说法正确的是(    )

   A．完全是理想的，没有事实为基础的

   B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的

   C．没有事实为基础，只是理想推理   D．以上说法都不对

解析后得正确答案为（B）

2 、火车在长直轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在       （  ） 

A、手的后方     B、手的前方C、落在手中    D、无法确定

解析后得正确答案为（C）

3、关于惯性的说法中，正确的是 （     ）  　

A 物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性　B 物体只有受外力作用时才有惯性 

C 物体运动速度越大惯性越大　　　　　　　D 一切物体在任何情况下都有惯性

解析后得正确答案为（D）

4、思考与讨论：人跑动中被绊倒时会向前倾倒，而滑冰时为什么会向后倾倒？

分析：跑步被绊时，脚由于被绊而带动下半身停止运动，但上半身由于惯性会继续保持原来的运动状态向前运动而向前倾倒；滑冰时，脚与冰面的摩擦力小，受到的阻力小，当脚向前滑动时，而上半身由于惯性要保持原来的静止状态，人很容易向后倾倒。

通过本节的学习，我们知道了：

1、历史上几位科学家对力和运动的关系的看法和研究

2、伽利略得到力和运动关系的研究方法（理想斜面实验）

3、牛顿第一定律的内容

4、惯性及应用惯性知识解决实际问题

教师：牛顿第一定律定性地回答了力和运动的关系，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。那么，如何定量地回答力和运动的关系呢？让我们明天再来继续学习探究下一节的内容。

1　牛顿第一定律　

1　牛顿第一定律　

视频：“嫦娥一号”发射

10月24日中国发生了一件全球瞩目的大事，“嫦娥一号”在西昌发射升空，它是我国发射的第一颗月球卫星，它的发射意义重大。科学家采用的是多级推进的方式将“嫦娥一号”送入月球轨道，在卫星和运载火箭分离后，卫星还在进行多次变轨后才能进入预定轨道，完成科学探测任务。（出示“嫦娥一号”轨迹模拟图）

提问：科学家如何来控制“嫦娥一号”的运动呢？这就需要我们继续学习第三章的知识。

介绍本章的地位。第一、二章我们学习了怎样描述物体的运动，但没有讨论物体为什么会做这种或那种运动，属于运动学的知识。第三章我们学习的是静力学的知识。要讨论物体为什么会做这样或那样的运动，就要研究运动与力的关系，研究运动和力的关系的理论，称做动力学（dynamics）。只有懂得了动力学的知识，才能根据物体所受的力确定物体的位置、速度变化的规律，才能创造条件来控制物体的运动。例如，运动学只是使我们能够描述天体是怎样运动的，动力学则使我们能够把“嫦娥一号”送向月球……动力学的基石是牛顿运动定律，让我们从牛顿第一定律开始。

提问：请根据实际经验思考并回答下列问题：

1.静止在水平地面上的小推车，怎样才能让它运动起来？

2.行驶中的汽车在关闭发动机后，将作怎样的运动

学生可能回答：推车车运动，关闭发动机后车将停止运动

提出：【经验结论】

1.静止的物体不受力的作用就不能运动。

2.运动的物体失去了力的作用运动就不能继续下去。

提问：物体的运动真的需要用力来维持吗？

演示实验:探究力和运动的关系

观察后讨论分析得出:小车停止运动是因为受到摩擦力的作用

教师对学生的回答肯定后继续引导：前面我们盲目得到结论是因为没有注意摩擦力的影响。人类在研究力和运动的关系中也经历了这个误区，直到16世纪意大利的伟大学者伽利略最先悟出将人们引入歧途的是摩擦力。

（板书）一、理想实验的魅力

1、伽利略之前的错误认识

亚里士多德的观点 ：必须有力作用在物体上, 物体才能运动, 没有力的作用, 物体就要停下来.力是维持物体运动的原因。

说明：科学来源于实际。在科学并不发达的年代，人们常常从经验出发，经过简单思考来探究自然规律。这种经验结论是否科学、是否是真理，必须经过实践的检验。因为事物的本质有时会被掩盖在表面现象中。

学生继续分析：汽车关闭发动机停止运动是因为受到摩擦力的作用，如果没有摩擦力，汽车将永远运动下去。

教师评价：伽利略正是像你们一样凭借深邃的思想，巧妙设计了一个理想实验，推翻了统治人类近两千年的亚里士多德的观点 。

板书：2、伽利略的质疑——理想实验

学生阅读教材     教师用多媒体演示，引导学生分析：

客观事实：小球从一个斜面的高处滚下，会滚上另一个对接的斜面，摩擦力越小，越接近原来的高度

假想：摩擦力大小为零，观察小球在另一个斜面的运动情况

推理：小球将会达到同一高度。对接斜面倾角越小，运动距离越远；对接斜面倾角为零，小球永远运动

教师总结：伽利略得出物体的运动不需要力来维持

教师评价：伽利略的发现以及他所用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，理想实验的魅力：它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示自然规律

教师介绍笛卡儿的补充：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。

伽利略和笛卡尔的正确结论在隔了一代人以后，由牛顿总结成动力学的一条基本定律：牛顿第一定律。

板书：二、牛顿物理学的基石——惯性定律

1、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。

教师进一步强调牛顿第一定律中的关键词的含义：①“一切”：说明天在万物无一例外；②“总”：指是物体的固有属性，不论物体处于什么状态；③“或”：指出了静止与匀速直线运动的等同性，它们都是物体不受外力时的运动状态，

理解:（1）明确了惯性的概念,牛顿第一定律又叫惯性定律

（2）确定了力和运动的关系,力不是维持物体运动的原因,是改变物体运动状态的原因

思考:牛顿第一定律能不能用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。

讨论后小结:

不能，因为不受力作用的物体是不存在的。当物体受力但所受合力为零时可以看作物体不受力。比如：冰面上滑动的冰壶球。

（3）不受外力作用的物体是不存在的,不受外力作用---受外力作用，但合外力为零

板书:2、惯性

教师:(1)惯性:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

(2)惯性是物体的固有属性,即一切物体都有惯性

不论物体运动与否、受力与否，都具有惯性

演示实验: (1）演示：小车上放置一个木块，

突然拉动小车和小车被挡板挡住时，观察会

出现什么现象？

（2）演示:在小球和底柱之间垫上一块薄金属片，

一手扶牢底座。一手扳竖直瓷片并迅速放开，弹

簧片打击小金属片，小金属片受力弹出，而小球

由于惯性保持静止，在重力作用下，落在木柱顶

部的凹坑中。

讨论: (3)区分惯性和惯性定律

惯性定律是物体不受力时遵从的运动定律,惯性是物体的固有属性

实例:运动场上,同一个同学推掷不同大小的铅球,掷出的距离却不同,说明不同物体抵抗其运动状态变化的”本领”不同,即不同的物体的惯性不同.

（4）惯性的量度

提问:惯性大小跟哪些因素有关呢?

例:战斗机在工作时常要抛掉副油箱,以提高作战的灵活性;小汽车刹车后在较短的时间内就可以停下来,而火车要较长时间才能停下来

小结:惯性只和物体质量有关，和其他因素无关。质量大，惯性大。

引导学生分析生活中的惯性现象及应用:

思考与讨论:有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界，请你评价一下，这个设想可行吗？

讨论分析： 因为地球上的一切物体（包括地球周围的大气）都随着地球一起在自转．气球升空后，由于惯性，它仍保持原来的自转速度．当忽略其他与地球有相对运动（如风）的作用产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态．不可能使它相对地球绕行一周的．

解答　 这个设想不符合物理原理，不可行．

1 、关于伽利略理想实验的说法正确的是(    )

   A．完全是理想的，没有事实为基础的

   B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的

   C．没有事实为基础，只是理想推理   D．以上说法都不对

解析后得正确答案为（B）

2 、火车在长直轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在       （  ） 

A、手的后方     B、手的前方C、落在手中    D、无法确定

解析后得正确答案为（C）

3、关于惯性的说法中，正确的是 （     ）  　

A 物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性　B 物体只有受外力作用时才有惯性 

C 物体运动速度越大惯性越大　　　　　　　D 一切物体在任何情况下都有惯性

解析后得正确答案为（D）

4、思考与讨论：人跑动中被绊倒时会向前倾倒，而滑冰时为什么会向后倾倒？

分析：跑步被绊时，脚由于被绊而带动下半身停止运动，但上半身由于惯性会继续保持原来的运动状态向前运动而向前倾倒；滑冰时，脚与冰面的摩擦力小，受到的阻力小，当脚向前滑动时，而上半身由于惯性要保持原来的静止状态，人很容易向后倾倒。

通过本节的学习，我们知道了：

1、历史上几位科学家对力和运动的关系的看法和研究

2、伽利略得到力和运动关系的研究方法（理想斜面实验）

3、牛顿第一定律的内容

4、惯性及应用惯性知识解决实际问题

教师：牛顿第一定律定性地回答了力和运动的关系，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。那么，如何定量地回答力和运动的关系呢？让我们明天再来继续学习探究下一节的内容。