1牛顿第一定律名师教学设计2

1　牛顿第一定律　 高中物理       人教2003课标版

（一）引入新课

开门见山，阐述课题：前面几章我们学习了运动和力的基础知识，那么运动和力之间是否有联系呢?本章我们来研究力和运动的关系即动力学(dynamics)。牛顿运动三定律是整个动力学的基础,今天我们来学习牛顿第一定律(Newton first law of motion)。

（二）进行新课

〖教师引入〗：展示生活中力与运动有关的现象,提出探究问题

在铺上毛巾的桌面上演示:人推车走，不推车停，由直观现象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——这也是两千多年前古希腊著名科学家和哲学家亚里士多德的观点，实际上,物体的运动真的需要力来维持吗？

〖学生活动〗：思考：物体的运动是不是一定需要力？

〖教师活动〗：下面我们就利用桌子上的器材来一起研究一下这个问题。（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。

教师巡回指导学生设计实验

〖学生实验〗：利用桌子上的器材：轨道、小车、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，放手后不推就停。

⑵撤去毛巾，让小车在木板上，推一下小车，放手后,小车运动一段才停下来。

〖教师活动〗：你还能举出其它的例子来说明这个问题吗？

〖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；踢出去的足球。等等。

点评：通过举例进一步理解物体的运动不需要力来维持。

〖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〗：用小车做对比实验

A、在轨道上放毛巾，使斜槽和毛巾吻合，让小车从斜槽上滚下，标出滚动距离。

B、使斜槽和轨道吻合，让小车从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

C、使斜槽和玻璃板吻合，让小车从同样的高度滚下，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：小车运动停下来的原因是摩擦力。比较三个表面的粗糙程度,分析小车运动距离不同的原因,进行合理推论.

推论: 如果接触面非常光滑小车会永不停止。

点评：1、对比实验找出问题的本质,从而理解物体的运动和力的关系．

2、在对比实验的基础上进行合理的逻辑推理．

〖教师活动〗：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（投影）

结论1: 物体的运动不需要力来维持。

（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(链接)。

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？(投影)

〖学生活动〗：观察并回答提出的问题：

结论2: 运动的物体如果不受力，物体将保持自己的速度不变。

点评：通过观察伽利略的理想实验，启发学生在研究科学问题时大胆的设想和科学的推理都是很有必要的。

〖教师活动〗：亲历探究过程后,在两个结论的基础上,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。（“如果说,我看得远,那是因为我站在巨人的肩上。”——牛顿）

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。

4、牛顿第一定律叙述力和运动的关系更全面。

〖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。

点评：培养学生理解问题的能力，体会科学探究的曲折和成功的喜悦。

〖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的原因.

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。

点评：培养学生刨根问底的严谨态度。

〖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果。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的原因.），指出了物体具有惯性的性质。

在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或者说合力为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〗：在初中我们已经知道牛顿第一定律又叫惯性定律(law of inertia)，观看影片后回答问题：什么叫惯性(inertia)？惯性有什么样的特点？

点评：回归生活，通过生活中的例子进一步理解惯性。

〖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“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：比如在水平地面上，用力推一个箱子和推一个西瓜的难易不同。从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。

点评：通过生活中的一些例子理解惯性大小与质量有关．

特点  ：③惯性只与物体的质量(mass)有关。与运动与否、速度大小、所受外力无关。

（三）惯性现象的应用与防止 (实例探究)

1、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一起减速，避免危险。

2、如图离开喷泉口的水，为什么还会继续向上运动？

  答: 喷泉口的水在喷出时已具备一定的初速度向上运动,离开喷泉口后水由于惯性继续向上运动.

3、如图，撞击锤子把柄，可以使锤头紧套在把柄上。

1、 

答:当锤子把柄和锤头一起向下运动时,把柄遇到地面停止运动,但锤头由于惯性继续向下运动,故能使锤头紧套在把柄上.

4、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.

(加深对“物体的惯性与运动状态无关,无论物体是静止还是运动的都具有惯性”的理解)

（四）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：

亚里士多德的观点→伽利略的观点→笛卡尔的补充→牛顿的总结

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。

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的原因.

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。

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，与其它因素无关。回归生活,利用生活体验加深对惯性的理解.

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

★课余作业

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。

★“问题与练习”（P75）参考答案

1、⑴不能。由于惯性，炸弹还要向前飞行。

⑵人随地球旋转，有相同的速度，跳起后由于惯性，人要随地球自西向东转，所以落回原地。

2、在急刹车时，人会由于惯性而飞出，从而发生危险，安全带可以把人固定在座位上，增加安全性。

3、向上运动的物体是由于惯性而飞出，并不是因为受到了向上的力。

4、相对于自由下落的小球来说，在桌面上所受合力为零的茶杯，是做变速运动的，惯性定律不再成立。

★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

1　牛顿第一定律　

1　牛顿第一定律　

（一）引入新课

开门见山，阐述课题：前面几章我们学习了运动和力的基础知识，那么运动和力之间是否有联系呢?本章我们来研究力和运动的关系即动力学(dynamics)。牛顿运动三定律是整个动力学的基础,今天我们来学习牛顿第一定律(Newton first law of motion)。

（二）进行新课

〖教师引入〗：展示生活中力与运动有关的现象,提出探究问题

在铺上毛巾的桌面上演示:人推车走，不推车停，由直观现象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——这也是两千多年前古希腊著名科学家和哲学家亚里士多德的观点，实际上,物体的运动真的需要力来维持吗？

〖学生活动〗：思考：物体的运动是不是一定需要力？

〖教师活动〗：下面我们就利用桌子上的器材来一起研究一下这个问题。（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。

教师巡回指导学生设计实验

〖学生实验〗：利用桌子上的器材：轨道、小车、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，放手后不推就停。

⑵撤去毛巾，让小车在木板上，推一下小车，放手后,小车运动一段才停下来。

〖教师活动〗：你还能举出其它的例子来说明这个问题吗？

〖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；踢出去的足球。等等。

点评：通过举例进一步理解物体的运动不需要力来维持。

〖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〗：用小车做对比实验

A、在轨道上放毛巾，使斜槽和毛巾吻合，让小车从斜槽上滚下，标出滚动距离。

B、使斜槽和轨道吻合，让小车从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

C、使斜槽和玻璃板吻合，让小车从同样的高度滚下，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：小车运动停下来的原因是摩擦力。比较三个表面的粗糙程度,分析小车运动距离不同的原因,进行合理推论.

推论: 如果接触面非常光滑小车会永不停止。

点评：1、对比实验找出问题的本质,从而理解物体的运动和力的关系．

2、在对比实验的基础上进行合理的逻辑推理．

〖教师活动〗：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（投影）

结论1: 物体的运动不需要力来维持。

（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(链接)。

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？(投影)

〖学生活动〗：观察并回答提出的问题：

结论2: 运动的物体如果不受力，物体将保持自己的速度不变。

点评：通过观察伽利略的理想实验，启发学生在研究科学问题时大胆的设想和科学的推理都是很有必要的。

〖教师活动〗：亲历探究过程后,在两个结论的基础上,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。（“如果说,我看得远,那是因为我站在巨人的肩上。”——牛顿）

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。

4、牛顿第一定律叙述力和运动的关系更全面。

〖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。

点评：培养学生理解问题的能力，体会科学探究的曲折和成功的喜悦。

〖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的原因.

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。

点评：培养学生刨根问底的严谨态度。

〖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果。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的原因.），指出了物体具有惯性的性质。

在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或者说合力为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〗：在初中我们已经知道牛顿第一定律又叫惯性定律(law of inertia)，观看影片后回答问题：什么叫惯性(inertia)？惯性有什么样的特点？

点评：回归生活，通过生活中的例子进一步理解惯性。

〖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“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：比如在水平地面上，用力推一个箱子和推一个西瓜的难易不同。从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。

点评：通过生活中的一些例子理解惯性大小与质量有关．

特点  ：③惯性只与物体的质量(mass)有关。与运动与否、速度大小、所受外力无关。

（三）惯性现象的应用与防止 (实例探究)

1、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一起减速，避免危险。

2、如图离开喷泉口的水，为什么还会继续向上运动？

  答: 喷泉口的水在喷出时已具备一定的初速度向上运动,离开喷泉口后水由于惯性继续向上运动.

3、如图，撞击锤子把柄，可以使锤头紧套在把柄上。

1、 

答:当锤子把柄和锤头一起向下运动时,把柄遇到地面停止运动,但锤头由于惯性继续向下运动,故能使锤头紧套在把柄上.

4、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.

(加深对“物体的惯性与运动状态无关,无论物体是静止还是运动的都具有惯性”的理解)

（四）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：

亚里士多德的观点→伽利略的观点→笛卡尔的补充→牛顿的总结

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。

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的原因.

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。

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，与其它因素无关。回归生活,利用生活体验加深对惯性的理解.

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

★课余作业

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。

★“问题与练习”（P75）参考答案

1、⑴不能。由于惯性，炸弹还要向前飞行。

⑵人随地球旋转，有相同的速度，跳起后由于惯性，人要随地球自西向东转，所以落回原地。

2、在急刹车时，人会由于惯性而飞出，从而发生危险，安全带可以把人固定在座位上，增加安全性。

3、向上运动的物体是由于惯性而飞出，并不是因为受到了向上的力。

4、相对于自由下落的小球来说，在桌面上所受合力为零的茶杯，是做变速运动的，惯性定律不再成立。

★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。