1牛顿第一定律第一课时导学案

1　牛顿第一定律　 高中物理       人教2003课标版

1．体会亚里士多德与伽利略的思想冲突．

2．能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述．

1．能描述伽利略关于 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 力与运动的思想观念以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论．

2．能准确表述牛顿第一定律，并能对定律有较为深入的理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性．

1．对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解；力和运动的关系；惯性和质量的关系．

2．科学思想的建立过程．

教师活动：在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态．怎样才能让小车运动起来呢?

学生活动：要用力去推它．

    　引入：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：很好，现在我们看一个实验．

[学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] ．

1．理想实验的魅力

演示多媒体课件：首先是亚里士多德的错误观点：必须有力作用在物体上，物体才能够运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．接着演示伽利略是如何利用理想实验反驳亚里士多德错误的观点的．

师：伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4.1-1所示的“理想实验”．将轨道弯曲成曲线ABC的形状(忽略底端的能量损失)，在轨道的一边释放一颗小球，如果不存在摩擦力，小球将上升到哪里?

生：不存在摩擦力的话，小球将上升到与A点相同高度的C点．

[学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 师：若将轨道的倾角减小，小球最高将上升到哪个位置?路程是增大还是减小?

生：同样上升到与A点同高度的C点，路程增大了．

师：假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABE的形状，这时会发生什么情况呢?

生：由于BE是水平的，小球就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去．

师：大家可以看课本P68下面的擦图。伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去．由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力采维持．理想实验，是科学研究中的一种重要的方法．它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度．

演示实验：把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小，推一下滑块，让学生观察滑块的运动是什么运动．

师：滑块的运动是什么运动?

生：近似匀速直线运动．

师：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的开端．

2．牛顿物理学的基石——牛顿第一定律

师：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么．笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理．牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础．其中，牛顿第一定律的内容是：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．

师：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?

组织学生进行讨论．

生：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．

师：什么叫运动状态的改变?

生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变．

师：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．

生：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：冰面上滑动的冰块、冰壶球．

师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；所以牛顿第一定律又叫做惯性定律．

师：简述惯性定律和惯性的区别和联系．

生：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．

师：惯性能解释日常生活中的许多现象．例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么?   

生：因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜．

师：当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么?

生：因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜．

(课堂交流)师：现代汽车中，通常有安全 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用．

参考答案：当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害．

师：从牛顿第一定律知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”，这种“本领”与什么因素有关呢?

3．惯性与质量

师：运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，可见物体的惯性即保持匀速直线运动状态或静止状态的本领，它与物体的质量有关，有什么关系呢?

生1：物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关，比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难．

生2：刚才那位同学说的不对，物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小．只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止．

师：讨论、总结一下惯性的特点． [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！]

学生进行讨论后总结．

生：一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；惯性是物体的固有性质；物体的惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变；质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变；惯性的大小只与质量有关，与其他因素无关．

【典例导学】

[学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 例1．在路上跑的人被绊倒时是向前趴着倒下，而慢走的人滑倒时，则大多数是后仰着地摔倒，试论述其原因．

解析：这是因为人在跑的时候人的重心在人的整体的前方，当人的脚遇到障碍物之后，由于惯性的原因使其上半身继续向前运动，容易向前趴；而慢走的人由于重心在整个身体的后面，所以经常后仰着地摔倒．

例2．有 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 一仪器中电路如图4.1-2所示,其中M是质量较大的一个金属块,两端与弹簧相连接,将仪器固定在一辆汽车上,当汽车启动时,哪只灯亮?当汽车急刹车时哪只灯亮?为什么?

解析：当汽车启动时,由于惯性金属块相对于车子向后运动，绿灯亮；当汽车急刹车时，红灯亮

【课堂小结】

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．

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的方法．

1　牛顿第一定律　

1　牛顿第一定律　

教师活动：在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态．怎样才能让小车运动起来呢?

学生活动：要用力去推它．

    　引入：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：很好，现在我们看一个实验．

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1．理想实验的魅力

演示多媒体课件：首先是亚里士多德的错误观点：必须有力作用在物体上，物体才能够运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．接着演示伽利略是如何利用理想实验反驳亚里士多德错误的观点的．

师：伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4.1-1所示的“理想实验”．将轨道弯曲成曲线ABC的形状(忽略底端的能量损失)，在轨道的一边释放一颗小球，如果不存在摩擦力，小球将上升到哪里?

生：不存在摩擦力的话，小球将上升到与A点相同高度的C点．

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生：同样上升到与A点同高度的C点，路程增大了．

师：假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABE的形状，这时会发生什么情况呢?

生：由于BE是水平的，小球就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去．

师：大家可以看课本P68下面的擦图。伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去．由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力采维持．理想实验，是科学研究中的一种重要的方法．它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度．

演示实验：把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小，推一下滑块，让学生观察滑块的运动是什么运动．

师：滑块的运动是什么运动?

生：近似匀速直线运动．

师：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的开端．

2．牛顿物理学的基石——牛顿第一定律

师：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么．笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理．牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础．其中，牛顿第一定律的内容是：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．

师：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?

组织学生进行讨论．

生：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．

师：什么叫运动状态的改变?

生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变．

师：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．

生：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：冰面上滑动的冰块、冰壶球．

师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；所以牛顿第一定律又叫做惯性定律．

师：简述惯性定律和惯性的区别和联系．

生：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．

师：惯性能解释日常生活中的许多现象．例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么?   

生：因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜．

师：当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么?

生：因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜．

(课堂交流)师：现代汽车中，通常有安全 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用．

参考答案：当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害．

师：从牛顿第一定律知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”，这种“本领”与什么因素有关呢?

3．惯性与质量

师：运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，可见物体的惯性即保持匀速直线运动状态或静止状态的本领，它与物体的质量有关，有什么关系呢?

生1：物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关，比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难．

生2：刚才那位同学说的不对，物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小．只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止．

师：讨论、总结一下惯性的特点． [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！]

学生进行讨论后总结．

生：一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；惯性是物体的固有性质；物体的惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变；质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变；惯性的大小只与质量有关，与其他因素无关．

【典例导学】

[学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 例1．在路上跑的人被绊倒时是向前趴着倒下，而慢走的人滑倒时，则大多数是后仰着地摔倒，试论述其原因．

解析：这是因为人在跑的时候人的重心在人的整体的前方，当人的脚遇到障碍物之后，由于惯性的原因使其上半身继续向前运动，容易向前趴；而慢走的人由于重心在整个身体的后面，所以经常后仰着地摔倒．

例2．有 [学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户，提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载，还有大量而丰富的教学相关资讯！] 一仪器中电路如图4.1-2所示,其中M是质量较大的一个金属块,两端与弹簧相连接,将仪器固定在一辆汽车上,当汽车启动时,哪只灯亮?当汽车急刹车时哪只灯亮?为什么?

解析：当汽车启动时,由于惯性金属块相对于车子向后运动，绿灯亮；当汽车急刹车时，红灯亮

【课堂小结】

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．

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的方法．