牛頓第一定律

1、牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計(jì)富源縣第一中學(xué) 莊葉飛一、三維目標(biāo)1知識(shí)與技能體會(huì)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)思想。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。理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。2過(guò)程與方法通過(guò)回顧歷史探究過(guò)程理解牛頓第一定律的形成過(guò)程。理解理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法。3情感態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的歷史探究過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)規(guī)律的形成都有一個(gè)從感性到理性、從低級(jí)到高級(jí)的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過(guò)程。通過(guò)理想斜面的教學(xué)，體會(huì)理想實(shí)驗(yàn)的魅力。二、教材分析牛頓運(yùn)動(dòng)定律是整個(gè)力學(xué)體系的基石，而牛頓第一定律又是這個(gè)“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，提出慣性的概念，為定量研究力和

2、運(yùn)動(dòng)的關(guān)系拉開(kāi)了序幕。高中教材與初中相比，主要有四方面的不同。一是定律內(nèi)容深淺不同：初中教材敘述為“一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”；高中教材敘述為“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)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”。高中教材中的表述具有更為豐富的內(nèi)涵，它強(qiáng)調(diào)了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，突出了第一定律的獨(dú)立性和重要意義，也為學(xué)習(xí)牛頓第二定律做了一定的鋪墊。二是慣性的認(rèn)識(shí)層次不同：初中強(qiáng)調(diào)一切物體都有慣性，高中側(cè)重慣性與質(zhì)量的關(guān)系。三是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、探究及思維深度不同：初中為斜面小車(chē)實(shí)驗(yàn)；高中為伽利略理想實(shí)驗(yàn)，突出了理想實(shí)驗(yàn)這種科學(xué)方法的價(jià)值所在。

3、四是情感、態(tài)度、價(jià)值觀的體現(xiàn)不同：初中對(duì)牛頓第一定律建立的歷史一語(yǔ)帶過(guò)，高中教材回顧了歷史，讓學(xué)生體會(huì)一個(gè)規(guī)律的獲得是一代又一代人努力的結(jié)果，能夠激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)，勇于創(chuàng)新的情感。三、學(xué)情分析經(jīng)過(guò)初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步知道了牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的概念，但是缺乏對(duì)牛頓第一定律建立歷史的了解，對(duì)內(nèi)容也是一知半解。學(xué)生對(duì)于“質(zhì)量是慣性唯一的量度”更是缺乏認(rèn)識(shí)，憑借自己的生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為速度也是慣性的量度。教師要在課堂上充分引導(dǎo)，配合實(shí)驗(yàn)、結(jié)合生活事例來(lái)澄清概念。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生在頭腦中建立正確的力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的過(guò)程，并非一帆風(fēng)順，常常形成與亞里士多德相似的觀點(diǎn)，且根深蒂固。處理具體的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，一些

4、直覺(jué)的錯(cuò)誤觀點(diǎn)不時(shí)冒出來(lái)，存在著嚴(yán)重的"口是心非"問(wèn)題。四、教學(xué)重難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)回顧歷史探究過(guò)程理解牛頓第一定律；慣性的理解。2教學(xué)難點(diǎn)：力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；慣性和質(zhì)量的關(guān)系。五、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)（一）創(chuàng)設(shè)游戲，引入課題撕紙游戲猜一猜：1一張紙已剪成兩截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？2現(xiàn)在把紙剪成三截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？大家不要?jiǎng)邮郑炔乱徊隆?如果在中間的紙下面夾一個(gè)夾子，然后迅速撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？請(qǐng)大家想一想：為什么是這樣一個(gè)結(jié)果呢？怎樣解釋我們的游戲呢？其實(shí)，在我們的游戲中還涉及到一個(gè)古老的話題力和運(yùn)動(dòng)：用力撕紙，紙

5、條斷開(kāi)運(yùn)動(dòng)起來(lái)。運(yùn)動(dòng)和力之間到底有什么關(guān)系呢？帶著這些問(wèn)題，我們一起來(lái)體驗(yàn)古人的探究過(guò)程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進(jìn)一步理解論述運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的牛頓第一定律。 （二）回顧歷史，探究定律 (1)讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)的高度，減小后一斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍達(dá)到同一高度，這時(shí)它要滾得遠(yuǎn)些，繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角球達(dá)到同一高度時(shí)就會(huì)滾的更遠(yuǎn)，于是他想到：若將后一斜面放平，小球?qū)?huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去(2)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而恰恰是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因代表人物 主要觀點(diǎn) 亞里士多德 必須有力作用在物體上，物體才能

6、運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要靜止 伽利略 力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而恰恰是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 笛卡兒 除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(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) 典例1理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，下面對(duì)如圖所示的斜面實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟中，有一個(gè)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，其余是推論 減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度 兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面 如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度 繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)(1)請(qǐng)將上述

7、理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列_(只要填寫(xiě)序號(hào)即可)(2)在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實(shí)，有的則是理想化的推論下列關(guān)于事實(shí)和推論的分類(lèi)正確的是()A是事實(shí)，是推論B是事實(shí)，是推論C是事實(shí)，是推論D是事實(shí)，是推論 解析本題考查對(duì)理想斜面實(shí)驗(yàn)的理解只有是事實(shí)，其他是推論(1)排列順序?yàn)椋?2)應(yīng)選B. 答案(1)(2)B規(guī)律方法理解理想實(shí)驗(yàn)，應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：真實(shí)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐活動(dòng)，是可以通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法而實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn)是一種思維活動(dòng)，是抽象思維中設(shè)想出來(lái)的、無(wú)法做到的實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)的跟蹤訓(xùn)練11(2011·莆田高一檢測(cè))伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)

8、說(shuō)明了()A. 要物體運(yùn)動(dòng)必須有力作用，沒(méi)有力的作用物體將靜止B. 要物體靜止必須有力作用，沒(méi)有力的作用物體就運(yùn)動(dòng)C. 物體不受外力作用時(shí)，總保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)D. 物體不受外力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài) 答案：C解析：伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了物體在不受任何力的時(shí)候?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)或處于靜止?fàn)顟B(tài)，這是牛頓第一定律的核心內(nèi)容，C對(duì)，A、B、D錯(cuò)三、牛頓第一定律1. 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)，也叫慣性定律 2. 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 如果物體速度的大小或方向改變了，我們就稱(chēng)它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變；如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，

9、我們說(shuō)它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒(méi)發(fā)生改變3. 對(duì)牛頓第一定律的理解 (1)牛頓第一定律正確揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，糾正了長(zhǎng)期形成的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，明確指出了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因(2)牛頓第一定律揭示了物體都有保持原來(lái)的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)慣性(3)牛頓第一定律是由理想實(shí)驗(yàn)加以科學(xué)推理得到的，但是，由它得出的結(jié)論，都經(jīng)歷了廣泛、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖聦?shí)的檢驗(yàn)(4)牛頓第一定律是自然界中的普遍規(guī)律，“一切物體”是指宇宙中所有物體，不論物體是固體、液體還是氣體(5)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化即物體運(yùn)動(dòng)速度的變化，有以下三種情況： 速度的方向不變，只有大小改變(物體做直線運(yùn)動(dòng)) 速度的大小不變，只有方

10、向改變(物體做曲線運(yùn)動(dòng)) 速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生改變(物體做曲線運(yùn)動(dòng))注意：(1)牛頓第一定律所描述的是物體不受外力作用時(shí)的狀態(tài)，與物體所受合外力為零是等效的 (2)牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律，它是在理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的 (3)牛頓第一定律只適用于慣性參考系中的運(yùn)動(dòng)，在非慣性參考系中不適用典例2做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，如果下落過(guò)程中某時(shí)刻重力突然消失，物體的運(yùn)動(dòng)情況將是()A. 懸浮在空中不動(dòng)B. 速度逐漸減小C. 保持一定速度向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)D. 無(wú)法判斷 解析物體自由下落時(shí)，僅受重力作用，重力消失以后，物體將不受力，根據(jù)牛頓第一定律的描述，物體將以重力消失瞬間的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故

11、應(yīng)選C.答案C 規(guī)律方法應(yīng)用牛頓第一定律解題時(shí)，應(yīng)牢牢抓住兩點(diǎn)：一是力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；二是慣性有維持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)四、慣性1. 慣性的定義 物體保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性 2. 慣性的理解 (1)普遍性：一切物體都具有慣性，慣性是物體的固有屬性(2)無(wú)關(guān)性：慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他因素如受力情況，運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)(3)惟一性：質(zhì)量是慣性大小的惟一量度3. 慣性不是力 (1)慣性是物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，是物體本身的屬性，而力是物體對(duì)物體的作用(2)慣性的大小決定于物體本身質(zhì)量的大小，力的大小決定于物體之間相互作用的強(qiáng)弱(3)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的

12、原因，而慣性卻要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 4. 慣性與速度的關(guān)系 (1)速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，慣性是物體本身固有的性質(zhì)(2)一切物體都是慣性，和物體是否有速度及速度的大小均無(wú)關(guān) 5. 慣性與慣性定律 (1)慣性不是慣性定律，慣性沒(méi)有條件限制，是物體的一種固有屬性(2)慣性定律是物體不受外力作用時(shí)物體運(yùn)動(dòng)所遵守的一條規(guī)律注意：(1)在不受力(或合外力為零)的條件下，慣性表現(xiàn)為保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (2)在受力條件下，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度 (3)慣性參考系是指以相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體作為參考系，簡(jiǎn)稱(chēng)慣性系典例3下列說(shuō)法正確的是()A. 慣性是只有物體在勻速運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)B. 物體的慣性是指物體不受外力的作用時(shí)保持原來(lái)直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)C. 物體不受外力作用時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，有慣性；受外力作用時(shí)，不能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，因而就無(wú)慣性D. 慣性是物體的屬性，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和是否受力無(wú)關(guān)解析慣性是物體的固有屬性，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤