A慣性牛頓第一定律正式版

1、第三章A慣性牛頓第一定律執(zhí)教：上海市朱家角中學(xué)郝明香一、教學(xué)任務(wù)分析高中階段所學(xué)習(xí)的慣性和牛頓第一定律，是在初中已學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步深化。學(xué)習(xí)慣性和牛頓第一定律將為后續(xù)的牛頓第二定律，乃至整個(gè)力學(xué)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。介紹亞里士多德關(guān)于“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”后，通過(guò)二個(gè)相關(guān)聯(lián)的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。通過(guò)設(shè)問(wèn)：如果不受力，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？再通過(guò)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀地觀察到，由于受到阻力，物體在第二個(gè)斜面上達(dá)不到它開(kāi)始下滑時(shí)的初始高度，為學(xué)習(xí)伽利略的推理做鋪墊。用演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M伽利略對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程，并介紹伽利略根據(jù)斜面實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論“維持物體運(yùn)動(dòng)不需要

2、力”。用水平氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)再次證明伽利略推理是正確的。然后介紹笛卡兒對(duì)伽利略結(jié)論的補(bǔ)充，牛頓最后總結(jié)得出牛頓第一定律。指出牛頓第一定律并不是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)定律，而是以可靠的實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，突出主要因素，忽略次要因素，用科學(xué)推理的方法概括出來(lái)的，定律是否正確要通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)，給學(xué)生以科學(xué)方法的教育。最后讓學(xué)生分析生活中常見(jiàn)的慣性現(xiàn)象，鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)使學(xué)生感悟知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)求知的欲望。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與能力(1) 知道牛頓第一定律。(2) 理解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程。(3) 理解力和物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。(4) 初步學(xué)會(huì)分析、概括、推理等科學(xué)思維方法。2、過(guò)程與方法(1) 觀察慣性現(xiàn)象，

3、感受從紛繁的現(xiàn)象中探求事物本質(zhì)的思想方法。(2) 在分析伽利略理想實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，感受概括、推理的科學(xué)研究方法。3、情感態(tài)度價(jià)值觀(1) 通過(guò)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，了解理想實(shí)驗(yàn)，激發(fā)熱愛(ài)科學(xué)、樂(lè)于探究的興趣。(2) 通過(guò)科學(xué)史的簡(jiǎn)介，領(lǐng)略去偽存真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律、慣性。難點(diǎn)：伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；對(duì)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性的正確理解。四、教學(xué)資源：1、伽利略斜面實(shí)驗(yàn)：兩塊平滑木板，小球等。2、氣墊導(dǎo)軌、滑塊等。3、慣性實(shí)驗(yàn)：投影儀、小車、木塊等。五、教學(xué)思路本設(shè)計(jì)包括慣性和牛頓第一定律兩部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路：以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)，按人類對(duì)力和

4、運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)過(guò)程組織教學(xué)，重點(diǎn)放在伽利略對(duì)理想斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程，并介紹牛頓第一定律的得出過(guò)程，使學(xué)生在獲得知識(shí)的過(guò)程中，了解物理學(xué)發(fā)展的歷史，經(jīng)歷人類對(duì)規(guī)律的認(rèn)知過(guò)程。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性。方法是：以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)，根據(jù)牛頓第一定律的得出過(guò)程，結(jié)合學(xué)生的親身體會(huì)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫(huà)演示對(duì)日常生活的實(shí)例進(jìn)行分析，鞏固對(duì)牛頓第一定律和慣性的認(rèn)識(shí)。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；對(duì)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性的正確理解。方法是：?jiǎn)l(fā)學(xué)生關(guān)注“運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化”的區(qū)別，并通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，揭示生活中一些被其表象所掩蓋現(xiàn)象的本質(zhì)（如輕推一個(gè)物體，它就動(dòng)，不再推它時(shí)，

5、它便停止），為理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系做好必要的鋪墊，然后用演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M伽利略對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程，使學(xué)生對(duì)伽利略的推理有認(rèn)同感，以突破伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；在得出牛頓第一定律并定義慣性后，通過(guò)對(duì)比牛頓第一定律和慣性的區(qū)別和聯(lián)系，以正確理解牛頓第一定律和慣性。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與，重視概念的形成過(guò)程以及伴隨這一過(guò)程的科學(xué)方法的教育，通過(guò)實(shí)例使學(xué)生感悟知識(shí)與生活的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)知識(shí)的真實(shí)價(jià)值。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時(shí)。2、教學(xué)流程說(shuō)明情景演示1和設(shè)問(wèn)1在介紹亞里士多德關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的觀點(diǎn)后，演示實(shí)驗(yàn)1,讓學(xué)生觀察桌面上靜止的小車，然后輕推小車，使小車緩慢運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手一離開(kāi)小車，小車幾乎立即停止運(yùn)

6、動(dòng)。設(shè)問(wèn)1:從剛才的實(shí)驗(yàn)看到，當(dāng)小車在受到手推動(dòng)時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手離開(kāi)后，小車很快就停下來(lái)，是否證明了說(shuō)明亞里士多德的觀點(diǎn)是正確的？小車為什么會(huì)停下？由此拉開(kāi)物理學(xué)史上關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)的序幕?；顒?dòng)I演示實(shí)驗(yàn)2演示：用稍大的力快速推一下靜止在桌面上的小車，當(dāng)手離開(kāi)小車后，小車還會(huì)繼續(xù)向前滑動(dòng)一段較長(zhǎng)的距離后才停下。讓學(xué)生通過(guò)觀察到的現(xiàn)象，得出亞里士多德關(guān)于“物體運(yùn)動(dòng)需要力維持”的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的判斷。問(wèn)題I設(shè)問(wèn)2通過(guò)設(shè)問(wèn)：在上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，力的作用是維持物理原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？如果不受力，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？活動(dòng)II演示實(shí)驗(yàn)3伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)演示：讓物體（小球）從第一個(gè)斜面滑下來(lái)，并滑

7、到第二個(gè)斜面，但到達(dá)不了開(kāi)始下滑時(shí)的高度?；顒?dòng)III推理一一理想實(shí)驗(yàn)推理過(guò)程：在上述實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)如果物體不受各種阻力，則物體在第二個(gè)斜面上將能夠到達(dá)開(kāi)始下滑時(shí)相同的高度；如果減小第二個(gè)斜面的傾角并重復(fù)實(shí)驗(yàn)，物體在第二個(gè)斜面上達(dá)到相同的高度的過(guò)程中，在第二個(gè)斜面上滑行的距離將變長(zhǎng)；如果將第二個(gè)斜面水平放置，由于永遠(yuǎn)也達(dá)不到開(kāi)始下滑的高度，物體在水平面上將永遠(yuǎn)不停地勻速運(yùn)動(dòng)。伽利略根據(jù)這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，得出“物體運(yùn)動(dòng)不需要力維持”的結(jié)論。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明：理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，突出主要因素，忽略次要因素，通過(guò)抽象思維深刻揭示自然規(guī)律。理想實(shí)驗(yàn)并不是一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)。理想實(shí)驗(yàn)不可能用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)直接驗(yàn)

8、證，只能在實(shí)驗(yàn)條件不斷逼近理想情況時(shí)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不斷向理想情況逼近。活動(dòng)IV演示實(shí)驗(yàn)4用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌的作用目的就是減小滑塊的摩擦力，使實(shí)驗(yàn)接近理想情況。實(shí)驗(yàn)可以觀察到，在水平情況下，阻力越小，滑塊勻速滑行的距離也越長(zhǎng)，同樣可經(jīng)過(guò)推理得到“物體運(yùn)動(dòng)不需要力維持”的結(jié)論?；顒?dòng)V包括動(dòng)畫(huà)、演示實(shí)驗(yàn)6和演示實(shí)驗(yàn)7動(dòng)畫(huà)：通過(guò)日常生活的實(shí)例進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示，并根據(jù)學(xué)生的親身體會(huì)，加深對(duì)慣性的理解。演示實(shí)驗(yàn)5:通過(guò)日常生活的實(shí)例進(jìn)行模擬，并根據(jù)學(xué)生的親身體會(huì)，加深對(duì)慣性的理解。演示動(dòng)畫(huà)7:通過(guò)日常生活的實(shí)例進(jìn)行模擬，并根據(jù)學(xué)生的親身體會(huì)，加深對(duì)慣性的理解。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)本節(jié)課可以分為四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。

9、第一環(huán)節(jié)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景引人課題，介紹對(duì)亞里士多德關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。第二環(huán)節(jié)，通過(guò)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程，初步認(rèn)識(shí)關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系認(rèn)識(shí)。第三環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的研究，提出牛頓第一定律。第四環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)實(shí)例的演示和討論，鞏固對(duì)慣性、慣性現(xiàn)象和牛頓第一定律的認(rèn)識(shí)。上述四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，第二、三教學(xué)環(huán)節(jié)是本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)。七、教案示例（教學(xué)實(shí)錄節(jié)選）（一）情景引入1、提出問(wèn)題在講臺(tái)上放一輛小車，處于靜止?fàn)顟B(tài)，怎樣才能讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)呢？生：要用力去推它。師：從這個(gè)例子得到：物體要運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)它施加力的作用，那么力和運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系如何呢？本節(jié)課我們就來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。2、導(dǎo)入新

10、課實(shí)驗(yàn)引入：批判亞里士多德的觀點(diǎn)【演示實(shí)驗(yàn)1】在桌面上輕推小車，使小車從靜止開(kāi)始緩慢運(yùn)動(dòng)，撤掉推力，小車很快停下。分析：日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推木箱、桌子等）。這些現(xiàn)象從表面上看，“必須有力作用在物體上，才能使物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力的作用，物體就會(huì)停下來(lái)。好像小車的運(yùn)動(dòng)需要推力去維持。于是，古希臘哲學(xué)家亞里士多德就根據(jù)這些現(xiàn)象總結(jié)出“物體的運(yùn)動(dòng)需要力去維持”。這種觀點(diǎn)在歷史上曾被沿用兩千多年，但是這種觀點(diǎn)是否正確呢？【演示實(shí)驗(yàn)2】在桌面上輕推一下小車，小車從靜止向前運(yùn)動(dòng)，一段距離后停止。分析：推力撤掉，小車還要向前運(yùn)動(dòng)，與亞里士多德的觀點(diǎn)不符。分析：小車的運(yùn)動(dòng)情況是，由靜止運(yùn)動(dòng)r靜止

11、。兩個(gè)過(guò)程中是否都有力存在？生：推的時(shí)候在水平方向小車受推力和摩擦力，撤去推力后只受摩擦力的作用。師：小車運(yùn)動(dòng)一段距離后，變?yōu)殪o止的原因是什么呢？生：受到桌面的摩擦阻力作用?！窘Y(jié)論】“物體的運(yùn)動(dòng)需要力去維持”是錯(cuò)誤的！【思考】在上述兩個(gè)過(guò)程中力的作用是維持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？（二）規(guī)律總結(jié)1、伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)（用實(shí)物投影儀）（1）讓小球從一個(gè)斜面從靜止?jié)L下來(lái)，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，但不能到達(dá)同樣的高度。（2）假想如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)的高度。（3）如果減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上將會(huì)到達(dá)原來(lái)的高度，但要通過(guò)更長(zhǎng)的路程。繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，使它最終成為水平

12、面，小球就再也達(dá)不到原來(lái)的高度，而沿水平面以恒定速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。(4) 學(xué)生總結(jié)伽利略的研究方法：以可靠的事實(shí)為依據(jù)，抓住主要因素，忽略次要因素，解釋自然規(guī)律。【伽利略的觀點(diǎn)】在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體所以會(huì)停下來(lái)，是因?yàn)槭艿侥Σ磷枇Φ木壒省?5) 用氣墊導(dǎo)軌近似地驗(yàn)證上述結(jié)論：把滑塊放在一個(gè)氣墊導(dǎo)軌上，使滑塊和導(dǎo)軌之間形成氣層，物體沿這個(gè)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力很小，推動(dòng)一下物體，可以看到物體沿氣墊導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)很接近勻速直線運(yùn)動(dòng)。【迪卡兒的補(bǔ)充】如果沒(méi)有其他原因，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向。2. 牛頓第一定律伽利略和笛卡爾對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)做了準(zhǔn)確的描述，

13、但是沒(méi)有指明原因是什么，牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力學(xué)知識(shí)，提出了牛頓第一定律：【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)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。物體的這種保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性，所以牛頓第一又叫慣性定律。【慣性定律和慣性的區(qū)別和聯(lián)系】(1) 慣性定律是物體不受外力作用時(shí)所遵從的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2) 慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性，不論物體運(yùn)動(dòng)與否、受力與否，都具有慣性，且慣性只和質(zhì)量有關(guān)。【說(shuō)明】(1) 物體不受外力時(shí)的狀態(tài)是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，說(shuō)明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(2) 外力的作用是迫使物體改變

14、其運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明力是使物體運(yùn)動(dòng)速度改變的原因。(3) 不受外力作用的物體是不存在的。不受外力作用受外力作用，但合外力為零3、慣性(實(shí)驗(yàn))【演示動(dòng)畫(huà)5】火車在長(zhǎng)直軌道上勻速行駛，坐在門窗密閉的車廂內(nèi)的一人將手中的鑰匙相對(duì)車豎直上拋，鑰匙將落在()A.手的后方。B.手的前方。C.落在手中。D.無(wú)法確定。生：鑰匙將落在手中，因?yàn)閽伋銮拌€匙隨車一起運(yùn)動(dòng)，拋出后鑰匙由于慣性繼續(xù)保持向前的勻速直線狀態(tài)，所以會(huì)落入手中?！狙菔緦?shí)驗(yàn)6】(用實(shí)物投影儀)拿一個(gè)小紙條放在桌邊上，在紙條上壓一個(gè)立著放的木塊，將紙條迅速抽出，木塊不倒。(學(xué)生操作)師：請(qǐng)大家解釋當(dāng)紙條抽出時(shí)，木塊為什么不倒?生：木塊是靜止的，當(dāng)紙條迅速抽出時(shí)，由于木塊有慣性，還要保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以木塊不倒。【演示實(shí)驗(yàn)7】剎車時(shí)的慣性現(xiàn)象（1）汽車突然開(kāi)動(dòng)的時(shí)候，乘客會(huì)向后傾倒，為什么？模擬演示：（用實(shí)物投影儀）在小車上立一個(gè)木塊，小車突然啟動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？生：?jiǎn)?dòng)前木塊和小車一起保持靜止。啟動(dòng)時(shí)，木塊底部和小車都開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，但是由于有慣性，木塊上部還要保持靜止，所以木塊向后傾倒。這個(gè)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了汽車突然開(kāi)動(dòng)時(shí)乘客向后倒這一普遍現(xiàn)象。（2）汽車突然停止的時(shí)候，乘客會(huì)向前傾倒，為什么？模擬演示：（用實(shí)物投影儀）在小車上立一個(gè)木塊，使小車和木塊一起運(yùn)動(dòng)，小車突然停住