牛頓第一定律教案：探究物體靜止時(shí)的力學(xué)原理

【導(dǎo)讀】牛頓第一定律，也稱慣性定律，是牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律之一，是建立物理力學(xué)體系的重要理論依據(jù)之一。牛頓第一定律指出：物體在沒有受到外力作用時(shí)，將維持原來的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。那么，對(duì)于這一定律的探究，我們可不僅僅局限于書本上的描述，嘗試用現(xiàn)實(shí)中的例子來加深對(duì)該定律的理解，進(jìn)一步提高學(xué)生們的物理知識(shí)及興趣。【正文】一、教學(xué)目標(biāo)了解牛頓第一定律的基本概念及原理，能夠獨(dú)立運(yùn)用其相關(guān)公式進(jìn)行簡單的力學(xué)運(yùn)算。利用實(shí)驗(yàn)的形式，幫助學(xué)生加深對(duì)牛頓第一定律的理解。二、教學(xué)準(zhǔn)備課件、教材、實(shí)驗(yàn)器材。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：滑橇、長直通道、測量器材、挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)。三、教學(xué)步驟導(dǎo)入——引出牛頓第一定律的概念及應(yīng)用在教學(xué)開始之前，通過引出物體的運(yùn)動(dòng)及受力情況，讓學(xué)生們了解牛頓第一定律是什么，并與日常生活中的情景相結(jié)合，向?qū)W生介紹該定律的應(yīng)用。例如：小明走在大街上，拿著一個(gè)水杯在手里。忽然，他碰到了自己的朋友，于是停下來和朋友聊了起來。小明漸漸發(fā)現(xiàn)，他手里的水杯不太好拿，得提著一定力氣才不會(huì)掉落。這是為什么呢？老師向?qū)W生解釋道：這是因?yàn)樾∶魈嶂瓡r(shí)，手向上施加的力和重力平衡，水杯便保持原來位置不動(dòng)，這就是物體受到各個(gè)力之間平衡的結(jié)果。當(dāng)小明不再施加提起杯子的力時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)水杯會(huì)掉落。這就是因?yàn)樗诘奈矬w沒有受到作用力，就沿原來的直線運(yùn)動(dòng)，遵循牛頓第一定律?；A(chǔ)概念——牛頓第一定律的原理在基礎(chǔ)概念篇章中，老師應(yīng)向?qū)W生介紹牛頓第一定律的具體定義、表述（以下簡稱牛一定律）及其背景和應(yīng)用。例如：牛一定律的表述：在不受力作用的情況下，自身狀態(tài)會(huì)保持原來保持的狀態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。背景牛一定律又稱慣性定律，它是牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律之一。早在古希臘時(shí)期柏拉圖在《國家》一書中就提到，物體不會(huì)改變它的狀態(tài)，即運(yùn)動(dòng)或靜止，直到有一個(gè)力使它改變。到了第十世紀(jì)，波蘭學(xué)者哥白尼進(jìn)一步提出，如果沒有力介入，物體應(yīng)該一直保持原來的狀態(tài)，即使它不動(dòng)。在牛頓時(shí)代，科學(xué)界把哥白尼的提議與伽利略的實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合起來并加以說明，最終形成了牛定律體系，其中牛一定律的基礎(chǔ)概念成為了力學(xué)運(yùn)動(dòng)體系的基石。應(yīng)用牛一定律適用于任何類型的運(yùn)動(dòng)，而不僅僅是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的單個(gè)物體，它支配著自然界和人造世界中很多物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)——增強(qiáng)學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的理解利用實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生更加深入地了解牛頓第一定律的原理，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。例如：實(shí)驗(yàn)一：滑橇的滑動(dòng)讓學(xué)生用一張光滑木板，放上一個(gè)小滑橇，讓滑橇在木板上滑動(dòng)。老師可以提出一些問題，幫助學(xué)生思考：為什么滑橇?xí)瑒?dòng)？它滑動(dòng)的速度會(huì)越來越快還是越來越慢？為什么？通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們可以發(fā)現(xiàn)，只有滑橇受到了外力作用，它才會(huì)運(yùn)動(dòng)。而滑動(dòng)的速度會(huì)因摩擦力影響而逐漸變慢。如果沒有摩擦力的影響，滑橇只有在有外界影響（如風(fēng)的作用）下才會(huì)停下，被固定在特定位置。這就是牛定律的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)二：挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)這一環(huán)節(jié)對(duì)于學(xué)生來說是一個(gè)機(jī)會(huì)，可以利用該環(huán)節(jié)來檢驗(yàn)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理解程度。老師可以設(shè)定一些復(fù)雜的情景，讓同學(xué)們充分發(fā)揮自己的想象力，展現(xiàn)自己的思維能力。例如：在一個(gè)不停的起伏的直道上，我們把兩個(gè)球拍子放在路上。你覺得這兩個(gè)球拍子在移動(dòng)的過程中會(huì)如何變化呢？在這個(gè)例子中，學(xué)生應(yīng)該能夠明確地指出球拍子不會(huì)發(fā)生位置和狀態(tài)的變化，因?yàn)樗鼈兊玫搅似胶狻Ｔ谶@種條件下，球拍子的狀態(tài)是保持不變的，直到外界有影響來打破它的平衡狀態(tài)，發(fā)生運(yùn)動(dòng)。四、總結(jié)在本節(jié)課中，我們將通過激發(fā)興趣、設(shè)立實(shí)驗(yàn)等形式來探究牛頓第一定律的原理。同時(shí)，學(xué)