科学探究：牛顿第一定律

【教学设计】
课程标准：
通过实验，认识牛顿第一定律。

用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。

例4运用惯性，解释当汽车急刹车、转弯时，车内可能发生的现象。

该课题目标属于一级主题运动和相互作用下的二级主题机械运动和力的第五条内容。

与教学内容相关的能力类和情感·态度·价值观的要求：从对牛顿第一定律的探究过程中发展学生的观察能力、分析能力、归纳论证的能力和表述信息的能力。

教材重点：实验探究阻力对物体运动的影响。

通过大量事实认识惯性，并了解利用惯性及防止惯性的方法。

教材的难点：理解牛顿第一定律，并能解释简单的现象。

教学重点：通过对实验探究的参与，强化学生分析与论证的能力；加深对牛顿第一定律和惯性的理解。

教学难点：转变学生的经验概念；从对牛顿第一定律的探究过程中发展学生的归纳论证的能力和表述信息的能力。

学情分析:本节所述内容在初中课本上已涉及到，初中课本中用到的标题是惯性定律，所以学生已有一定的基础，关键是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。

对力和运动的关系，从日常经验出发，人们往往会产生错误的认识，所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点，不是轻而易举的事情。

在对惯性的学习中，这仍是学生难
于理解的问题。

许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。

教学目标：
1、体会亚里士多德与伽利略的思想冲突，通过动手实验，用分析和论证的方法探究出牛顿第一定律。

2、学会用自己的语言表述牛顿第一定律的内容。

3、认识伽利略的理想实验方法，了解理想实验的实质。

4、通过大量事实认识惯性，并了解利用惯性及防止惯性的方法。

教学过程：
构建动场：
由“运动-力”引入：物理学中，把一个物体相对于另一个物体未位置的改变称为运动；力是一个物体对另一个物体的作用。

那么力和运动之间有什么关系呢？力的作用效果学到：力可以使物体的运动状态发生改变。

活动一：教师演示推木块的实验：用手推木块木块就运动，不推木块就停止运动，学生列举同类生活中的事例，指出它们的共同特征是什么？引导学生看书说出古希腊科学家亚里士多德的观点。

介绍古希腊哲学家亚里士多德两千多年前提出了必须有力作用在物体上，物体才能运动。

不受力而一直运动的物体是不存在的观点。

教师再演示用手推小车的实验：推动小车后，撤掉推力后小车继续向前运动，说明了什么问题？介绍意大利物理学家伽利略300多年前根据自己的观察和思考对亚里士多德的观点提出质疑。

设计意图：强化矛盾，让学生充分思考、交流。

注意对学生进行科学态度和科学方法的教育。

活动二：阻力对物体运动的影响。

（一）提出问题：运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去吗？
（二）设计实验与制定计划：让小车从斜面的同一高度滚动，再在水平面上运动，逐渐减小水平面的粗糙程度，再用尺子量出小车在水平面上运动的距离，并推论当平面没有摩擦的时候小车的运动状态。

准备器材：斜面、粗糙程度不同的水平面、小车、刻度尺等。

实验设计思考
1、你如何实现让小车在水平方向上运动时逐渐减小摩擦阻力？
2、你如何保证小车到达水平方向时具有相同的速度？
（三）进行实验与收集证据
（四）分析与论证讨论解决
问题1、实验发现每次小车都会停下来是什么原因呢？
问题2、为什么小车最后停下来通过的距离不一样？
问题3、小车停下来时通过的距离与受到的摩擦阻力大小有什么关系？问题4、假如平面足够光滑（完全没有摩擦阻力），小车的运动情况又会怎样？
过程：让小车自斜面顶端从静止开始滑下，观察小车从同一高度滑下后，在不同表面运动的距离。

让学生猜想：静止物体不受力将会怎样？学生回答：静止物体不受力将会仍然静止。

活动三：牛顿第一定律的得出与分析讨论
1.让学生分析以上事实，再进一步概括、推理出牛顿第一定律，屏幕展出：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

活动策略：提高学生的分析概况、语言表达等能力
2.展示伽利略的理想实验，用严格的推理方法让学生感受伽利略观点的不可驳斥。

强调是在分析大量事实的基础上进行合乎逻辑的科学推理，不是凭空想象，即使这样的推理得出的结论也必须通过实践的检验。

活到策略：理想实验结合学生自己的探究过程加深对牛顿第一定律的理解
牛顿第一定律是在前人伽利略、笛卡尔等人的研究基础上得出的。

假如我曾经看得更远，那是因为站在巨人的肩膀上-介绍牛顿的名言。

活动策略：让学生感悟科学家们追求真理的研究方法及刻苦精神。

通过两个小题完成对牛顿第一定律的运用：1、静止的物体一切外力消失将怎样？
2、小车滚动到水平面边缘一切外力全部消失将怎样？
活动四：惯性的引入
通过对牛顿第一定律的回顾，提出惯性的概念。

“一切物体都具有保持静止或匀速直线运动状态的性质。

物体具有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质，我们把这种性质叫做惯性。

”
牛顿第一定律告述我们：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

那么物体既然没受到外力，是谁让物体保持的匀速直线运动状态或静止状态？
引起学生思考、回答：学生会想到物体本身。

阐述惯性定义，知道惯性是物体的一种属性。

活动策略：让学生知道惯性是物体的一种属性，用：动者恒动，静者恒静“来描述。

活动五：学生动手完成惯性实验：
①教师演示P128图7-5实验，师生一块分析：铁片为什么会弹走？小球为什么会落到支架上？强调小球保持原来的静止状态；小球具有惯性。

②学生完成P129图7-6实验.并对实验结果进行分析讨论。

活到策略：让学生通过实验具体认识物体的惯性，思考产生该现象的原因。

3、惯性的利用和预防：
回归探究实验：为什么小车滚到水平面还能运动？学生回答：具有惯性教师演示：将粉笔扔出去；粉笔离开手后继续运动，惯性的利用。

让学生受力分析解释原因并举例.
教师演示：下雪后一滑摔倒的场景，这是惯性造成的危害。

如何预防？学生举例.
用课件播放日常生活中体现惯性的例子，让学生感悟惯性无处不在。

惯性的应用：A、让学生举例说明惯性有利的一面。

B、让学生举例说明惯性还有不利的一面。

（三）交流探讨
1、如何理解牛顿第一定律？学生交流发表自己的意见。

2、如何解释惯性现象？学生通过交流进行概括和总结。

（四）综合建模
请同学们谈一谈，通过本节课的学习，你学到了什么？让各小组中心发言人表达他们共同的体验。

①有的小组说：通过本节学习，知道了牛顿第一定律。

②有的小组说：经历了对牛顿第一定律探究的过程，有一点像科学家研究问题的味道，我喜欢这样的学习。

③有的小组说：对物理问题的研究，不能凭感觉，要通过实验去发现问题，适当的时候还要合理的运用科学推理的方法。

④还有的小组说：我在这一课的学习中，学会了与别人交流，学会了尊重别人。

（五）当堂测试：1-6题
（六）布置作业
充分发挥你的想象力，以“如果物体不再有惯性，世界将…….”为题写一篇文章。

实验探究报告
当堂检测
1、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过推理而抽象概括出来的，牛顿第一定律揭示了力不是物体运动的原因，而是物体运动状态的原因。

2、下列关于惯性的说法中，正确的是（）
A．物体只在静止时才具有惯性
B．物体运动速度越大，其惯性也越大
C．太空中的物体没有惯性
D．不论物体运动与否，受力与否物体都具惯性
3、从空中下落的物体，不考虑空气阻力，如果下落过程中某时刻物体受到的重力突然消失，物体的运动情况将是（）
A 悬浮在空中不动。

B 速度逐渐减小。

C 保持一定速度向下做匀速直线运动。

D 无法判断。

4、关于伽利略的理想实验，说法正确的是（）多选
A. 只要接触面比较光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去。

B. 这个实验实际上是永远无法做到的。

C. 利用先进仪器就能使实验成功。

D. 虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的。

5．在研究牛顿第一定律的实验中，如图所示，相同的小车从同一斜面的同一高度滑下，接着在材料不同的平面上继续运动，分别停在如图所示的位置．
为什么要使小车从斜面的同一高度滑
下？
小车在不同平面上运动的距离不等，说明了在其他条件相同时，平面越光滑，滑块受到的摩擦力越，滑块前进的距离就
越。

6. 锤头松了，小樱从爸爸手中接过来，把锤柄的一端在地面上撞击了几下，锤头就紧套在锤柄上了，爸爸问小樱这是为什么？小樱的解释是：①锤柄着地后，因地面撞击而停下；②锤柄和锤头在撞击地面前共同处于运动状态；③锤头由于惯性要继续保持原来的运动状态；④锤头就紧套在锤柄上了。

解释这个现象的合理顺序是（）
A. ①②③④
B. ②①③④
C. ②③①④
D. ③②①④。