高中物理：3.2《牛顿第一定律》教案(教科版必修1)

精品文档 你我共享

腹有诗书气自华 牛顿运动第一定律

教学目的：

1．知道亚里士多德、伽利略等对力和运动的关系的不同认识，了解伽利略的理想实验及其推理和结论，认识理想实验是科学研究的重要方法；

2．理解牛顿第一定律的内容和意义；

3．掌握惯性的概念，会应用惯性解释自然现象；

4．通过问题的分析和研究感悟科学研究的方法和规律。

重点难点：牛顿第一定律的理解和应用

教材处理：将教材第一节部分内容渗透到牛顿运动第一定律的教学过程中，并且在本章的教学过程中不断渗透其思想方法，通过不断深入的理性思维引导，提升感悟认识。

课型：规律建立课

教学方法：以讲授为主，调动学生观察与思维体验

手段：利用手边的钥匙做演示实验，多媒体辅助教学

教学过程

• 情景引入：提供虚设报道

据悉：“2000年7月25日，协和号客机班机AF4590在跑到上起飞，速度达到328km/h时，机长得知飞机机翼起火，紧急制动,飞机立即停止运动.”

（在运动规律的研究中已经利用协和号客机有关信息，本课再次利用此材料，从另一个角度引起学生关注与思考）。

学生表示强烈反对，并且纷纷提出惯性问题。

师生回顾实际情景——多媒体视频：

协和号客机班机AF4590在法国戴高乐机场进行起飞，奔驰了约2000米、速度达到328km/h时，轮子压上美国大陆航空的DC-10脱落的小铁条，飞机机翼起火，如果停止起飞过程需要冲出约3000米长的距离（此结论在第一章学习过程中由学生推论而得到过），机长拉起飞机，两分钟后飞机坠毁。

学生和老师一起再次经历心灵的震撼。

教师肯定学生们有关惯性的说法——惯性致使飞机不能立即停止运动？同时提出问题：假如有足够长的跑道，在3000米长的距离上有没有力强迫飞机向前奔驰？

学生的结论出现分歧，有同学提出有冲力，教师不急于表态。在后面的问题研究过程中希望学生可以自我感悟认识问题。

教师演示实验，学生观察实验——引导学生体会、思考力与运动的关系： 精品文档 你我共享

腹有诗书气自华 使一串钥匙：竖直上抛、使其摆动、使其圆周运动，

提出思考问题：为什么小球的运动过程不一样？

学生观察后绝大多数答案：小球受力情况不同。

教师变换条件，演示实验，学生观察实验——引导学生思考，感悟力不是决定具体运动形式唯一因素。

使同一串钥匙落体、上抛、平抛、斜抛

问题：小球受力情况是否相同？

答案：均只受重力

问题：为什么小球的运动过程不一样？

学生对比两次实验，深刻思考反思，有学生说到有惯性！

教师肯定，并且强调初始状态不同。

教师引出新课题：

运动学（kinematics）

——只研究物体怎样运用而不涉及运用与力的关系的理论；

动力学(dynamics)

——研究运动和力的关系的理论。

教师调动学生：

让我们走进牛顿的世界

“大自然和他的规律深藏在黑夜里

上帝说让牛顿出世吧

于是一切就都在光明之中”

——牛顿的墓志铭

第三章 牛顿运动定律之牛顿第一定律

牛顿定律——整个动力学的基础

教师讲解：一个基本问题，几千年来，因为它太复杂而含混不清，这就是运动问题。

探究问题：物体运动的原因究竟是什么？

人们的直觉经验：力是维持运动的原因

古希腊的哲学家亚里士多德（公元前384－322年）：

——“一切运动的物体必定受某物的驱动”，外力是物体产生并维持运动的原因

古希腊的哲学家亚里士多德所著《物理学》一书中认为：机械运动有自然运动和机械运动，如马拉车行驶，奴隶曳船行驶，这些运动必须要劳动者，即运动必须有外力维持，否则就归于静止。他认为“一切运动的物体必定受某物的驱动”。千百年来人们都相信亚里士多德的说法：外力是物体产生并维持运动的原因。

强调亚里士多德分析与认识问题的方法：根据对现象的观察、直觉推理得到结论。 精品文档 你我共享

腹有诗书气自华 提出思考问题：你是否同意亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因，速度本身标志着是否有力作用在物体上？

同学已经有足够的经验、知识、说“不”！

一、伽利略——理想实验的魅力

回顾问题：关于力，伽利略断言了什么？

伽利略认为将人们引入歧途的是摩擦力的存在。

提出假设请学生想象与思考，假如没有了摩擦会怎么样？

教师随手演示，仍然使一串钥匙摆动，观察其经历——几乎摆上初始高度。或许就是这样的观察经验，使伽利略设想了理想实验。

斜面实验——课件模拟。

引导观察和思考，伽利略理想实验经验与推论：理想条件下，小球可以达到原来等高位置；倾角越小，会运动得更远；

假如水平，小球将永远运动。

设小球释放的高度不同，在水平面上的速度不同，但是没有使物体减速的原因，物体会保持达到最低点的状态（速度）运动。

推论：力不是维持运动的原因（不是维持速度的原因），而是改变物体的运动状态（改变速度）的原因。

视频：沙弧球——在摩擦作用非常弱时，沙弧球运动距离被极大地放大了。为伽利略——理想实验推论提供体验性支持。

视频：保龄球以强烈的势头冲向目标——多次重复，请学生寻找冲力？同时对前面协和号问题得到统一认识——运动不需要力维持

引导总结“伽利略与亚里士多德观点的分歧在什么地方”？

笛卡儿：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只是保持在直线上运动。

他认为这应该作为一个原理加以确立，并且使人类整个自然观的基础。

二、牛顿第一定律（Newton first law of motion）

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态

引导对第一定律的深刻析、讨论：

如何理解“一切物体”？

不论物态如何、不论状态如何、不论什么位置——一反几千年束缚人们思想概念的教会观点——天上与地面的物体遵从不同的规律。

“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”

——肯定了力的真正作用——改变物体的运动状态，而不是维持物体的运动状态。

强调：物体运动状态变化的特征表现是什么？

“位置”和“速度”是描述物体运动状态的物理量，物体运动状态的变化主要表现为速度的变化

“总保持匀速直线运动状态或静止状态”强调物体具有保持匀速直线运动状态或静止状精品文档 你我共享

腹有诗书气自华 态的性质——惯性

惯性（inertia）：物体保持匀速直线运动状态或静止状态性质

物体本身的本能。

自然界是非常“懒惰”的，本性——希望保持运动状态不变，保持运动状态不变是物体与生据来的一种本能。

问题思考：企图保持不变，是不是不能变化？

否！

物体具有保持原来运动状态不变的本领——惯性——本能；歧途不变，能不能不变取决于是否有力迫使其改变。

问题深入：所有物体均具有惯性，是否所有物体保持原来状态不变的本领相同？

不同的物体保持原来运动状态不变的本领不同，而迫使不同的物体改变状态需要复出的努力是不同的——惯性大小不同，是什么使得惯性大小不同？

深入分析与思考：研究物体的惯性大小与什么有关？

学生提出速度、重力、密度、光滑等因素。

教师引导，理性思维研究分析：

关于速度，引导逆向思辨

——可否认为我现在速度为零，惯性为零？

——可否认为我乘坐动车组飞奔着惯性增加？可否认为我对面乘客惯性为零？

学生深层次思考讨论。

统一认识：惯性既然是物体本身的属性就应该与外界条件、外界作用是否有、大小、速度大小没有关系。

速度具有相对性，相对于不同参照系，速度不同，而物体本身的属性应该与参照系的选择无关。

光滑——光滑是否没有惯性？

强调摩擦的作用。

重力——是否在太空中、卫星上没有惯性，能否以意念改变物体状态？

视频——失重，强化理解。

密度——是物质的特性之一，惯性是否与密度相关？

——比较冰和石头？

一冰山足可以撞坏太坦尼克号！ 精品文档 你我共享

腹有诗书气自华 质量是物体惯性大小的量度——可以抽杀乒乓球、羽毛球，不可以抽杀铅球、保令球，撼树容易，撼山难。

这样的事例，使学生心灵感悟得到强化。

进一步：太坦尼克号已经发现了冰山，为什么躲闪不开？

协和号为什么难于改变运动状态？

质量大，运动状态难于改变。

三、惯性与质量

质量是物体惯性大小的量度

质量 (mass) m——标量 单位：千克 符号 kg

四、解释生活现象，问题讨论：

1、 最便宜的旅行方式。

有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球自转，一昼夜就能环游世界，这个设想可行吗？

答：因为地球上一切物体，（包括地球周围的大气）都随着地球一起运动，气球升空后，由于惯性，它仍保持原来随地球自转的速度，当忽略其他与地球有相对运动的作用而产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止状态，不可能相对地球绕行一周。

这就可以解释为什么地球自西向东转动，我们竖直上抛的物体还会落到原来的地方？而不是落在原位置的西边？

现实类比：观察视频——汽车上抛球：

在快速行进的汽车上，竖直抛出的物体会落回手里。

引申，思维体验：如地球突然停止转动，可能会发生什么问题？

2、 既然任何物体都具有惯性，所以任何物体的运动状态都不能变化？

3、 物体运动状态变化了，是不是就没有惯性了？

注意：力改变的是状态而不是改变了惯性

总结：

牛顿第一定律——惯性定律——牛顿物理学的基石

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

意义：正确揭示了力和运动的关系；

定义了惯性概念：物体总保持匀速直线运动状态或静止状态性质。

关于“对力学所需的基本概念、基本假定、对物质运动的基本观点都作了界定”的问题，鉴于学生的理解能力有限，暂不说明。

注意：惯性不是力！