《牛顿第一定律》参考教案2.docVIP

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牛顿第一定律

核心素养：

培养学生把物理知识与实际生活相联系的思维能力，认识到物理来源于生活、应用于生活。

教学目标：

1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道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及意义。

3.知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象。

教学重点：

1.对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。

2.科学思想的建立过程。

教学难点：

1.力和运动的关系。

2.惯性和质量的关系。

教学方法：

探究、讲授、讨论、观察、思考、归纳

教学过程：

【课前】

登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）

【新课导入】

展示：

（优教提示：请打开素材“视频演示：汽车的启动与刹车”）

导入：在各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，为什么？

【新课讲授】

牛顿第一定律

思考：怎样才能让小车运动起来呢？

演示：

从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间有什么关系呢？

静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动，物体运动后撤掉力，物体的运动状态又如何？

观察发现：撤掉力后，物体的运动速度越来越慢，最终停下来。

相同条件下，在空中飞的足球比在地上滚动的足球运动的距离要长很多，地上滚动的足球为什么运动的距离短呢？

它受到了阻力的作用。

如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动？它将不会减速。

展示：让一个小球从斜面顶滑下，斜面末端分别放毛巾、棉布和木板，观察实验现象。

（优教提示：请打开素材“视频演示：牛顿第一定律实验”）

当斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远。摩擦力阻碍物体的运动，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化。

如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢？将永远运动下去。

一、理想实验的魅力

亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能够运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方

伽利略对于“运动与力的关系”，构思出“理想实验”。将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗小球，如果不存在摩擦力，小球将上升到哪里？

（优教提示：请打开素材“动画应用：伽利略斜面理想实验”）

通过动画实验，可观察到：①不存在摩擦力的话，小球将上升到原来的高度；

②若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线，小球最高将上升到哪个位置？路程是增大还是减小？同样上升到与原来点相同的高度，路程增大了；

③假如将轨道右侧弯曲放平，这时会发生什么情况呢？由于运动平面是水平的，小球就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去。

归纳：伽利略根据“理想实验”断言，小球应该以恒定的速率永远运动下去。由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持。

解说：理想实验，是科学研究中的一种重要的方法。它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度。伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，明确指出：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然观的基础。

二、牛顿物理学的基石——惯性定律

承接：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么。笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理。牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，即牛顿第一定律。

牛顿第一定律内容：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。

思考：牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

①不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；②受力时，力迫使它改变运动状态。

思考：什么叫运动状态的改变？

速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变。

思考：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。不能。因为不受力作用的物体是不存在的。当物体受力但所受合力为零时可以看作物体不受力。比如：冰面上滑动的冰球、冰壶球。

强调：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性；牛顿第一定律又叫做惯性定律。

讨论：简述惯性定律和惯性的区别和联系。

惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律。惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。

（优教提示：请打开素材“视频演示：惯性现象”）

（优教提示：请打开素材“视频演示：短跑冲刺中的惯性”）

思考与讨论：从牛顿第一定律知，物体都要保持它们原来的匀速直