2021-2022学年新教材人教版必修第一册 4.pdf

4.1牛顿第一定律

【教材分析】

这一章的知识属于动力学的知识，是研究力与运动之间的关系，只有懂得了动力学的知

识才能据物体所受的力确定物体的位置，速度变化的规律，才能够创造条件来控制物体的运

动。牛顿三大运动定律作为动力学的核心内容，本节课的教学内容牛顿第一运动定律作为牛

顿物理学的基石，首先对人类认识运动和力的关系作了历史的回顾，着重介绍了伽利略研究

运动和力的关系的思想方法及卓越贡献，而后讲述了牛顿第一定律的内容和物体惯性的概

念。为后续的牛顿运动定律的学习打下好的基础。

【教学目标与核心素养】

[]

物理观念能对牛顿力学的发展历史有一个系统的认识，掌握牛顿第一定律的内容，并

知道惯性的决定因素。

[科学思维]深入体会伽利略等科学家在研究力和物体运动关系时候运用的科学思维方

法。

[科学探究]知道理想斜面实验的原理和理论思维推导过程。

[科学态度与责任]从通过牛顿第一定律的历史史实回顾，增进对科学的兴趣，培养学生

的创造性思维能力和勇于质疑的优秀品质。

【教学重难点】

教学重点：理解力与运动的关系；理解牛顿第一定律，认识惯性与质量的关系。

教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。

【课前准备】

多媒体课件、伽利略理想斜面实验装置等。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

[新课导入]

在日常生活中，我们经常看到这样的现象：

用力推课桌，课桌能够在推力的作用下运动，撤去外力后，课桌不再运动；足球踢出去

之后，滚动段距离，最后停下来；秋千在推力作用下，荡开之后，不再推秋千，最终也会停

下来。通过对这些现象的分析，学生分组进行讨论，是否只有在力的作用下物体才能够运动

或者保持运动状态。

教师：长期以来，我们的生活经验告诉我们物体的运动总与推、拉等行为联系，如果不

再推、拉，原来的运动便会停止。那么事实是不是这样呢？通过这节课的学习相信同学们会

有新的认识。

[新课讲授]

这种说法早在2000多年前，古希腊学者亚里士多德就有提出。他通过这些日常生活中

所见的现象得到这样的结论：必须有力作用在物体上，才能使物体保持运动状态，没有力的

作用物体就要静止在某个地方，即力是维持物体运动的原因。

大家觉得亚里士多德的说法正确吗？

学生：不正确，（部分学生提出）力撤去之后，物体还是会运动一段距离。这段距离物

体没有立即停止运动。物体之所以会停下来是因为物体受到摩擦力（阻力）的作用。

按照亚里士多德的说法，如果没有力的作用，一切运动的物体最终将会静止。在当时科

学不发达的年代，人们经常是通过经验出发，经过简单的思考探究出自然规律，亚里士多德

的说法是总结经验得出来的，可是，通过经验得出的结论，是否科学，是否是真理，还是有

待实践的检验的。因为，有时事物所呈现的表象可能会掩盖他们本质。就比如说在日常生活

中，我们如果从生活经验来总结看到的可能多数是重的物体下落得快，然而，当我们物体自

由下落时，不管轻重，物体从同一高度下落其快慢是一样的，影响物体运动快慢的原因，其

实是空气阻力。

伽利略认为运动的物体，在摩擦力的阻碍下，会逐渐停下来。物体会停下来的根源是摩

擦力。为此他设计了一个实验，伽利略的理想斜面实验。

一、伽利略理想斜面实验

伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大；向上滚动时，速度减小。

猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。然而，实际情况却是，即使沿水

平面滚动，球也会越滚越慢，最后停了下来。伽利略认为这是摩擦作用的结果。若没有摩擦，

球将永远运动下去。

通过多媒体课件动图展示：理想斜面实验来验证猜想。分别把斜面的角度逐渐减少，最

后和水平面持平。在不断的减少斜面角度的过程中，在没有摩擦力的作用下，小球将会到达

同一高度，只是走过的路程越来越长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到

达原有高度将永远运动下去。

为此伽利略得出结论：力不是维持物体运动的原因。推翻了亚里士多德的结论。

我们知道，阻力不可能完全消除。第二个斜面也不可能做得无限长，所以，伽利略的实

验是一个“理想实验”。虽然这个实验无法实现，但是，伽利略在实验基础上进一步推理的

方法，帮助我们找到了解决运动和力的关系问题的方法。

教师：那么什么是理想实验呢？

理想实验：想象着把实际中存在、影响物体