高中牛頓第一定律教案
通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律的形成過程。理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法。一起看看高中牛頓第一定律教案!歡迎查閱!
高中牛頓第一定律教案1
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能
⑴體會伽利略的理想實驗思想。
⑵理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關(guān)系。
⑶理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。
2.過程與方法
⑴通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律的形成過程。
⑵理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法。
3.情感態(tài)度與價值觀
⑴通過運動和力的關(guān)系的歷史探究過程，使學(xué)生體會規(guī)律的形成都有一個從感性到理性、從低級到高級的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過程。
⑵通過理想斜面的教學(xué)，體會理想實驗的魅力。
教學(xué)重難點
【重點】加深對牛頓第一定律和慣性的理解。
【難點】轉(zhuǎn)變經(jīng)驗概念，明確慣性是物體的一種屬性，任何物體都具有，牛頓定律是慣性現(xiàn)象的規(guī)律總結(jié)。
教學(xué)過程
(一)創(chuàng)設(shè)游戲，引入課題
撕紙游戲
猜一猜：
1.一張紙已剪成兩截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
2.現(xiàn)在把紙剪成三截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
大家不要動手，先猜一猜。
3.如果在中間的紙下面夾一個夾子，然后迅速撕兩邊，紙會斷成幾截?
請大家想一想：為什么是這樣一個結(jié)果呢?怎樣解釋我們的游戲呢?其實，在我們的游戲中還涉及到一個古老的話題──力和運動：用力撕紙，紙條斷開運動起來。運動和力之間到底有什么關(guān)系呢?帶著這些問題，我們一起來體驗古人的探究過程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進一步理解論述運動和力關(guān)系的牛頓第一定律。
(二)回顧歷史，探究定律
1.情景設(shè)問，經(jīng)驗猜想
在人類歷史的長河中，運動和力如影隨形，總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。比如：馬拉車則車前進，不再拉，前進的車會停下來;人象推車則車前進，不再推，前進的車會停下來;踢球，球沿草地向前滾動，不再踢，滾動的球會慢慢停下來。
思考：運動和力之間有什么關(guān)系呢?
最早提出這個問題并給出經(jīng)驗猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德。
他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗猜想：必須有力作用在物體上，物體才能運動;沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運動需要力維持。
他的觀點來自實際經(jīng)驗，還能用實際經(jīng)驗驗證，所以被人們廣泛接受，并維持了近兩千年。
設(shè)問：我們現(xiàn)在知道，他的觀點是錯誤的。那么他有貢獻嗎?
亞里士多德的貢獻：開創(chuàng)了一個新的研究領(lǐng)域。
首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀(jì)的伽利略。他觀察了球的滾動。
2.質(zhì)疑假設(shè)，科學(xué)猜想
當(dāng)球沿斜面向下滾動時，它的速度增大，而向上滾動時，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動時，它的速度應(yīng)該不增不減。實際觀察的結(jié)果是：沿水平面滾動的球越來越慢，最后停下來。
①現(xiàn)象：沿水平面滾動的球越來越慢，最后停下來。
按照亞里士多德的觀點，球停下來是因為沒有力的作用。伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā)，對亞里士多德的觀點提出質(zhì)疑。
②質(zhì)疑：滾動的球之所以停下來，真的是因為沒有力的作用嗎?
設(shè)問：球停下來的原因是什么呢?
在伽利略之前，人們還沒有意識到摩擦力這種無形的力，伽利略是第一個意識到摩擦力的人。
他改變了水平面的粗糙程度，發(fā)現(xiàn)：水平面越光滑，球滾得越遠(yuǎn)。于是，他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果。
結(jié)論：滾動的球停下來，是摩擦阻力作用的結(jié)果。
③假設(shè)：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\動呢?
④猜想：若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。
過渡：伽利略設(shè)計了一個雙斜面實驗。
3.實驗探究，得出結(jié)論
(1)雙斜面實驗
左斜面固定，右斜面傾角可變。實驗中我們設(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放。
①固定右斜面，改變小球所受的摩擦，觀察小球上升的高度怎樣變化。重復(fù)一次。
思考：
1.小球所受摩擦阻力的大小與小球上升的高度之間有什么關(guān)系?
2.摩擦阻力的大小與釋放點到上升的點的高度差是什么關(guān)系?
3.如果沒有摩擦，小球會上升到多高的地方?
②減小右斜面傾角，觀察小球沿斜面運動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化。重復(fù)一次。
思考：
1.減小右斜面傾角，小球沿斜面運動的最遠(yuǎn)距離如何變化?
2.如果沒有摩擦，減小右斜面傾角，沿斜面滾動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化?小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤?
③將右斜面放平，釋放小球，觀察小球的運動。
思考：
1.如果水平木板足夠長，小球會停下來嗎?
2.如果沒有摩擦，水平木板足夠長，小球?qū)L到哪里去呢?
過渡：現(xiàn)在通過動畫來模擬沒有摩擦阻力時小球的運動。我們?yōu)閯赢嬇淞艘欢卧拕 ?/p>
(2)動畫模擬
(老師扮演伽利略，學(xué)生扮演小球。)
伽利略：小球先生(小姐)，如果沒有摩擦，你會爬上什么高度呢?
小球：我會搭乘夢想的階梯一步一步往上爬，直到爬上原來的高度。
伽利略;如果我減小右斜面的傾角，你還會爬到原來的高度嗎?
小球：夢想有多高，我就可以爬多高，只是我要走的路程更長了。
伽利略：如果我繼續(xù)減小右斜面的傾角呢?
小球：我心依舊，只是又多了一段山水之程。
伽利略：如果我把右斜面放平，你還會為了自己的夢想而前行嗎?
小球：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。既然選擇了高度，留給世界的便只能是背影。
播放周杰倫的《蝸?！饭?jié)選：我要一步一步往上爬/在點乘著葉片往前飛/小小的天留過的淚和汗/總有一天我有屬于我的天
希望同學(xué)們像小球一樣懷著夢想，沿著人生的軌道一步一步往前行!總有一天，你有屬于你的天!
過渡：伽利略的雙斜面實驗是一個理想實驗。
(3)理想實驗的魅力：
實驗(事實)+邏輯推理
通過可靠的實驗事實，加上合理的邏輯推理，得出規(guī)律的一種方法。
理想實驗的魅力：實驗不能實現(xiàn)的地方，思維向前一步。
這種方法非常了不起!愛因斯坦是這樣評價的：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。這個評價實事求是，從亞里士多德到伽利略，經(jīng)歷了2000多年，物理學(xué)徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦，只經(jīng)歷300多年，物理學(xué)的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實驗研究方法。
過渡：通過雙斜面理想實驗，伽利略得出了結(jié)論。
(3)伽利略：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。運動不需要力維持。
回顧、思考：
①靜止的車、足球為什么運動起來?
②運動的車、足球為什么會停下來?
③力和運動之間有什么關(guān)系?
力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
設(shè)問：運動狀態(tài)是用什么物理量描述?
車由靜止變?yōu)檫\動，受到了推、拉力;由運動變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\動，受到了腳的力;由運動變?yōu)殪o止，受到了草地的摩擦阻力。
過渡：與伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾對他的觀點進行了補充。
4.補充完善，形成定律
(1)笛卡爾的補充：除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運動，而只保持在直線上運動。這應(yīng)成為一個原理，它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。
笛卡爾補充了物體不受力時保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
過渡：1642年，伽利略逝世，1643年牛頓在英國誕生。牛頓是人類歷最偉大的科學(xué)家之一。主要貢獻有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學(xué)，設(shè)計并制造了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等等。
牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出了三條運動定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第一定律，它是牛頓物理學(xué)的基石。
(2)牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
過渡：現(xiàn)在我們來理解定律。
(三)理解定律，了解慣性
思考：牛頓第一定律中論述的運動和力的關(guān)系是怎樣的?
1.運動和力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
物體不受力，保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài);運動狀態(tài)變化，物體一定受到力的作用。
思考：物體不受力時“總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能通過實驗驗證呢?
不能。由于不受力作用的物體是不存在的。許多阻力很小的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。
2.阻力很小的現(xiàn)象：冰壺
從視頻可以看出，冰壺在一段時間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變，直到碰上另一個冰壺。
思考：定律中還論述了什么呢?
3.慣性：
①概念：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
設(shè)問：一切物體都有慣性。做變速運動的物體有慣性嗎?
當(dāng)物體做變速運動時，由于慣性，物體會抵抗速度的改變，從而使速度的改變需要一段時間。比如汽車緊急剎車時不會立即停下來，而是繼續(xù)向前滑行一段距離。
②一切物體有慣性，有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。
物體慣性大，“本領(lǐng)”大，運動狀態(tài)難改變;物體慣性小，“本領(lǐng)”小，運動狀態(tài)易改變。
思考并猜想：物體的慣性大小和什么因素有關(guān)?
游戲：用嘴吹書
提起書，用力氣吹垂下的封面;用手提起封面，用力氣吹垂下的書。
思考：你觀察到了什么現(xiàn)象?這個現(xiàn)象能說明慣性和質(zhì)量的關(guān)系嗎?
③慣性與質(zhì)量：質(zhì)量是慣性大小的量度。
質(zhì)量只有大小，沒有方向，是標(biāo)量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，單位符號為kg。
在初中質(zhì)量定義為物體所含物質(zhì)的多少;現(xiàn)在進一步從慣性的角度認(rèn)識了質(zhì)量;以后還要從物體間的引力認(rèn)識質(zhì)量。
過渡：現(xiàn)在，就可以解釋撕紙游戲了。
(四)再設(shè)情景，規(guī)律應(yīng)用
1.思考：怎樣解釋撕紙游戲?
有夾子，增大了中部的質(zhì)量，增大了慣性。當(dāng)迅速撕開兩邊時，中部仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以撕成三截。無夾子，中間紙條慣性很小，靜止?fàn)顟B(tài)易改變。由于撕開紙條的力左右有差異，所以撕成兩截。
過渡：了解了慣性的知識，我們還能用它判斷是非。
2.美國空軍UFO檔案記載，1952.12.6黎明前，一架B29轟炸機在墨西哥灣上空訓(xùn)練時，一個很大的不明飛行物以4000km～15000km的時速靠近、經(jīng)過、遠(yuǎn)離它。在目擊描述中，不明飛行物能迅速增減速度，甚至還能驟然停止。
思考：1.如果沒有特別的裝置，UFO驟然停止時，外星人飛行員的命運是怎樣的?
2.人們想象外星人持有慣性消除器，用來消除自身的慣性，以便應(yīng)對速度的迅速變化，你怎么看?
我們利用慣性的知識發(fā)現(xiàn)了UFO檔案記載中的疑點。希望大家在遇到問題時利用所學(xué)知識，冷靜分析。
(五)課堂總結(jié)，課外探究
1.了解了運動和力關(guān)系的探究過程。
在探究過程中，亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實驗方法;笛卡爾補充了伽利略的觀點;牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。
2.體會了理想實驗的魅力：實驗(事實)+邏輯推理
3.深入理解了牛頓第一定律，知道了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4.后來愛因斯坦等科學(xué)家又進一步發(fā)展了牛頓第一定律。沒有哪一個定律是終極真理，物理學(xué)的大廈永不封頂，還等待你們?yōu)樗泶u加瓦!
課外探究：有人說劉謙的螺絲魔術(shù)了牛頓第一定律：不給螺帽力的作用，螺帽也能運動起來。你怎么看?請在百度中搜索“劉謙螺絲魔術(shù)揭秘”，弄清劉謙螺絲魔術(shù)的原理。
效果分析：
因為本節(jié)內(nèi)容在初中已有接觸，所以在本節(jié)課的設(shè)計中，我想能不能讓學(xué)生通過對本課的預(yù)習(xí)和課外查閱資料，由學(xué)生參與互動，最后老師以總結(jié)者的身份來點評和補充效果好。
特別是實驗、視頻、小品的使用，激發(fā)了學(xué)生興趣，促進了教學(xué)。
關(guān)于力和運動關(guān)系的發(fā)展過程是很好的物理學(xué)史的教材，如何讓學(xué)生在一堂課中體驗這種物理規(guī)律形成過程是我們所要思考的。
高中牛頓第一定律教案2
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知道伽利略的理想實驗及其推理過程，知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法.
2.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義.
3.理解慣性的概念，會解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象.
教學(xué)重難點
1.牛頓第一定律的內(nèi)容及意義.
2.慣性的概念，解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象.
教學(xué)過程
[知識探究]
一、理想實驗的魅力
[問題設(shè)計]
1.日常生活中，我們有這樣的經(jīng)驗：馬拉車，車就前進，停止用力，車就停下來.是否有力作用在物體上物體才能運動呢?馬不拉車時，車為什么會停下來呢?
答案不是.車之所以會停下來是因為受到阻力的作用.
2.如果沒有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上運動的物體會怎樣?請閱讀課本中的“理想實驗的魅力”，思考伽利略是如何由理想實驗得出結(jié)論的.
答案如果沒有摩擦阻力，水平面上運動的物體將保持這個速度永遠(yuǎn)運動下去.
理想實驗再現(xiàn)：如圖甲所示，讓小球沿一個斜面由靜止?jié)L下，小球?qū)L上另一個斜面.如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨?
如果減小第二個斜面的傾斜角度，如圖乙所示，小球在這個斜面上達(dá)到原來的高度就要通過更長的路程.繼續(xù)減小第二個斜面的傾斜角度，如圖丙所示，使它最終成為水平面，小球就再也達(dá)不到原來的高度，而將沿水平面以恒定的速度永遠(yuǎn)運動下去.
[要點提煉]
1.關(guān)于運動和力的兩種對立的觀點
(1)亞里士多德的觀點：必須有力作用在物體上，物體才能運動;沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方.力是維持物體運動的原因.
這種錯誤的觀點統(tǒng)治了人們的思維近兩千年.
(2)伽利略的觀點(伽利略第一次提出)：物體的運動不需要(填“需要”或“不需要”)力來維持.
2.伽利略的理想實驗的意義
(1)伽利略的理想實驗將可靠的事實和理論思維結(jié)合起來，即采用“可靠事實+抽象思維+科學(xué)推論”的方法了亞里士多德的觀點，初步揭示了運動和力的正確關(guān)系.
(2)第一次確立了物理實驗在物理學(xué)中的地位.
二、牛頓物理學(xué)的基石——慣性定律
1.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài).
2.對牛頓第一定律的理解
(1)定性說明了力和運動的關(guān)系.
①說明了物體不受外力時的運動狀態(tài)：勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).
②說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因.
(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性.因此牛頓第一定律也叫慣性定律.
3.物體運動狀態(tài)的變化即物體運動速度的變化，有以下三種情況：
(1)速度的方向不變，只有大小改變.(物體做直線運動)
(2)速度的大小不變，只有方向改變.(物體做曲線運動)
(3)速度的大小和方向同時發(fā)生改變.(物體做曲線運動)
三、慣性與質(zhì)量
[問題設(shè)計]
坐在公共汽車?yán)锏娜?，?dāng)汽車突然啟動時，有什么感覺?當(dāng)運動的汽車突然停止時，又有什么感覺?解釋上述現(xiàn)象.
答案當(dāng)汽車突然啟動時，人身體后傾.當(dāng)汽車突然停止時，人身體前傾.這是因為人具有慣性，原來人和車一起保持靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)車突然啟動時，人的身體下部隨車運動了，但上部由于慣性保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，所以會向后傾;原來人和車一起運動，當(dāng)車突然停止時，人的身體下部隨車停止了，但上部由于慣性保持原來的運動狀態(tài)，故向前傾.
[要點提煉]
1.慣性：物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，我們把這個性質(zhì)叫做慣性.牛頓第一定律又叫慣性定律.
2.慣性與質(zhì)量的關(guān)系
(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性.
(2)質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越大，慣性越大.
3.慣性與力無關(guān)
(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，因此物體“受到了慣性作用”、“產(chǎn)生了慣性”、“受到慣性力”等說法都是錯誤的.
(2)力是改變物體運動狀態(tài)的原因.慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因.
4.慣性的表現(xiàn)
(1)不受力時，慣性表現(xiàn)為保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，有“惰性”的意思.
(2)受力時，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度.質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難改變.
[延伸思考]
人能推動冰面上的重箱子，用同樣的力卻推不動粗糙地面上不太重的箱子，是不是冰面上的重箱子慣性小于粗糙地面上不太重的箱子呢?為什么?
答案不是.質(zhì)量是物體慣性大小的量度，重箱子的慣性大于輕箱子的慣性.判斷物體慣性的大小應(yīng)在相同情況下比較，比如用同樣的力推都處于冰面上或都處于粗糙地面上質(zhì)量不同的物體，比較哪個物體的運動狀態(tài)更容易改變.
[典例精析]
一、對伽利略理想實驗的認(rèn)識
例1理想實驗有時能更深刻地反映自然規(guī)律.伽利略設(shè)計了一個如圖1所示的理想實驗，他的設(shè)想步驟如下：
圖1
①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達(dá)到原來的高度;②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面;③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫诺母叨?④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運動.
請將上述理想實驗的設(shè)想步驟按照正確的順序排列______(只要填寫序號即可).在上述的設(shè)想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論.下列有關(guān)事實和推論的分類正確的是()
A.①是事實，②③④是推論
B.②是事實，①③④是推論
C.③是事實，①②④是推論
D.④是事實，①②③是推論
解析本題是在可靠事實的基礎(chǔ)上進行合理的推理，將實驗理想化，并符合物理規(guī)律，得到正確的結(jié)論.而②是可靠事實，因此放在第一步，③、①是在斜面上無摩擦的設(shè)想，最后推導(dǎo)出水平面上的理想實驗④.因此正確順序是②③①④.
答案②③①④B
二、對牛頓第一定律的理解
例2由牛頓第一定律可知()
A.物體的運動是依靠慣性來維持的
B.力停止作用后，物體的運動就不能維持
C.物體做變速運動時，一定有外力作用
D.力是改變物體慣性的原因
解析物體具有保持原來靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性，由于慣性的存在，物體才保持原來的運動狀態(tài)，A對.力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因，B錯，C對.慣性是物體的固有屬性，力不能改變物體的慣性大小，D錯.
答案AC
針對訓(xùn)練做自由落體運動的物體，如果下落過程中某時刻重力突然消失，物體的運動情況將是()
A.懸浮在空中不動
B.速度逐漸減小
C.保持一定速度向下做勻速直線運動
D.無法判斷
答案C
解析物體自由下落時，僅受重力作用，重力消失以后，物體將不受力，根據(jù)牛頓第一定律的描述，物體將以重力消失瞬間的速度做勻速直線運動，故選項C正確.
三、慣性的理解
例3關(guān)于物體的慣性，下述說法中正確的是()
A.運動速度大的物體不能很快地停下來，是因為物體速度越大，慣性也越大
B.靜止的火車啟動時，速度變化慢，是因為靜止的物體慣性大
C.乒乓球可以快速抽殺，是因為乒乓球慣性小
D.在宇宙飛船中的物體不存在慣性
解析慣性大小只與物體質(zhì)量有關(guān)，與物體的速度無關(guān)，故A錯誤;質(zhì)量是物體慣性大小的量度，火車速度變化慢，表明它的慣性大，是因為它的質(zhì)量大，與是否靜止無關(guān)，故B錯誤;乒乓球能被快速抽殺，表明它的運動狀態(tài)容易發(fā)生改變，是因為它的慣性小，故C正確;一切物體在任何情況下都有慣性，故D錯誤.
答案C
[課堂要點小結(jié)]
[自我檢測]
1.(對伽利略理想實驗的認(rèn)識)關(guān)于伽利略的理想實驗，下列說法正確的是()
A.只要接觸面摩擦相當(dāng)小，物體在水平面上就能勻速運動下去
B.這個實驗實際上是永遠(yuǎn)無法做到的
C.利用氣墊導(dǎo)軌，就能使實驗成功
D.雖然是想象中的實驗，但是它建立在可靠的實驗基礎(chǔ)上
答案BD
解析只要接觸面摩擦存在，物體就受到摩擦力的作用，物體在水平面上就不能勻速運動下去，故A錯誤.沒有摩擦是不可能的，這個實驗實際上是永遠(yuǎn)無法做到的，故B正確.若使用氣墊導(dǎo)軌進行理想實驗，可以提高實驗精度，但是仍然存在摩擦力，故C錯誤;雖然是想象中的實驗，但是它建立在可靠的實驗基礎(chǔ)上，故D正確.
2.(對牛頓第一定律的理解)關(guān)于牛頓第一定律的理解正確的是()
A.不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變
B.物體做變速運動時一定受外力作用
C.在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊運動的結(jié)果
D.飛跑的運動員，由于遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)
答案ABD
解析牛頓第一定律描述的是物體不受外力作用時的狀態(tài)，即總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)不變，A正確;牛頓第一定律揭示了力和運動的關(guān)系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因.物體做變速運動說明運動狀態(tài)在改變，B正確.在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于摩擦阻力的作用而改變了運動狀態(tài).飛跑的運動員，遇到障礙而被絆倒，是因為他受到外力作用迫使他改變了原來的運動狀態(tài)，C錯誤，D正確.
3.(力與運動的關(guān)系)某人用力推一下原來靜止在水平面上的小車，小車便開始運動，以后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運動，可見()
A.力是維持物體速度不變的原因
B.力是維持物體運動的原因
C.力是改變物體慣性的原因
D.力是改變物體運動狀態(tài)的原因
答案D
解析力是改變物體運動狀態(tài)的原因，小車原來靜止，在力的作用下小車開始運動，是力使其運動狀態(tài)發(fā)生了改變.用較小的力就能使小車做勻速直線運動是推力與摩擦力的合力為零的緣故.
4.(對慣性的理解)如圖2所示，冰壺在冰面上運動時受到的阻力很小，可以在較長時間內(nèi)保持運動速度的大小和方向不變，我們可以說冰壺有較強的抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”.這里所指的“本領(lǐng)”是冰壺的慣性，則慣性的大小取決于()
圖2
A.冰壺的速度
B.冰壺的質(zhì)量
C.冰壺受到的推力
D.冰壺受到的阻力
答案B
解析一個物體慣性的大小，與其運動狀態(tài)、受力情況是沒有任何關(guān)系的，衡量物體慣性大小的因素是質(zhì)量，故B正確.
高中牛頓第一定律教案3
一、設(shè)計思想
物理學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進步和社會發(fā)展有著最為廣泛聯(lián)系的科學(xué)。讓學(xué)生封閉在既不聯(lián)系自然，也不聯(lián)系生產(chǎn)、生活，遠(yuǎn)離科學(xué)探究樂趣，甚至根本不可能存在的“思辯游戲”式的難題和怪題的牢籠之中，他們是不可能熱愛物理課程的。所以要讓學(xué)生在體驗中獲得物理規(guī)律，在物理史實中領(lǐng)略思維的力量和美。本節(jié)課的設(shè)計特點是注重物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，對科學(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅持真理的獻身精神成為情感態(tài)度價值觀教育的好素材。另外，實驗的驗證是本節(jié)課必需要的。適當(dāng)介紹一些物理學(xué)史的知識，通過對大量實例的分析，讓學(xué)生真正理解力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。先是介紹了人類對力和運動關(guān)系的發(fā)展歷史，并著重講述了伽俐略的理想實驗及其重要的實驗思想。然后引入了牛頓第一定律，引入了慣性概念，并由此分析出力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。
二、教材分析
牛頓第一定律是牛頓定律的基石，正是因為它破除了長達(dá)近兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導(dǎo)致牛頓第二定律得出。與此同時，它本身還包含著力、慣性、和參考系這些極富成果的科學(xué)概念，成為物理學(xué)理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過程蘊涵了重要的科學(xué)方法，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會牛頓第一定律的含義，充分說明伽利略“理想實驗”的實驗基礎(chǔ)和推理過程，展示了伽利略斜面理想實驗的猜想依據(jù)、推斷結(jié)果這一思維過程，通過教學(xué)讓學(xué)生明確運動和力的關(guān)系，提升對力、慣性、質(zhì)量等基本概念的理解。慣性是學(xué)生學(xué)習(xí)運動和力的基礎(chǔ)，因其抽象難懂而成為難點。新課標(biāo)中本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生有以下基本要求：1.了解亞里士多德對力和運動關(guān)系的論述及存在的錯誤。2.認(rèn)識伽利略研究運動和力關(guān)系的思想方法，了解理想實驗的作用。3.知道速度是描述物體運動狀態(tài)的物理量。4.理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象。5.知道慣性是物體的固有屬性，知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。6.運用慣性概念，解釋有關(guān)實際問題。在發(fā)展要求中：1.了解運動學(xué)和動力學(xué)研究角度的差異。2.會識別慣性系與非慣性系。
三、學(xué)情分析
本節(jié)所述內(nèi)容在初中課本上已涉及到，初中課本中用到的標(biāo)題是慣性定律，所以學(xué)生已有一定的基礎(chǔ)，關(guān)鍵是如何讓學(xué)生加深對牛頓第一定律的理解。對力和運動的關(guān)系，從日常經(jīng)驗出發(fā)，人們往往會產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識，所以使學(xué)生建立起運動改變的原因在于物體間的相互作用力的觀點，不是輕而易舉的事情。在對慣性的學(xué)習(xí)中，這仍是學(xué)生難于理解的問題。許多學(xué)生把物體具有保持勻速直線運動和靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)與物體在這種狀態(tài)下的特點混為一談。
四、教學(xué)目標(biāo)
1.知識、技能目標(biāo)：
(1)理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。
(2)理解慣性，知道日常生活中由于慣性而產(chǎn)生的簡單現(xiàn)象，會解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象。
2.能力、方法目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰?通過對大量實例的分析，培養(yǎng)學(xué)生歸納、綜合能力。善于思考、善于總結(jié)，把物理與實際生活緊密結(jié)合。
3.情感、態(tài)度目標(biāo)：讓學(xué)生知道科學(xué)研究過程的艱難，領(lǐng)悟?qū)嶒灱油评淼目茖W(xué)研究方法。
五、重點難點
本節(jié)的重點是伽利略理想實驗，難點是對慣性的理解。
六、教學(xué)策略與手段
探究式教學(xué)，按物理史實為線索展示物理規(guī)律的形成。
七、課前準(zhǔn)備
自制理想斜面實驗器(用有很小凹槽的柔軟鋁塑板作為軌道)、氣墊導(dǎo)軌。
八、教學(xué)過程
1.創(chuàng)設(shè)情景、新課引入
(1)引導(dǎo)學(xué)生看兩張來自生活的圖片(多媒體投影)：
①警察叫司機系安全帶，為什么?
②亞洲飛人柯受良駕車飛越黃河，他憑什么有這種膽識去飛越氣勢磅礴的黃河呢?
(2)演示一個慣性現(xiàn)象的小實驗：用棒敲打疊放的象棋子。
通過生活中的一些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識的興趣，同時為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆。
2.歷史回顧
首先讓同學(xué)看一個實驗：用手推車，車前進，停止用力，車停止。
設(shè)問：生活中還有哪些類似此類的現(xiàn)象?(由學(xué)生思考后回答)
學(xué)生答：可能有如靜止的自行車用力踩腳踏板才開始運動，如沒有對車?yán)^續(xù)用力，它最終會停下來。靜止的秋千用力時，它會擺動起來。停止用力時，它會最終停下來，等等。
兩種主要觀點：
1.亞里士多德觀點：力是維持物體運動的原因
(在得出亞里士多德的觀點后)
設(shè)問：你認(rèn)為這個觀點有什么問題?(學(xué)生思考后回答)
學(xué)生也許有不同的觀點，由于初中已學(xué)習(xí)過這部分知識，所以學(xué)生會得到此觀點是錯誤的，但不少同學(xué)心中的疑慮還是存在的。
在學(xué)生提出的觀點后指出：亞里士多德的觀點一直維持和統(tǒng)治人們的思想近兩千年，才到三百年前伽俐略才指出，力不是維持物體運動的原因，物體運動不需要力。指出亞里士多德在當(dāng)時提出了很多觀點，有時候提出問題比證明一個問題更難，所以說亞里士多德毫無疑問是偉大的。
2.伽俐略的觀點：物體運動不需要力
說明：愛因斯坦增把一代一代科學(xué)家探索自然奧秘的努力，比作福爾摩斯偵探小說中破案過程，有時候明顯可見的線索卻把人們引向錯誤的判斷。也就是說，光憑經(jīng)驗來做判斷常常是靠不住的，在探索運動原因的“偵探小說”里，亞里士多德正是由于憑借生活中明顯的線索引出了錯誤判斷。
設(shè)問：現(xiàn)在假設(shè)你是伽俐略，你會尋找怎樣的“偵察”方法去這維持兩千年的“錯案”。引起亞里士多德錯誤觀點的“罪魁禍?zhǔn)住笔鞘裁茨?
(組織學(xué)生進行相互討論思考：然后叫幾組學(xué)生代表發(fā)言)
給學(xué)生充分展示自己思維過程的機會，讓他們自己去探求物理規(guī)律的真?zhèn)危屆恳粋€學(xué)生都能夠深刻體會力和運動之間的關(guān)系。
結(jié)論：引起亞里士多德錯誤觀點的“罪魁禍?zhǔn)住笔牵耗Σ亮?說明自行車停下，停下不是沒有受外力，而是受了摩擦力才停的，如沒有摩擦力，會永遠(yuǎn)運動下去不停，看來物體運動是不需力的)。
介紹伽俐略創(chuàng)造的“偵察”方法：理想斜面
這個想法是如何產(chǎn)生的呢?伽俐略注意到，當(dāng)一個小球沿斜面下滾時速度會增加，小球沿斜面上滾時時速度會減小，他由此猜想，當(dāng)小球沿水平面滾動時，它的速度應(yīng)該不增不減，實際上他發(fā)現(xiàn)，球越來越慢，最后停下來，伽俐略認(rèn)為：這是由于摩擦阻力的緣故，他推理：若沒有摩擦力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去，為了說明他的思想，他設(shè)計理想斜面實驗。
(1)實驗演示理想斜面實驗整個過程(說明：主要是為了理解伽俐略的思想)
(2)再用視頻動畫演示理想斜面實驗
通過對理想斜面實驗的演示，說明物理研究中抓住主要因素，忽略次要因素的必要性，同時也展示了物理研究思想的美妙和邏輯的力量。(由于現(xiàn)實生活中不可能有絕對光滑的斜面，所以這個實驗是個“理想實驗”。)
盡管現(xiàn)實生活中沒有絕對光滑的平面。但可以創(chuàng)造比較光滑的平面去證明伽俐略的想法：
實驗：氣墊導(dǎo)軌上物體近勻速的運動
視頻觀看：目前的一項體育項目——冰壺球運動，由于球運動過程阻力很小，能以幾乎不變的速度前進。
最后總結(jié)(投影)：
①伽俐略理想實驗對科學(xué)研究的意義。
②介紹伽俐略其人其事，通過對伽俐略其人其事的了解，強調(diào)指出，在我們今天看來是非常簡單的道理。在它發(fā)現(xiàn)的最初往往是非常艱難的，如果沒有堅強的意志和信念，沒有足夠的事實和理論依據(jù)去支持你，許多人可能會放棄，但伽俐略沒有放棄。
讓學(xué)生意識到：一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風(fēng)順的，不是一開始的認(rèn)識就是對的，而是需要人類不斷探索才能形成的，并明白科學(xué)研究過程的艱難和科學(xué)家為此所付出的努力和心血。
至此，我們已經(jīng)對力和物體運動之間的關(guān)系有了一個正確的認(rèn)識。
3.與伽俐略同時代的法國科學(xué)家笛卡兒，補充和完善了伽俐略觀點，他認(rèn)為：如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。他支持了伽利略力不是物體的運動的觀點，并且還強調(diào)沒有力作用時物體的運動情況。他還認(rèn)為，這應(yīng)該要作為一個原理加以確立，并且是人類整個自然界的基礎(chǔ)。
強調(diào)笛卡兒對伽俐略觀點的提升與補充，指出兩者之間的差異。
3.定律的學(xué)習(xí)、理解
在伽俐略和笛卡兒的正確結(jié)論隔了一代人后，由牛頓總結(jié)成整個牛頓力學(xué)的一條基本定律。
牛頓第一定律(慣性定律)：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜上狀態(tài)，直到有力迫使它改變這種狀態(tài)——物理學(xué)的基石。
投影介紹牛頓——“經(jīng)典力學(xué)之父”的成就，指出牛頓第一定律是牛頓力學(xué)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。
對定律的理解指出：
①物體運動不需要力。(不受力時，運動會一直運動下來，靜止的一直靜止)
②力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
思考與討論：從牛頓第一定律我們得知，物體都要保持它們原來的勻速直線運動或靜止的狀態(tài)，或者說，它們都具有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。但是這種“本領(lǐng)”的大小是不一樣的。
物體抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”，與什么因素有關(guān)?請大家通過實例進行分析。
由學(xué)生分組討論，收集各組的實例和觀點，老師對此進行總結(jié)并對錯誤的認(rèn)識進行引導(dǎo)和糾正。指出：把物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性。在此基礎(chǔ)上，再提以下設(shè)問：
設(shè)問一：是不是說只有勻速直線運動或靜止的物體才有慣性呢?變速的物體有沒有慣性?
設(shè)問二：液體、氣體有沒有慣性?
(留一定的時間給學(xué)生自由思考)
現(xiàn)象：觀看裝水的氣球破后，水還要維持原來的狀態(tài)
由現(xiàn)象得出：慣性是物體固有的屬性，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，物體的質(zhì)量是物體慣性的量度。
通過下面的問題來鞏固和理解牛頓第一定律(由學(xué)生分析并回答)
問題：被踢出的冰塊，在摩擦力可以忽略的冰面上勻速滑動，冰塊受不受向前的作用力?
4.定律的應(yīng)用
通過視頻展示：鐵鍬揚沙(設(shè)問：為什么沙可以被揚出?由學(xué)生回答)
實驗演示車運動碰到障礙物后停止，車上物體反倒(要求解析車停后，車上物體反倒的原因)
提問：你能舉出生活中還有哪些與慣性有關(guān)的現(xiàn)象?
在學(xué)生舉出一些慣性的實例后，看兩段視頻材料：
人在車上拋球，最后落回地面(可結(jié)合此理解為什么地球在自轉(zhuǎn)，人起跳后還能落回原地)
汽車實驗廠里的汽車啟動和剎車的過程，以及為什么要系安全帶的必要性(呼應(yīng)新課引入“司機為什么要系安全帶”)
最后，在愛因斯坦的一句話中結(jié)束這節(jié)課：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。(強調(diào)這節(jié)課中理想實驗的科學(xué)思想方法的重要性。)
高中牛頓第一定律教案相關(guān)文章：
高中牛頓第一定律教案
