人教版必修一4.1《牛顿第一定律》WORD教案8 4页

牛顿第一定律教学设计 竹溪二中 张弼 从容说课 力和运动的关系问题是动力学的基本问题，而人们传统的认识和生活中的实例会影响学生对此问题的理解，很容易得出力是维持物体运动状态的原因，在教学过程中应该引导学生自己找到答案，可以用实验的方法和动画演示的方法解决这个难题。牛顿第一定律是一种在物体不受力情况下的理想情况，它有自己的实际意义：明确了力和运动的关系并提出了惯性的概念。注意要区别惯性和惯性定律的不同并有意识地引导学生去利用规律解决生活中的实际问题，做到学以致用。‎ 三维目标 ‎(一)知识与技能 ‎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。‎ ‎(二)过程与方法 ‎1.观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系。‎ ‎2.通过实验加深对牛顿第一定律的理解。‎ ‎3.理解理想实验是科学研究的重要方法。‎ ‎(三)情感态度与价值观 ‎1.通过伽利略和亚里士多德对力和运动的关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。‎ ‎2.感悟科学是人类进步的不竭动力。‎ 教学重点 ‎1.对牛顿第一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。‎ 教具准备 多媒体课件，乒乓球，小球，毛巾，玻璃板，斜槽 课时安排 ‎1课时 教学过程 ‎(一)新课导入 放置在水平地面，与地面相对静止的木箱，怎样才能运到起来呢？（用力推它）‎ 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，那么力和运动之间关系如何呢？本节课我们就来探究这个问题。‎ ‎(二)新课教学 师：静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动；一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何？‎ 生：一段时间后撤去该力时，物体速度越来越慢，最终停下。‎ 师：根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”。‎ 生1：需要。因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动运动必须用力来维持。‎ 生2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对。‎ 生3：例如在空中飞行的足球，已经不再受到脚的作用力，但仍然向前运动，因此“物体的运动不一定需要力的作用”。‎ 师：相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长的多，地滚球为什么运动一会儿就停止呢？‎ 生：因为受到阻力。‎ 师：如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动？‎ 生：将不会减速。‎ 师：（鼓励）很好，现在我们看一个实验。‎ 实验演示：让一个小球从斜面上滚下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象。‎ 师：仔细观察实验现象并得出结论。‎ 生1：实验现象是当斜面末端的接触面越光滑，小球滚动的距离越远。‎ 生2：说明摩擦力是阻碍物体运动的原因。因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化。‎ 师：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢？大家大胆猜想一下。‎ 生1：不好预测，因为没有摩擦力这种情况不可能存在。‎ 生2：如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去。‎ 师：现在就让我们沿着历史的足迹看一下物理学的先知们是如何一步步从黑暗走向光明的。 ‎ ‎ 一.理想实验的魅力 演示多媒体课件 首先是亚里士多德的错误观点：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。这是个错误的结论。‎ ‎（学生思考讨论）为什么此错误观点能延续近两千年？（介绍亚里士多德的成就：古希腊百科全书式的人物，被恩格斯称为“最博学的人”，西方文化的奠基人。除了亚里士多德的巨大威望，他的观点又与人们许多生活经验一致。当时人们普遍接受这样的基本观点，即天上的运动应该是完美的匀速圆周运动，地上的物体都应该是静止的。即使现在，学生在对某运动物体受力分析时还是下意识的认为运动方向上一定有力的作用。）‎ 直到三百多年前，伽利略提出：在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故。如果没有阻力，一旦物体具有某一速度，物体将保持这一速度继续运动下去。‎ 利用理想实验反驳亚里士多德错误的观点 。‎ 伽利略对于“运动和力的关系”，构思出如图所示的“理想实验”（引导分析，动画模拟，验证学生的想法。）‎ 在这个实验中哪些是客观事实、假想和推理呢？‎ 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。‎ 理想实验是理想情况，但是以事实为基础，实验为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，更深刻地揭示自然规律，是一种科学思想方法。‎ 完全理想的情况是难以实现的，但我们可以在气垫导轨上做一个近似的实验（视频演示）。‎ 伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去。‎ 伽利略同时代的法国科学家笛卡尔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.牛顿第一定律 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。笛卡尔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，于1687年发表了他的著作——自然哲学的数学原理，提出了三条运动规律，奠定了经典力学的基础。其中，牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。‎ 既然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？（组织学生进行讨论）‎ 生：两个方面：不受力时，物体总保持匀速直线运动或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。‎ 师：什么叫运动状态的改变？‎ 生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变。‎ 师：牛顿第一定律可不可用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。‎ 生:不能。因为不受力作用的物体是不存在的。当物体受力但所受力为零时可以看作物体不受力。比如：冰面上滑动的冰块，冰壶球。‎ 三．惯性 牛顿第一定律又叫惯性定律。那么，什么是惯性呢？‎ 简述惯性定律和惯性的区别和联系。‎ 生：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。‎ 师：惯性能解释日常生活中的许多现象。例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么？‎ 生：因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜。‎ 师：当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么？‎ 生：因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜。‎ 师：从牛顿第一定律知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动状态或静止状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态的“本领”，这种“本领”与什么因素有关呢？‎ 指导学生做演示实验：口吹悬挂的乒乓球和小钢球，观察现象，引导分析。‎ 师：一切物体在任何状态下都有惯性；惯性是物体的固有属性；物体的惯性大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变。‎ ‎【问题探究】‎ ‎1.外力大则惯性小，外力小则惯性大。‎ ‎2.物体的速度越大，则惯性越大。‎ ‎3.高速运动的火车急刹车后仍有巨大的惯力。‎ ‎4.惯性是物体不受力下保持静止或匀速直线运动的特性。‎ ‎【课堂训练】‎ 在路上跑的人被绊倒时是向前爬着倒下，而慢走的人滑倒时，则大多数是后仰着地摔倒，试论述其原因。‎ 解析：这是因为人在跑的时候人的重心在人的整体的前方，当人的脚遇到障碍物之后，由于惯性的原因使其上半身继续向前运动，容易向前爬；而慢走的人由于重心在整个身体的后面，所以经常后仰着地摔倒。‎ ‎(三)小结 通过本节的学习，我们知道了：‎ ‎1.伽利略的理想实验及其观点。‎ ‎2.牛顿第一定律的内容及含义。‎ ‎3.惯性知识的理解及应用。‎ ‎(四)作业 ‎1.自学P70“科学漫步”。‎ ‎2.P70 1, 3‎ ‎(五)板书设计 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。‎ 一切物体在任何情况下都具有惯性 力是改变物体运动状态的原因 惯性只与物体的质量有关 力是改变物体速度的原因 物体受外力时，表现为改变 力是产生加速度的原因 其运动状态的难易程度 ‎