《1.5 牛顿第一定律》教学设计

　　【教学内容】

　　第一单元第5节第1课时：“牛顿第一定律”。

　　【教学目标】

　　1.了解伽利略的理想斜面实验及历史意义；理解牛顿第一定律的内容及意义；理解惯性，知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象，会解释日常生活中的惯性现象。

　　2.培养学生严谨的逻辑推理能力；通过对大量实例的分析，培养学生的归纳、综合能力。引导学生善于思考、善于总结，把物理与实际生活紧密结合，动手动脑学物理。

　　3.体会科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。

　　【教学重点】

　　牛顿第一定律。

　　【教学难点】

　　伽利略理想斜面实验、惯性。

　　【教具准备】

　　理想斜面实验器、气垫导轨，视频资料等。

　　【教学过程】

　　◆创设情景、新课引入

　　1．图片展示：引导学生看两张来自生活的图片（多媒体投影），提出问题。

　　（1）乘坐汽车要系安全带，为什么？

　　（2）汽车飞越黄河，如何才能成功？

　　2．演示：一个惯性现象的小实验──用棒敲打叠放的象棋子，被击棋子飞出，其他棋子不动。

　　3．视频展示：空间站中的生活──通过生活中的一些现象引起学生探求物理知识的兴趣，同时为惯性的学习打下伏笔。

　　◆合作探究──新课教学

　　一、亚里士多德的观点

　　1．实验演示：用手推车，车前进，停止用力，车停止。

　　（1）提出问题：生活中还有哪些类似此类的现象？

　　（2）交流评价：可能有，如静止的自行车用力踩脚踏板才开始运动，如没有对车继续用力，它最终会停下来。静止的秋千用力时，它会摆动起来。停止用力时，它会最终停下来。等等。

　　2．历史的回顾──“巨人们”的探索与研究：

　　（1）亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

　　（2）提出问题：你认为这个观点有什么问题？

　　（3）交流评价：（在学生提出的观点后，对其暂不评价）

　　亚里士多德的观点一直维持和统治人们的思想近两千年，直到三百年前，年轻的伽利略才发现这一观点与事实不符，提出了“力不是维持物体运动的原因，物体运动不需要力。”的观点，并运用科学实验研究证实自己的观点。

　　在当时，亚里士多德是人们心目中的圣贤，他的言论被教会及人们奉为金科玉律。当年伽利略是在教会的迫害及守旧势力的责难中进行科学研究的。

　　亚里士多德是古希腊的思想家哲学家，他在思想及哲学领域的研究是成功的，是伟大的思想家。在自然科学方面，也提出了很多观点，但有些观点是经验加猜测，他没有运用科学实验的方法来探究证实自己观点的真伪。

　　二、伽利略的研究

　　1．伽利略的观点：物体运动不需要力

　　（1）讲述：爱因斯坦曾把一代一代科学家探索自然奥秘的努力，比作福尔摩斯侦探小说中破案过程，有时候明显可见的线索却把人们引向错误的判断。也就是说，光凭经验来做判断常常是靠不住的，在探索运动原因的“侦探小说”里，亚里士多德正是由于凭借生活中“明显”的线索引出了错误判断。

　　（2）现在假设你是伽利略，你会寻找怎样的“侦察”方法去推翻这维持两千年的“错案”？引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是什么呢？

　　（3）引导学生讨论：

　　教师提示：亚里士多德的观点之所以被人们接受，除了人们对圣贤的崇拜以外，也与人们的认识水平有关，比如在水平地面被踢后离开脚的足球，不再受脚踢它的力（使它运动的力）作用，并没有立刻停下来，而是一段时间后停了下来，如果想到这一点，人们当时就会发现不受力的物体可以运动；再看看，离开脚以后继续滚动的足球，在运动的方向上到底受没受力？

　　（4）以水平地面被脚踢出的足球的继续运动为例，说明引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是摩擦力。足球最终停下，不是没有受外力，而是受了摩擦力才停的，如没有摩擦力，会永远运动下去不停，看来物体运动是不需力的。

　　2．介绍伽利略创造的“侦察”方法──理想斜面（运动物体不受摩擦力的斜面）

　　让一个小球沿斜面的顶端滚下，接着滚上对接的另一斜面，如果斜面对小球没有摩擦力小球将到达和原来同样的高度；如果减小对接斜面的倾斜程度，小球仍将到达同样的高度，但运动的路程将更长些。如果不断减小对接斜面的倾斜程度，小球经过的路程将更长；如果将对接斜面变成水平，照此推理，既没有使小球加速的因素，也没有使小球减速的因素，小球将以恒定的速度继续滚动下去。

　　伽利略运用他的理想斜面推出小球运动的路程将随对接斜面倾角的变小而增大，最后合理外推到对接斜面水平，不再有使小球加速、减速的因素影响小球的运动，小球将以恒定速度一直运动下去。

　　这种由实验结论合理外推得出新结论的方法，科学研究上称为“合理外推”。

　　3．笛卡尔的研究──对伽利略研究结果的补充

　　（1）笛卡尔的观点：如果没有其他原因，运动的物体将持续以同样的速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

　　（2）交流与评价：通过对伽利略研究过程的回顾，可以看出科学的研究并非一帆风顺，往往需要不畏世俗不畏圣贤的勇气，需要敏锐的洞察力和独辟蹊径的研究思路与方法；科学研究的成功，也不是一个人的功劳，往往需要几代人的不懈努力；科学研究不是一蹴而就，而是不断发展不断完善的。

　　4．超越伽利略

　　（1）演示实验：气垫导轨上物体近匀速的运动

　　（2）视频播放：体育项目──冰壶运动，由于球运动过程阻力很小，能以几乎不变的速度前进。

　　三、牛顿第一定律

　　1．牛顿的研究：牛顿对伽利略、笛卡尔等前辈研究结果的继承与总结。

　　2．牛顿第一定律

　　（1）内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。

　　（2）对运动状态及运动状态改变的讨论

　　运动状态：物体运动的速度。

　　运动状态的改变：就是运动速度的改变，包括以下情况：物体由静止到运动或由运动到静止，由运动慢到运动快或由运动慢到运动快，物体运动速度方向（运动方向）的变化，运动速度大小及方向同时改变。

　　（3）对物体为什么“总保持匀速直线运动状态或静止状态”的讨论。

　　物体本身具有这样的性质，物理学上称为惯性。

　　（4）对惯性的讨论

　　惯性：物体保持匀速直线运动或静止状态的性质，即物体保持自己已有的运动状态不想改变的性质。这是任何物体本身具有的性质，它的大小只取决于物体的质量，与其它因素无关，通过改变物体的质量，可以改变物体的惯性。

　　（5）对定律的理解：牛顿第一定律揭示了两个方面的道理，一是任何物体都具有惯性；二是力使改变物体运动状态（速度）的原因，根据从加速度的定义可知，这一点也可以叙述为：力是使物体产生加速度的原因。

　　四、力与运动的关系

　　交流评价：力不是维持运动速度不变的原因，是改变运动速度的原因。从伽利略到牛顿，人类才成功解决了力与运动的关系问题。

　　◆案例探究──巩固新课

　　1．案例：讨论下列问题：

　　（1）是不是说只有匀速直线运动或静止的物体才有惯性呢？变速运动的物体有没有惯性？

　　（2）液体、气体有没有惯性？

　　（3）惯性有大小吗？若有，与什么有关？

　　（4）被踢出的冰块，在摩擦力可以忽略的冰面上匀速滑动，冰块不受向前的作用力，为什么向前运动？

　　（5）对客车启动、制动时乘客的反应作出解释。

　　2．小结归纳：（见板书设计）

　　【作业布置】

　　1．复习所学内容，完成小论文《伽利略的理想斜面实验》。

　　2．完成教材第40页“思考与练习”1。

　　3．预习“牛顿第二定律”。

　　【板书设计】