《2018-2019學(xué)年高中物理 第4章 4.1 牛頓第一定律教案 新人教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第4章 4.1 牛頓第一定律教案 新人教版必修1.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

4.1 牛頓第一定律 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識與技能 1．知道伽利略的理想實驗及其主要推理過程和推論，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．知道什么是慣性，會正確地解釋有關(guān)慣性的現(xiàn)象． 過程與方法 1．觀察生活中的慣性現(xiàn)象，了解力和運(yùn)動的關(guān)系． 2．通過實驗加探對牛頓第一定律的理解． 3．理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法． 情感態(tài)度與價值觀 1．通過伽利略和亞里士多德對力和運(yùn)動關(guān)系的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性． 2．感悟科學(xué)是人類進(jìn)步的不竭動力． 教學(xué)重點、難點 教學(xué)重點 1．對牛頓第一運(yùn)動定律和慣性的正確理解． 2．科學(xué)思想的建立過程． 教學(xué)難點 1．力和運(yùn)動的關(guān)系． 2．慣性和質(zhì)量的關(guān)系． 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 教具準(zhǔn)備 多媒體課件、小車、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木塊、氣墊導(dǎo)軌、滑塊、氣墊導(dǎo)軌裝置、伽利略針和單擺實驗裝置． 教 學(xué) 活 動 [新課導(dǎo)入] 做實驗引入力和運(yùn)動的關(guān)系，引發(fā)學(xué)生的思考． [參考實驗]在講臺上放一輛小車，使它處于靜止?fàn)顟B(tài)． 師：怎樣才能讓小車運(yùn)動起來呢? 生：要用力去推它． 師：從這個例子很容易得到：物體要運(yùn)動，需要對它施加力的作用，那么力和運(yùn)動之間關(guān)系如何呢?本節(jié)課我們就來探究這個問題． [新課教學(xué)] 承接剛才的實驗現(xiàn)象，演示當(dāng)物體不再受手的推力時，物體停止運(yùn)動． 師：靜止在水平面上的物體，用力去推，物體由靜止變?yōu)檫\(yùn)動；一段時間后撤掉該力，物體的運(yùn)動狀態(tài)又如何? 生：一段時間后撤走該力時，物體速度越來越慢，最終停下． 師：根據(jù)以上的例子，思考“運(yùn)動一定需要力來維持嗎”． 生l：需要．因為用力推物體它才能運(yùn)動，而撤走了這個力物體最終會停下，所以，運(yùn)動必須用力來維持． 生2：不一定，按照生1的說法，運(yùn)動一定需要力來維持的話，撤走了力，物體應(yīng)該立刻停下才對． 生3：例如在空中飛行的足球，已經(jīng)不再受到腳的作用力，但仍然向前運(yùn)動，因此“物體的運(yùn)動不一定需要力的作用”． 師：相同條件下空中飛行的足球比地滾球運(yùn)動的距離要長很多，地滾球為什么運(yùn)動一會兒就停止呢? 生：因為受到阻力． 師：如果沒有阻力的作用，足球?qū)鯓舆\(yùn)動? 生：將不會減速． 師：(鼓勵)很好，現(xiàn)在我們看一個實驗． 實驗演示：讓一個小球從斜面上滑下，斜面末端分別放毛巾、木板和玻璃板，讓學(xué)生仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象． 師：仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象并得出結(jié)論． 生1：實驗現(xiàn)象是當(dāng)斜面末端的接觸面越光滑，小球滑動的距離越遠(yuǎn)． 生2：說明摩擦力是阻礙物體運(yùn)動的原因，因為摩擦力的存在使物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了變化． 師：如果沒有摩擦力的作用，小球又將會怎樣運(yùn)動呢?大家大膽猜想一下． 生l：不好預(yù)測，因為沒有摩擦力這種情況不可能存在． 生2：如果沒有摩擦力的作用，物體將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去． 師：現(xiàn)在就讓我們沿著歷史的足跡看一下物理學(xué)的先知們是如何一步步從黑暗走向光明的． 一、理想實驗的魅力 演示多媒體課件 首先是亞里士多德的錯誤觀點：必須有力作用在物體上，物體才能夠運(yùn)動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方．接著演示伽利略是如何利用理想實驗反駁伽利略錯誤的觀點的． 師：伽利略對于“運(yùn)動與力的關(guān)系”，構(gòu)思出如圖4—1—1所示的“理想實驗”．將軌道彎曲成曲線ABC的形狀，在軌道的一邊釋放一顆小球，如果不存在摩擦力，小球?qū)⑸仙侥睦? 生：不存在摩擦力的話，小球?qū)⑸仙脚cA點相同高度的C點． 師：下面我們通過動畫模擬驗證同學(xué)們的說法， 動畫模擬 師：若將軌道的傾角減小，彎曲成曲線ABD或曲線ABE，小球最高將上升到哪個位置?路程是增大還是減小? 生：同樣上升到與A點同高度的D點或正點，路程增大了． 師：假如將軌道彎曲成一側(cè)水平及曲線ABF的形狀，這時會發(fā)生什么情況呢? 生：由于BF是水平的，小球就再也達(dá)不到原來的高度，如果不存在摩擦力，將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去． 師：下面我們通過動畫模擬驗證同學(xué)們的說法。 動畫模擬、驗證學(xué)生的想法 師：伽利略根據(jù)“理想實驗”斷言：小球應(yīng)該以恒定的速率永遠(yuǎn)運(yùn)動下去．由此可推斷，在水平面上做勻速運(yùn)動的物體并不需要用外力采維持． 師：理想實驗，是科學(xué)研究中的一種重要的方法．它突出了事物的本質(zhì)特征，能達(dá)到現(xiàn)實科學(xué)實驗無法達(dá)到的極度簡化和純化的程度．它不僅可以充分發(fā)揮理性思維的邏輯力量，還可以讓思維超越當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，在想象的廣闊天地里自由馳騁． 演示實驗：把滑塊放到氣墊導(dǎo)軌上面，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，滑塊與導(dǎo)軌間形成氣層，從而使滑塊與導(dǎo)軌間的摩擦變得很小，推一下滑塊，讓學(xué)生觀察滑塊的運(yùn)動是什么運(yùn)動． 師：滑塊的運(yùn)動是什么運(yùn)動? 生：近似勻速直線運(yùn)動． 師：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史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正的開端．這個發(fā)現(xiàn)告訴我們，根據(jù)直接觀察所得出的直覺的結(jié)論不是常?？煽康模驗樗鼈冇袝r候會引到錯誤的線索上去。 [知識拓展] 可以用多媒體演示伽利略的另外一個理想實驗：參考實驗案例． 多媒體演示： 伽利略針和單擺實驗：伽利略曼教堂內(nèi)吊燈搔動的啟發(fā)．運(yùn)用邏輯思維的方陸進(jìn)行分析，得出了與亞里士多德不同的力與運(yùn)動的關(guān)系的結(jié)論．在如圖4—1—2所示的裝置中，將擺球拉到一邊，由靜止開始釋放小球，擺球會擺到另一邊，用水平長尺標(biāo)記其高度，用一報針多次改變．小球的懸點，重復(fù)實驗．在當(dāng)時的測量條件下．伽利略得出的結(jié)論是：擺球能上升到原來的高度．這個實驗后來被稱為“伽利略針和單擺實驗”． 師：伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡兒補(bǔ)充和完善了伽利略的觀點，明確指出：除非物體受到外力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(yùn)動狀態(tài)．永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動．面只保持在直線上運(yùn)動．他還認(rèn)為，這應(yīng)該作為一個原理加以確立，并且是人類整個自然觀的基礎(chǔ) 二、牛頓物理學(xué)的基石——牛頓第一定律 師：伽利略對物體不受外力時的運(yùn)動作了準(zhǔn)確的描述，但他并沒有明確指出運(yùn)動和力之間的關(guān)系是什么．笛卡兒在伽利略的基礎(chǔ)上更近了一步，更為接近真理．牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力和運(yùn)動的關(guān)系，于1687年發(fā)表了他的著作——《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出了三條運(yùn)動定律，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)．其中，牛頓第一定律的內(nèi)容是： 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止． 師：既然牛頓第一定律是最完善的，那么它從幾個方面闡述了力和運(yùn)動的關(guān)系? 組織學(xué)生進(jìn)行討論． 生：兩個方面：不受力時，物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；受力時，力迫使它改變運(yùn)動狀態(tài)． 師：什么叫運(yùn)動狀態(tài)的改變? 生：速度的大小和方向的改變稱之為運(yùn)動狀態(tài)的改變． 師：牛頓第一定律可不可以用實驗來驗證?什么時候可以看作不受力并舉例說明． 生：不能．因為不受力作用的物體是不存在的．當(dāng)物體受力但所受合力為零時可以看作物體不受力．比如：冰面上滑動的冰塊、冰壺球． 師：一切物體都有保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性；所以牛頓第一定律又叫做慣性定律． 師：簡述慣性定律和慣性的區(qū)別和聯(lián)系． 生：慣性定律是物體不受外力作用時所遵從的運(yùn)動規(guī)律．慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性． 師：慣性能解釋日常生活中的許多現(xiàn)象．例如：當(dāng)汽車啟動時，車上的乘客會向后傾斜，為什么? 生：因為汽車已經(jīng)開始前進(jìn)，乘客的下半身受到汽車的作用而隨車前進(jìn)，由于慣性的作用，其上半身仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以車上的乘客會向后傾斜． 師：當(dāng)汽車剎車時，車上的乘客會向前傾斜，為什么? 生：因為汽車剎車時，乘客的下半身受到汽車的作用而隨車減速，由于慣性的作用，其上半身仍然保持原來的速度前進(jìn)，所以車上的乘客會向前傾斜． (課堂交流) 師：現(xiàn)代汽車中，通常有安全帶、安全氣囊和頭枕等設(shè)備，從慣性的角度說明它們有什么作用． 參考答案：當(dāng)緊急剎車時，車雖然停下了，人卻因慣性仍然向前，而安全帶、安全氣囊和頭枕等設(shè)備會給人阻力，保護(hù)人的安全和減少傷害． 師：從牛頓第一定律知，物體都要保持它們原來的勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)，或者說，它們都具有抵抗運(yùn)動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”，這種“本領(lǐng)”與什么因素有關(guān)呢? [課堂訓(xùn)練] (1)一切物體總保持 狀態(tài)或 狀態(tài)，直到有 迫使它改變這種狀態(tài)為止． (2)物體保持 的性質(zhì)叫做慣性．慣性是物體的 ，與物體的運(yùn)動情況或受力情況 (3)伽利略的理想實驗說明了 ． 答案：(1)勻速直線運(yùn)動 靜止 外力 (2)勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 固有屬性 無關(guān) (3)力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 三、慣性與質(zhì)量 師：運(yùn)動的火車比運(yùn)動的自行車停下來要困難得多，可見物體的慣性即保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的本領(lǐng)，它與物體的質(zhì)量有關(guān)，有什么關(guān)系呢? 生1：物體的慣性與質(zhì)量有關(guān)，與物體的速度有關(guān)，比如運(yùn)動的汽車，質(zhì)量越大，速度越快，要停下來就越困難． 生2：剛才那位同學(xué)說的不對，物體的慣性與速度無關(guān)，因為慣性是指物體保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)．汽車的慣性的大小，是看它保持靜止或保持某一速度的能力的大?。灰俣扔兴淖儯\(yùn)動狀態(tài)就改變了，并不一定要從運(yùn)動到靜止． 師：討論、總結(jié)一下慣性的特點． 學(xué)生進(jìn)行討論后總結(jié)． 生：一切物體都有慣性，在任何狀態(tài)下都有慣性；慣性是物體的固有性質(zhì)；物體的慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動狀態(tài)越難以改變；質(zhì)量越小，慣性越小，運(yùn)動狀態(tài)越容易改變；慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)． [課堂訓(xùn)練] 在路上跑的人被絆倒時是向前趴著倒下，而慢走的人滑倒時，則大多數(shù)是后仰著地摔倒，試論述其原因． 解析：這是因為人在跑的時候人的重心在人的整體的前方，當(dāng)人的腳遇到障礙物之后，由于慣性的原因使其上半身繼續(xù)向前運(yùn)動，容易向前趴；而慢走的人由于重心在整個身體的后面，所以經(jīng)常后仰著地摔倒． [小結(jié)] 通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道了： (1)歷史上幾位科學(xué)家對力和運(yùn)動關(guān)系的看法和研究． (2)伽利略得到力和運(yùn)動關(guān)系的研究方法． (3)牛頓第一定律的內(nèi)容． (4)慣性及應(yīng)用慣性知識解決實際問題的方法． [課外訓(xùn)練] 1．關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是………………………( ) A.牛頓第一定律是一條實驗定律 B.牛頓第一定律說明力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 C．慣性定律和慣性的實質(zhì)是相同的 D．物體的運(yùn)動不需要力來維持 2．一個物體保持靜止或勻速運(yùn)動狀態(tài)不變，這是因為…………………( ) A.物體一定沒有受到任何力 B．物體一定受到兩個平衡力作用 C．物體所受合力一定為零 D．物體可能受到兩個平衡力作用 3．下列關(guān)于慣性的說法中，正確的是……………………………………( ) A．人走路時沒有慣性，被絆倒時有慣性 B．百米賽跑到終點時不能立即停下是由于慣性，停下時就沒有慣性了 C.物體沒有受外力作用時有慣性，受外力作用后慣性被克服了 D．物體的慣性與物體的運(yùn)動狀態(tài)及受力情況均無關(guān) 4．有人設(shè)想，乘坐氣球飄在高空，由于地球的自轉(zhuǎn)，一晝夜就能周游世界．請你評價一下，這個設(shè)想可行嗎? 參考答案 1．答案：BD 解析：牛頓第一定律是物體在理想情況下的運(yùn)動規(guī)律，反映的是物體在不受外力情況下所遵循的運(yùn)動規(guī)律，而自然界不受力的物體是不存在的，所以A是錯誤的．慣性是物體保持原來運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律(即牛頓第一定律)則反映的是物體在一定情況下的運(yùn)動規(guī)律，所以C錯誤．由牛頓第一定律知，物體的運(yùn)動不需要力來維持，但改變物體的運(yùn)動狀態(tài)則必須有力的作用． 2．答案：CD 解析：物體不受任何力的狀態(tài)是不存在的，物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動時所受的合力一定為零，可能是兩個力，也可能是多個力． 3．答案：D 解析：慣性是物體的固有屬性，與其內(nèi)在因素即質(zhì)量有關(guān)，與受力與否及運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)．一切物體都有慣性，質(zhì)量是物體慣性大小的量度，靜止物體的慣性是保持靜止，勻速運(yùn)動的物體的慣性是保持其速度不變．當(dāng)物體在外力作用下運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化時，只要其質(zhì)量不變，其慣性大小不發(fā)生變化． 4．解析：因為地球上的一切物體(包括地球周圍的大氣)都隨著地球一起在自轉(zhuǎn)，氣球升空后，由于慣性，它仍保持原來的自轉(zhuǎn)速度．當(dāng)忽略其他與地球有相對運(yùn)動(如風(fēng))的作用產(chǎn)生的影響時，升空的氣球與它下方的地面處于相對靜止的狀態(tài)，不可能使它相對地球繞行一周的． 學(xué) 生 活 動 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第75頁問題與練習(xí)． 板 書 設(shè) 計 理想實驗的魅力 牛頓物理學(xué)的基石——慣性定律 慣性與質(zhì)量 內(nèi)容 (或定義) 1．亞里士多德的觀點 2．伽利略的觀點 3．笛卡兒的觀點 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止 物體保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性 說明 通過學(xué)習(xí)人類對運(yùn)動和力關(guān)系的認(rèn)識，體會科學(xué)家對人類的貢獻(xiàn)和正確思想的來之不易 (1)物體不受外力時，運(yùn)動狀態(tài)保持靜止或勻速直線運(yùn)動，說明力不是維持物體運(yùn)動的原因 (2)外力的作用是迫使物體改變原來的運(yùn)動狀態(tài)，說明力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 (3)一切物體都有保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性 (1)一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性 (2)慣性是物體的固有性質(zhì) (3)物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān) 教 學(xué) 后 記