111第四章 牛頓運動定律全章概述本章是在前面對運動和力分別研究的基礎(chǔ)上的延伸研究力和運動的關(guān)系，建立起牛頓運動定律。牛頓運動定律是動力學(xué)的基礎(chǔ)，是力學(xué)中也是整個物理學(xué)的基本規(guī)律，正確地理解慣性概念，理解物體間的相互作用的規(guī)律，熟練地運用牛頓第二定律解決問題，是本章的學(xué)習(xí)要求，也為進一步學(xué)習(xí)今后的知識，提高分析解決問題的能力奠定基礎(chǔ)。本章還涉及到了許多重要的研究方法，如：在牛頓第一定律的研究中采用的理想實驗法；牛頓第二定律中的控制變量法；運用牛頓第二定律處理問題時常用的整體法與隔離法，以及單位的規(guī)定方法，單位制的創(chuàng)建等。對這些方法要認(rèn)真體會、理解，以提高認(rèn)知的境界。為了更扎實地理解牛頓第二定律，本章第二節(jié)安排了實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并提供了參考案例，實驗操作方便，規(guī)律性強，結(jié)論容易獲得，控制變量法在此得到了實踐。第五節(jié)牛頓第三定律的研究引入了傳感器計算機的組合，現(xiàn)代氣息濃厚，實驗效果很好。物理知識來源于生活，最終應(yīng)用于生活，本章的后兩節(jié)就是牛頓運動定律的簡單應(yīng)用。新課標(biāo)要求1、通過實驗，探究加速度與質(zhì)量、物體受力之間的關(guān)系。2、理解牛頓運動定律，用牛頓運動定律解釋生活中的有關(guān)問題。3、通過實驗認(rèn)識超重和失重。4、認(rèn)識單位制在物理學(xué)中的重要意義。知道國際單位制中的力學(xué)單位。新課程學(xué)習(xí)4.1 牛頓第一定律新課標(biāo)要求（一）知識與技能1、理解力和運動的關(guān)系，知道物體的運動不需要力來維持。2、理解牛頓第一定律，知道它是邏輯推理的結(jié)果，不受力的物體是不存在的。3、理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度（二）過程與方法1、培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，要能透過現(xiàn)象了解事物的本質(zhì)，不能不加研究、分 析而只憑經(jīng)驗，對物理問題決不能主觀臆斷正確的認(rèn)識力和運動的關(guān)系2、幫助學(xué)生養(yǎng)成研究問題要從不同的角度對比研究的習(xí)慣3、培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理的能力，知道物體的運動是不需要力來維持的。（三）情感、態(tài)度與價值觀1、利用一些簡單的器材，比如：小球、木塊、毛巾、玻璃板等，來對比研究力與物體運動的關(guān)系，現(xiàn)象明顯，而且更容易推理。2、培養(yǎng)科學(xué)研究問題的態(tài)度。3、利用動畫演示伽利略的理想實驗，幫助學(xué)生理解問題。4、利用生活中的例子來認(rèn)識慣性與質(zhì)量的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生大膽發(fā)言，并學(xué)以致用。教學(xué)重點1、理解力和運動的關(guān)系。2、理解牛頓第一定律，知道慣性與質(zhì)量的關(guān)系。教學(xué)難點慣性與質(zhì)量的關(guān)系。教學(xué)方法1、對比實驗、自主探索、合理推理。2、利用生活中的實例，理解慣性與質(zhì)量的關(guān)系，貼近生活更易理解。教學(xué)用具：多媒體、小車、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木塊、氣墊導(dǎo)軌、滑塊等。教學(xué)過程（一）引入新課開門見山，闡述課題：前面幾章學(xué)習(xí)了運動和力基礎(chǔ)知識，這一章開始我們研究力和運動的關(guān)系。第一節(jié)課我們來學(xué)習(xí)牛頓第一定律。（二）進行新課教師活動：多媒體播放古代人勞動的漫畫： 邊播放邊說，人推車走，不推車停，由此看來必須有力作用在物體上，物體才運動，沒有力作用在物體上，物體就不運動這是兩千多年前亞里士多德說的，不是我說的。是這樣嗎？學(xué)生活動：學(xué)生觀看漫畫：人推著車子，汗流俠背，推車的人放下車，一邊擦汗，一邊嘆氣。通過看漫畫思考問題。教師活動：下面你就利用桌子上的器材來研究一下這個問題。讓學(xué)生利用桌子上的器材，自主設(shè)計實驗，分別研究：l、力推物動，力撤物停。2、力撤物不停。教師巡回指導(dǎo)，提出問題：物體的運動是不是一定需要力？學(xué)生活動：利用桌子上的器材：小車、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺。做實驗：1、桌子上鋪毛巾，小車放在毛巾上，推它就動，不推就停。2、撤去毛巾，讓小車在桌面上，推一下小車，小車運動一段才停下來。教師活動：你還能舉出其他的例子來說明這個問題嗎？剛才的兩個實驗為什么會出現(xiàn)兩種現(xiàn)象呢？矛盾出在哪呢？學(xué)生活動：學(xué)生舉例討論，比如：自行車蹬一段時間后停止蹬車，自行車會滑行一段距離；溜冰；冰面上踢出去的冰塊。等等。點評：通過舉例進一步理解物體的運動不需要力來維持。教師活動：引導(dǎo)學(xué)生進行實驗對比。通過對比實驗可以進行邏輯推理，如果接觸面非常光滑沒有摩擦，那小球會怎樣？學(xué)生活動：用小球做對比實驗A、使斜槽和桌面吻合，讓小球從斜槽上滾下，標(biāo)出滾動距離。B、在桌面上放玻璃板，使斜槽和玻璃板吻合，讓小球從同樣的高度滾下，標(biāo)出滾動的距離。對比發(fā)現(xiàn)，接觸面越光滑，滾動距離越遠?？偨Y(jié)得出小球運動停下來的原因是摩擦力。如果接觸面非常光滑小球會永不停止。點評：1、對比實驗，找出問題的本質(zhì)從而理解物體的運動和力的關(guān)系2、在對比實驗的基礎(chǔ)上進行合理的邏輯推理教師活動：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗進一步總結(jié)：（并板書）物體的運動是不需要力來維持的。（力撤物停的原因是因為摩擦力。如果沒有摩擦力，運動的物體會一直運動下去）。最早發(fā)現(xiàn)這一問題的科學(xué)家是伽利略。伽利略是怎么研究這個問題的呢？教師活動：邊介紹邊用多媒體播放伽利略的理想實驗。要動態(tài)出以下效果：（1）對稱斜面，沒有摩擦小球滾到等高。（2）減小另一側(cè)斜面傾角，小球從同一位置釋放要滾到等高，滾動距離就會越遠。（3）把另側(cè)斜面放平，小球要到等高，就會一直滾下去。根據(jù)這一現(xiàn)象伽利略得出了什么樣的結(jié)論？學(xué)生活動：觀察并回答提出的問題：運動的物體如果不受力物體將勻速運動下去。點評：通過觀察伽利略的理想實驗，啟發(fā)學(xué)生在研究科學(xué)問題時大膽的設(shè)想和科學(xué)的推理都是很有必要的。教師活動：用氣墊導(dǎo)軌消除摩擦。讓滑塊在導(dǎo)軌上滑動，利用光電門測出滑塊在不同位置的速度。學(xué)生活動：學(xué)生記錄數(shù)據(jù)并比較。確信他的正確性。教師活動：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識、總結(jié)力和運動的關(guān)系。讓學(xué)生閱讀課文找出：l、伽利略的觀點。2、笛卡兒的補充和完善。3、牛頓第一定律。對比三個人的觀點，他們都是敘述力和運動關(guān)系的，誰的更全面？學(xué)生活動：閱讀課文，回答問題。1、伽利略：物體不受力時，運動的物體一直作勻速直線運動。2、笛卡兒：物體不受力時，物體將永遠保持靜止或運動狀態(tài)。教師活動：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動的關(guān)系？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，進一步總結(jié)：力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，力是改變運動狀態(tài)的原因。 運動狀態(tài)是指什么？學(xué)生討論回答：兩個方面：不受力時，物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；受力時，力迫使它改變運動狀態(tài)。 運動狀態(tài)：速度的大小和方向。點評：培養(yǎng)學(xué)生理解問題時能力。教師活動：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。學(xué)生活動：學(xué)生回答不能。因為不受力作用的物體是不存在的。受力但合力為零時。比如：冰面上的滑動的冰塊。冰壺球。點評：培養(yǎng)學(xué)生刨根問底的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。教師活動：牛頓定律又叫慣性定律，慣性是指什么？你又怎樣理解這種性質(zhì)呢？舉例說明。因為這是一個新概念，學(xué)生剛接受可能不是很好理解。通過實驗來進一步的理解。在小車上放一高的木塊，讓小車在光滑的玻璃上運動，前面固定一物塊，當(dāng)車運動到物塊時被擋住，車上的木塊前傾。為什么？再如，人站在勻速行使的車廂內(nèi)豎直向上跳起，仍會落到原地。這都是慣性。再讓學(xué)生舉例，學(xué)生就必然入門了。學(xué)生活動：學(xué)生觀察并思考，再進一步理解慣性：是指物體具有保持原來運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。舉例。點評：通過生活中的例子進一步理解慣性。教師活動：進一步總結(jié)：物體不受力時將保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，理解時可認(rèn)為不受力和合力為零效果是一樣的，如果某個方向不受力，那么在這個方向物體也會保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。培養(yǎng)學(xué)生靈活運用物理規(guī)律解決問題的能力。教師活動：一切物體都具有保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，當(dāng)力使它改變這種狀態(tài)時，它就會有抵抗運動狀態(tài)改變的的“本領(lǐng)”。這個本領(lǐng)與什么有關(guān)呢？比如貨車啟動時，由靜止到運動得需要一段時間，是空車好啟動還是滿載時？你還能舉出什么例子來？學(xué)生活動：學(xué)生思考比如騎自行車，單人時和帶人時的感覺相比。從實例可看出，運動狀態(tài)變化的難易程度與質(zhì)量有關(guān)。點評：通過生活中的一些例子理解慣性大小與質(zhì)量有關(guān) （三）課堂總結(jié)、點評教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開，計學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究對慣性的理解1、被踢出去的冰塊在摩擦力可以忽略的冰面上運動受沒受向前的力？為什么能夠向前運動？2、船在水中勻速行駛，一人站在船尾向上豎直跳起，它會落入水中嗎？為什么？3、為什么跳遠運動員要助跑才能跳的遠些？4、在一向北勻速直線行駛的火車車廂中，一小球靜止在水平桌面上，當(dāng)坐在桌旁的人看到小球向南滾動時，火車做什么運動？5、一鉛球 3千克，靜止在地面上，把它水平扔出后，做加速運動，它的慣性如何變化？受力分析6、一物塊滑上了光滑的斜面，受幾個力？課余作業(yè)1、課后完成課本75頁“問題與練習(xí)”中的習(xí)題。2、完成課外閱讀，思考討論慣性參考系?！皢栴}與練習(xí)”（P57）參考答案1、（1）不能。由于慣性，炸彈還要向前飛行。（2）人隨地球旋轉(zhuǎn)，有相同的速度，跳起后由于慣性，人要隨地球自西向東轉(zhuǎn)，所以落回原地。2、在急剎車時，人會由于慣性而飛出，從而發(fā)生危險，安全帶可以把人固定在座位上，增加安全性。3、向上運動的物體是由于慣性而飛出，并不是因為受到了向上的力。4、相對于自由下落的小球來說，在桌面上所受合力為零的茶杯，是做變速運動的，慣性定律不再成立。教學(xué)體會思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。附錄1牛頓簡介牛頓，是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、大文學(xué)家和自然哲學(xué)家。1642年12月25日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村，1727年3月20日在倫敦病逝。牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論的集大成者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。正象他自己所說的那樣“如果說我看得遠，那是因為我站在巨人的肩上”。 牛頓的研究領(lǐng)域非常廣泛，他除了在數(shù)學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等方面做出卓越貢獻外，他還花費大量精力進行化學(xué)實驗。 牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。附錄2教材分析 牛頓運動定律是動力學(xué)的基礎(chǔ)，正確認(rèn)識力和運動的關(guān)系，是學(xué)好物理的關(guān)鍵，教學(xué)中應(yīng)聯(lián)系生活、貼近實際，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。l、理解力和運動的關(guān)系是本節(jié)課的重點，通過實驗和生活的例子進一步體會，力不是維持物體運動的原因，而是改變運動狀態(tài)的原因。這對以后研究問題，受力分析都是非常重要的。2、慣性與質(zhì)量的關(guān)系是這節(jié)課的難點，通過舉例反復(fù)體會。附錄3學(xué)生分析1、力是維持物體運動狀態(tài)的原因還是改變物體運動狀態(tài)的原因，人們正確認(rèn)識這個問題， 經(jīng)歷了漫長的歷史過程，同樣學(xué)生要正確認(rèn)識它，也要克服日常經(jīng)驗帶來的錯誤認(rèn)識，所以一開始就用了兩個實驗，讓他們通過觀察、思考，來澄清錯誤的認(rèn)識。2、慣性是一個重要的概念。雖然學(xué)生在初中接觸過，但仍有一些學(xué)生誤認(rèn)為“物體在保持勻速直線運動或靜止時才有慣性”。不理解一切物體都有慣性，而且慣性大小與質(zhì)量有關(guān)。要解決這問題也不是一蹴而就的，需要通過實例分析慢慢接受。 111