牛顿第一定律教学设计07.docx
牛顿第一定律教学设计教学目标（一）知识与技能1 .理解牛顿第一定律2 .知道惯性的概念，并能用惯性解释一些现象（二）过程与方法1 .了解人类探索力和运动关系的过程2 .在用伽利略斜面实验研究力和运动关系的过程中，学习理想实验这种科学研究方法。（三）情感、态度与价值观在探索过程中，学习科学家的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神。教学重点与难点1 .教学重点：牛顿第一定律2 .教学难点：力和运动关系的得出教具水球、小车、自制斜面教具教学过程【引入】师：今天很高兴来我们慈溪中学和同学们一起学习，上课之初，我们来玩一个好玩的 游戏一一这里有一个气球，里面灌满了水，我现在用左手把它提起来，右手拿一根针去扎破这个气 球。水当然会掉下来，我现在要和大家一起观察：在我扎破气球的瞬间，气球里面的水会是什么形 状？生：气球里面的水保持原来的形状。师：是物体的什么性质让水球在一瞬间保持原来的形状？生：物体有保持原来运动状态不变的性质，即惯性。师：同学们回答得很好，其实你们的回答是运用了初中里面学过的惯性定律，也称之为牛顿第 一定律。（板书标题）那惯性定律为什么最终以牛顿命名？又为什么称之为整个自然观的基石呢？今天我们就要一 起来回头欣赏这一段精彩的历史。【承上启下】演示实验我们来看这里有一辆小车，推小车，车运动一一不推车停。力和运动自古以来总是形影不离地 结合在一起，力和运动的关系比较复杂，正如爱因斯坦所说“有一个基本问题，几千年来都因为它 太复杂而含糊不清，这就是力与运动的问题。"（P2）在历史上对于力和运动作出正确认识的是一个历时两千年的科学课题，许多科学家前赴后继地 参与到这个课题中来。【新课教学】一、历时两千年的科学课题（板书）L亚里士多德：最早开始研究的是古希腊被称为“最博学的人”的亚里士多德，他觉得眼见为 实，生活的经验告诉我们好多运动和力的关系就像这辆马车：马拉车，车走一一不拉，车停。 之所以如此，是因为“力是维持物体运动的原因”。（板书、P3）那“耳听为虚眼见为实”一定正确吗？我们来看一幅图，这幅图里的线段看起来一样长吗？ （不一样长）实际上是一样长的。爱因斯坦说过科学家探索自然奥秘就像福尔摩斯探案，一些 原本以为眼见为实，明显可见的线索常常把人们引入歧途，那么伟大的亚里士多德有没有被引 入科学的歧途呢？ （P4）力是不是维持物体运动的原因呢？请大家四人一组小组讨论一下，举 例说明你的观点？3 .伽利略：大家都举了好多例子来说明力不是维持物体运动的原因，看起来眼见也可能为虚凭经验总结规律看起来是不可靠的。两千年后意大利的伽利略开始参与到这个课题中来。他发现马拉车车动，因为有了力，车才由静止到运动；马不拉车，车由运动到静止，应该 是什么原因呢？生：地面的摩擦力阻碍了这个运动。那么不同的摩擦力对运动会有怎么样的影响呢？演示实验我们来看伽利略设计的一个实验。让小球在斜面上同一高度滚下，分别观察在不同的材料 的情况下小球在斜面上滚的高度，有何不同，问为什么？生：绒布时，摩擦力较大，较低；平布时，摩擦力小一些，高一些；无布时，摩擦力更小, 更高一些，虽然不能到达原来的高度，但是与原来高度的差距越来越小。若进一步减小摩擦阻力，高度的差距会越来越小，那么我们大胆地想想看，摩擦力慢慢地 减小，直到没有摩擦力的时候会发生什么事情？（生：达到原来的高度）我们在可靠的实验基础上的，在经过合理的外推得出了，没有摩擦力的时候小球会回到原 来的高度的结论。伽利略和小球也就这个结论有一段精彩的对话：小球先生，如果没有摩擦你会爬上什么高 度？我会搭乘梦想的阶梯一步一步往上爬，直到爬上原来的高度如果我减小右斜面的倾角，你会 爬到原来的高度吗？梦想有多高，我就爬多高，只是我要走的路程更长了。如果我继续减小右斜 面的倾角呢？我心依旧，只是又多了一段山高水长之程。如果我把斜面放平，你还会为了梦想而 前行吗 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。既然选择了高度，留给世界的便只能是孤独的背影。 伽利略最后把倾角减小到零，小球还是想回到同等的高度，但是在水平面上运动是不能上升高度的, 所以伽利略猜想：如果没有受到摩擦力，即在理想的状态下，一个在水平面上运动的物体将沿着水 平面以恒定的速度持续运动下去？那么事实如何呢？我们来看一下演示实验让小球沿斜面同一高度静止释放，小球将冲上另一边的斜面，如果没有摩擦力小球将上升 到原来的高度，改变另一个斜面的倾角，越滚越远。直到放平，小球要去无穷远处。但这毕竟不是伽利略的理想斜面实验，理想实验是不能被证明的。那我们怎么佐证伽利略 的猜想呢？当实验遇到困难时，优秀的思维就会帮你的忙。我们是建立在可靠的实验基础上的, 再经过合理的外推，那么结论也是可靠的。伽利略额度高明之处就在于此，通过可靠的实验事实+合乎逻辑的推理，通过巧妙的理想 实验，验证了自己的猜想，得到了自己的观点：力不是维持物体运动的原因，没有力物体一直 沿着水平方向运动。（P6）所以爱因斯坦认为：伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的 成就之一，它标志着物理学的真正开端。在伽利略之前的科学蹒蹦于泥涂浅滩，千年徘徊。从 伽利略开始便大师辈出，经典如云，近代物理学的大门就此打开了。（P7）与此同时，同时代的法国科学家笛卡尔，进行了补充和完善，他认为：如果运动中的物体 没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。 他在伽利略的观点上提出了方向性的问题。（P8）自此为止，一个伟大的定律已经呼之欲出。1642年伽利略去世了，但是科学的天空并没 有就此塌下来，冥冥中注定一样，时隔几个月的1643年1月4日，伟大的牛顿诞生了。（P9）1687年，站在巨人肩膀上的牛顿对前人的工作就行了总结，并从物理上赋予了明确的内 涵，在自然哲学的数学原理中提出了著名的牛顿三定律，第一条就是牛顿第一定律：一切 物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。（P10）二、牛顿第一定律我们来分析一下该定律的内涵：（PH）现实中许许多多实验有助于我们理解第一定律，比如前面我们看到的冰壶，我们来欣赏 一段冰壶的比赛录像，冰壶推出后在冰面上运动时竖直方向上受力平衡，运动方向上受到的阻 力很小，可以很长时间内保持匀速直线运动。看来冰壶的运动并不需要力的维持。但是冰壶最 终还是由运动变成了静止，有摩擦力改变了它的运动状态。在比如我们这里的气垫导轨（演示实验P15）惯性的利弊：滑雪、安全带惯性的大小仅由质量决定：相扑、体操练习马力既竭，辐犹能一取焉力，刑之所以奋也本质：力改变物体的运动状态，速度发生了改变，本质上是力运动产生了加速度。且听下 回分解。总结】亚里士多德、伽利略，还有我们，都生活在现实的生活里，实际的生活情景引发他们的思 考，也引发了他们的错误思考，2000多年的错误根源就是实际的现实生活，因此我们要跳出 实际的生活情景式何等的艰难。从生活走进物理，而物理又高于生活。这也许是我们更需要体 会的。
