牛頓第一定律教案

作為一無名無私奉獻的教育工作者，有必要進行細致的教案準備工作，教案是保證教學取得成功、提高教學質量的基本條件。教案應該怎么寫才好呢？下面是小編整理的牛頓第一定律教案，僅供參考，大家一起來看看吧。

教學目標

知識目標：

知道牛頓第一定律,常識性了解伽利略理想實驗的推理過程.

能力目標：

1.通過斜面小車實驗,培養(yǎng)學生的觀察能力.

2.通過實驗分析,初步培養(yǎng)學生科學的思維方法(分析、概括、推理).

情感目標：

1.通過科學史的簡介,對學生進行嚴謹?shù)目茖W態(tài)度教育.

2.通過伽利略的理想實驗,給學生以科學方法論的教育.

教學建議

教材分析

教材首先通過回憶思考的形式提出問題：如果物體不受力，將會怎樣？通過小車在不同表面運動的演示實驗，使學生直觀的看到物體運動距離與阻力大小的關系，為講解伽利略的推理作準備。然后講述伽利略的推理方法和通過推理得出的結論，再介紹迪卡兒對伽利略結論的補充，牛頓最后總結得出的牛頓第一定律。通過這些使學生了解定律的得出是建立在許多人研究的基礎上的，正如牛頓所說：“如果說我所看的更遠一點，那是因為站在巨人肩上的緣故”。最后指出牛頓第一定律不是實驗定律，而是用科學推理的方法概括出來的，定律是否正確要通過實踐來檢驗。給學生以科學方法論的教育。

本節(jié)課的重點是揭示物體不受力時的運動規(guī)律，即牛頓第一運動定律。

教法建議

1.學生學習牛頓第一定律的困難在于從生活經(jīng)驗中得到的一種被現(xiàn)象掩蓋了本質的錯誤觀念，認為物體的運動是力作用的結果。如推一個物體，它就動，不再推它時，它便靜止。為使學生擺脫這種錯誤觀念，首先要把運動和運動的變化區(qū)別開，樹立從靜到動和從動到靜都是“運動狀態(tài)改變”的概念，這是為了揭示力和運動的關系做的重要鋪墊。其次，通過實驗確立“力是改變運動狀態(tài)的原因”的概念。再通過推理建立“不受力運動狀態(tài)不變”的概念。

2.通過圖9-1演示實驗的比較、分析、綜合、推理是本節(jié)課的核心，可對學生進行簡單的科學推理方法的教育。在此演示實驗中可通過設計不同的問題滲透研究方法。

3.本節(jié)課可按著人類對知識的認識順序組織教學，讓學生體會規(guī)律的認識過程，對學生進行學史教育。從亞里士多德的觀點——伽利略的研究——笛卡爾的補充——牛頓的總結。

教學設計示例

教學重點:通過對小車實驗的分析比較得出牛頓第一定律。

教學難點 :

1．明確“力是維持物體運動的原因”觀點是錯誤的。

2．伽利略理想實驗的推理過程

教學用具：斜面，小車，毛巾，棉布，玻璃板，微機,實物投影，大倍投電視。

教學過程

一、實驗引入：批駁亞里士多德的觀點

[演示1]在桌面上推動木塊（或板擦）從靜止開始慢慢向前運動，撤掉推力,木塊立即停止。

分析:日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推桌子）。這些現(xiàn)象從表面上看,“必須有力作用在物體上,才能使物體繼續(xù)運動,沒有力的作用,物體就要停下來.”即：板擦的運動需要推力去維持。于是,古希臘哲學家亞里士多德就根據(jù)這些現(xiàn)象總結出“物體的運動需要力去維持”。這種觀點在歷史上曾被沿用兩千多年,但時沿用兩千年是否就一定正確呢？也可能有人曾表示過懷疑或有人認為就是錯誤的,但沒某能說服別人的理由。

[演示2] 在桌面上推動木塊（或板擦）從靜止使之向前運動，用力推出,木塊向前運動一段距離后停止。

分析：推力撤掉，還要向前運動，與亞里士多德的觀點不符。

分析：木塊:靜止——運動——靜止。兩個過程中是否都有力存在？在這兩個過程中力的作用是維持原來的運動狀態(tài)還是改變運動狀態(tài)？

二、 講授新課:

1.規(guī)律總結過程

方法1.教師引導

伽利略的貢獻：理想實驗

[演示]（通過實物投影儀把實驗過程反映在大倍投電視上）

介紹器材

實驗前提條件：每次實驗都需從斜面上的同一高度下滑，為什么？

實驗過程：讓小球從同一斜面的同一位置滾下后分別在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上運動，每次記下小球停下時的位置。做標記的位置是什么位置？（停下來的位置）

實驗紀錄：

實驗次數(shù) 表面材料 阻力大小 滑行距離

1 毛巾 最大 最短

2 棉布 較大 較長

3 玻璃 較小 長

推理想象 光滑表面 阻力為零 無限長

實驗分析：

三次實驗，小車最終都靜止，為什么？

三次實驗，小車運動的距離不同，這說明什么問題？

小球運動距離的長短跟它受到的阻力有什么關系？

若使小車運動時受到的阻力進一步減小，小車運動的距離將變長還是變短？

根據(jù)上面的實驗及推理的思想，還可以推理出什么結論？

推理：小球在光滑的阻力為零的表面，將會怎樣運動？

實驗結論：通過伽利略的實驗和科學推理得出“運動的物體，如果受到的阻力為零，它的速度將不會減慢，將以恒定不變的速度永遠運動下去。”即作勻速運動。

[微機模擬實驗]:簡介伽利略理想實驗

迪卡兒的補充

如果運動物體不受任何力的作用，不僅速度大小不變，而且運動方向也不變，將沿原來的方向勻速運動下去。

牛頓的成果：補充與概括

師:物體除了運動的以外,還有靜止的。那么，靜止的物體在沒有受到外力作用時，保持什么狀態(tài)呢？（牛頓補充：將保持靜止狀態(tài)）

師（引導學生概括）:我們現(xiàn)在已經(jīng)有了伽利略的研究成果,又有了迪卡兒和牛頓的補充,把兩者進行一下概括：一切物體在沒有受到外力作用時，將如何呢？（對概括出來大致意思的同學給予鼓勵）

介紹：牛頓抓住時機,概括總結得出著名的牛頓第一運動定律

方法2：學生探究式學習

針對基礎較好的學生，可以由學生在老師的指導下自己完成斜面小車實驗，根據(jù)現(xiàn)象學生分組討論,明確亞里士多德的觀點的問題根源．由學生互相補充確定實驗結論。

2.定律分析

定律成立條件：不受外力作用

運動規(guī)律：總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。

師（回應課題引入實驗）： 回想我們最開始的實驗，有推力板擦運動,撤去推力板擦停下來，從表面現(xiàn)象上得到的結論運動需要力維持是錯誤的，但這種現(xiàn)象是千真萬確擺在我們面前的，我們如何用牛一的觀點正確的解釋這個現(xiàn)象呢?

三、鞏固練習

1． 一物體放在桌上靜止,假若某瞬間撤掉所有的外力, ……此處隱藏22766個字……原因，因為他同樣還觀察到，表面越光滑，球便會滾動得越遠。于是他推斷：若沒有摩擦阻力，球將永遠滾下去。

師：伽俐略為了說明他的思想，設計了一個實驗（伽俐略斜面實驗）：讓一個小球沿一個斜面從靜止狀態(tài)開始滾下，小球將滾上另一個斜面，如果沒有摩擦，小球將升到原來高度。減小后一斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然達到同樣高度，但這一次為了達到同樣高度，比第一次滾得遠些。繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，小球達到同一高度時將會滾得更遠。于是他問道：若將后一個斜面放平，球會滾動多遠？結論顯然是，球將永遠滾動下去。這就是說物體的運動不需要力來維持，沒有力物體也可以運動（比如在光滑水平上，只要給物體個初速度，物體將以這個速度永遠運動下去），而力恰好是改變物體運動狀態(tài)（運動速度）的原因，比如物體加速和減速時都需要受到力的作用。當然我們不能消除一切阻力，也不能把水平木板做得無限長，所以這個實驗是“理想實驗”帶領學生觀察動畫及視頻文件，先看理論動畫，再看演示實驗。

注意：理想實驗不是空想實驗，它是可靠實驗事實加上理論推導。

師：與伽俐略同時代的法國科學家笛卡爾補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，物體將永遠保持靜止或運動狀態(tài)，永遠不會使自己沿曲線運動，而只保持在直線上運動。他還認為，這應該作為一個原理加以確立，并且是人類整個自然的基礎。

三、牛頓第一定律

牛頓物理學的基石???慣性定律

伽俐略和笛卡爾的正確結論在隔了一代人以后，由牛頓總結成動力學的一條基本定律：

牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

注意：學習物理的過程中大家已經(jīng)對亞里士多德這個名字很熟悉了，并且每次提到的都是他的錯誤觀點，好像成了反面教材，這里我要向大家說明一下：亞里士多德是個非常偉大的人。恩格斯稱亞里士多德是最博學的人，亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數(shù)學和物理等，成果十分豐富，是西方文化的奠基人。他追求以世界的本來面目來說明各種自然現(xiàn)象，比如說：他認為天上的運動應該是完美的勻速圓周運動、地上的物體都應該是靜止的。他認為物體的運動需要力來維持，是與大量的“事實”相一致的。他一直追求真理，只不過因為當時研究物理總是靠直覺和思維來進行。因此，他的這一錯誤觀點影響了人們兩千多年。

伽利略實在是一個偉大的科學家，他第一個意識到了摩擦力??一個本質至今還沒有被認識清楚的問題。有了這一點，加上他又具有豐富、發(fā)散而有嚴謹?shù)目茖W思維能力，設計出其理想實驗就顯得比較自然了。我們認為理想實驗首要的意義在于它摒棄了那種單純依靠思辯來研究物理的行為方式，而確立了實驗在物理研究中的基本地位。從物理史實上可以發(fā)現(xiàn)，這時伽利略認為的地面上的物體除靜止外的另一本來面目是勻速圓周運動（而不是勻速直線運動），伽利略是一個偉大的科學家，在物理史上有著不可取代的地位，是因為他第一次確立了物理實驗在物理研究中的重要性，研究物理不再是單純地靠直覺和思維。是笛卡爾第一個明確指出：除非物體受到外力作用，物體將永遠保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。這確實是人類思想認識上的一次飛躍。因此，笛卡爾認為上述論斷應該作為一個原理加以確立，且是人類整個自然觀的基礎是十分合理的。笛卡爾當時還指出：在太空環(huán)境中可以實現(xiàn)物體不受外力的作用，這時物體的運動就滿足理想實驗的條件（解放了人們的思想，拓寬了看問題的視野）。

牛頓所做的工作不僅是進行了總結，更是從物理上賦予了明確的內涵，這其中包括慣性和力作為科學概念地提出，以及慣性參考系等，同時明確了力和物體運動及其變化之間的直接因果關系。

【牢記】：

1、運動并不需要力來維持，因而力并不是使物體運動的原因；只有當物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的時候，才需要力，所以力是改變物體運動狀態(tài)的原因

2、不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定律是理想定律，不能用實驗來驗證。

3、物體具有保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質，這種性質稱慣性。所以牛頓第一定律又稱慣性定律。

師：生活中許許多多的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。例如冰壺。冰壺在冰面運動時受到的阻力較小，可以在較長時間內保持運動速度的大小和方向不變直到它再一次受到桿的打擊或碰到障礙物，才改變這種狀態(tài)。

觀看牛頓第一定律演示實驗

四、慣性

帶領學生觀看多媒體文件。

生活中的例子：將斧頭和木把往下敲。木把受到敲擊突然停止了。斧頭由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)，繼續(xù)向下運動，使斧頭和木把套緊。

1、問：什么樣的物體具有慣性？物體什么時候具有慣性？

答：一切物體均具有慣性。一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

物體任何時候都有慣性，慣性是一種固有屬性。

2、慣性可以被克服嗎？

答：慣性是物體的固有屬性，不是力，不能避免或克服。

3、速度可以突變嗎？

答：當有外力作用迫使物體改變運動狀態(tài)時，物體的運動狀態(tài)會在原有的基礎上發(fā)生變化，慣性的大小就表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度。正因為物體的運動狀態(tài)是在原有的基礎上一點點變化的，所以速度是不能突變的。

4、物體的慣性大小由什么決定呢？與速度有關嗎？

答：慣性的大小僅由質量決定。

這里有一個易錯點：很多同學認為速度大，慣性大；速度小，慣性小。原因是他們把“運動狀態(tài)改變的難易程度理”理解為“物體從運動到靜止的難易程度”。

分析：正是因為有外力的作用才使得物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，所以要比較兩個物體運動狀態(tài)改變的難易程度，最起碼要給它們相同的外力作用，才好進行比較。（不恰當?shù)谋确剑合肟磧蓚€人一天誰掙的錢多，最起碼要給他們相同的本錢）

要比較速度變化的難易程度其實就是比較物體的加速度，加速度反映了相同時間內物體速度變化的大小關系，而在相同的外力作用的情況下，物體的加速度大小是僅僅是由質量決定的。所以慣性僅僅由質量決定。（a大，速度變化容易；a小，速度變化難）

慣性的大小僅由質量決定。但由于慣性是屬性不是物理量，所以不能具體講1千克的物體有多少慣性。例：如手擋相同速度的籃球和汽車。如果一輛空車和一輛裝滿貨物車在相同的牽引力作用下由靜止開始運動，它們的運動狀態(tài)改變的情況并不相同，空車的質量小，在較短的時間內可以達到某一速度，運動狀態(tài)容易改變。裝滿貨物的車，質量大，要在很長的時間內才能達到相同的速度，運動狀態(tài)難以改變。慣性大小在實際中是經(jīng)常要加以考慮的。當我們要求物體的運動狀態(tài)容易改變時，應該盡可能減小物體的質量。殲擊機的質量比運輸機、轟炸機的質量要小得多，在戰(zhàn)斗前還要拋掉副油箱，以進一步減小質量，就是為了要提高殲擊機的靈活性。相反，當我們要求物體的運動狀態(tài)不容易改變時，應該盡量增大物體的質量，抽水站的電動抽水機和水泵都固定在很重的機座上，就是要增大它們的質量，以盡量減小它們振動或避免意外的碰撞而移動。