2021-2022学年度沪科版八年级物理下册教案 第7章 第1节 科学探究：牛顿第一定律

第七章　力与运动
第1节　科学探究：牛顿第一定律
教学目标
【知识与技能】
1．了解伽利略的理想实验，了解物理学上理想实验的实质．
2．体会亚里士多德与伽利略的思想冲突．
3．通过实验过程，学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律，并会用自己的语言予以表述．
4．在生活中认识惯性，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践．
【过程与方法】
1．培养和提高实验设计与操作、现象描述、总结归纳等能力．
2．学习科学推理这一科学方法．
【情感、态度与价值观】
1．通过对牛顿第一定律得出过程的体验，感受科学成果往往是多人智慧的结晶．
2．培养实事求是的科学态度．
重点难点
【重点】
学生自行探究并学会用自己的语言表述牛顿第一定律．
【难点】
1．惯性和惯性定律的区别．
2．探究实验的设计与数据的处理．
教学过程
知识点一　牛顿第一定律
【自主学习】
阅读课本P125－128，完成以下问题：
1．牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态.
2．牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过推理抽象概括出来的，所描述的是一种理想情况．自然界中不受外力的物体不存在，故牛顿第一定律不能用实验来直接证明．
【合作探究】
演示一　伽利略的理想实验
伽利略认为，当小球沿左侧某高度向下运动，无论右边斜面坡度如何，小球都会沿着斜面上升到一定高度．如果忽略掉各种阻力，理想情况，小球将会上升到与左侧下落点等高；如果斜面为水平，那么小球将一直运动下去．
1．伽利略之前的一位古希腊哲学家亚里士多德关于力的观点是什么？
答：地面上的物体是静止的，要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力，不受力而能一直运动的物体是不存在的.
2．你认为伽利略和亚里士多德的观点谁更合理、科学？
答：我认为伽利略的观点更科学，因为他是经过实验观察思考的，而亚里士多德更多的是主观的判断，没考虑到阻力的作用.
演示二　阻力对物体运动的影响
完成实验探究
1．提出问题
答：运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去吗？
2．猜想与假设
答：运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去．
3．设计实验
答：让滑块从斜面滑下，逐渐减小水平面粗糙程度，记录滑块在水平面上的运动距离．
4．准备器材
答：斜面、粗糙程度不同的水平面、滑块、刻度尺等．
5．收集证据
答：
接触面 滑块受到摩擦力的大小(大/较大、小) 滑块在水平面上的运动距离s/m
粗糙的水平面 大 0.4
比较光滑的水平面 较大 0.7
很光滑的水平面 小 1.2
6.实验结果
答：滑块在表面粗糙的水平面上的运动距离最小，在比较光滑的水平面上的运动距离较大，在很光滑的水平面上运动距离最大．
7．分析与论证
答：在其他条件相同时，平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车前进的距离越远．
8．进一步推理
答：假如平面绝对光滑且足够长，忽略空气阻力，那么滑块将一直保持不变的速度永远运动下去．
探究　牛顿第一定律
1．定义：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态．
2．科学推理法：物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法．
3．理解牛顿第一定律
(1)一切物体：“一切物体”说明此定律对一切物体适用，无论固态、液态还是气态，亦或是静止或运动状态，全部适用．
(2)没有受到外力作用：“没有受到外力的作用”是牛顿第一定律成立的条件，包含两层含义．一是理想状态中的物体不受任何力的作用(这种情况是不存在的)；二是物体所受力的合力为零，作用效果与不受力时等效．
(3)总：“总”表示一直这样、不会改变．
(4)或：“或”指物体不受力时，原来静止的总保持静止，原来运动的就总保持原来的速度和方向做匀速直线运动．两种状态必有其一，不同时存在．
【教师点拨】
1．控制变量法：像实验中让滑块从同一高度，同一斜面由静止滑下，使到达水平面的速度相同，只改变水平面的粗糙程度，从而探究阻力对运动状态的影响．这样控制其他变量不变，只改变一个变量的方法就是控制变量法．
2．牛顿第一定律是牛顿概括了伽利略等人的研究成果总结出来的．
【跟进训练】
1．关于力和运动的关系，下列说法正确的是(　B　)
A．物体受力才会运动
B．力使物体的运动状态发生改变
C．停止用力，运动的物体就会停止
D．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因．
2．(多选)关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是(　BD　)
A．牛顿第一定律是实验定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．物体的运动需要力来维持
D．物体的运动不需要力来维持
3．(多选)关于伽利略的理想实验，说法正确的是(　BD　)
A．只要接触面比较光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去
B．这个实验实际上是永远无法做到的
C．利用先进仪器就能使实验成功
D．虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的
知识点二　惯性
【自主学习】
阅读课本P128－129，完成以下问题：
1．一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫惯性．牛顿第一定律也叫惯性定律．
2．惯性是一切物体所具有的固有属性：一切物体不管它是否受力，也不管它是否运动和怎样运动，都具有惯性.
3．生活中我们除了利用惯性，还要预防惯性造成的危害．
【合作探究】
演示三　惯性小实验
如图所示，拨动弹性片，它能将右边的小硬纸片弹走，然而纸片上的砝码未被弹走．
1．为什么小硬纸片被弹走了？
答：这是因为纸片受到了来自弹性片的弹力作用，它原来的静止状态被改变了，所以被弹走了．
2．纸片上的砝码未被弹走，你知道为什么吗？
答：在纸片被快速弹走的过程中，砝码所受到的纸片施加的摩擦力的作用效果可以忽略，在水平方向上砝码将保持静止状态，所以它会落在支架上．
3．用水杯、硬纸片及硬币做一个类似的实验，分析讨论实验结果(如图所示)．
答：与硬币在一起的硬纸片因受手指的作用力，由静止变为运动，改变了原来的运动状态；硬币由于惯性，仍要保持原来的静止状态，所以不会随纸片一块飞出，因而失去支持掉入杯子中.
演示四　生活中的惯性
　
甲：劳动时利用惯性
　　
乙：安全带的作用
　
丙：比赛跳远
　　
丁：雨雪天气的车祸
1．上面四幅图，哪些是利用惯性，怎么利用的？
答：甲、丙是利用惯性．甲中用手柄的下端撞击石头，斧头由于惯性，会继续向下运动．这样，斧头就被套紧了；丙中运动员助跑后跃起，靠自身惯性在空中继续前进．
2．哪些图说明了惯性的危害，为何会造成危害？
答：乙、丁说明了惯性的危害，需要预防．乙中汽车突然刹车时，人由于惯性可能会撞伤，因此要使用安全带；丁中由于雨雪天气地面更加光滑，若刹车不及时，很可能发生交通事故，因此需要减速慢行．
3．我们平时拍打身体上的灰尘、抖落伞上的雨滴等也利用了惯性，你知道具体怎么解释吗？
答：当我们拍打身体或是抖动雨伞时，衣服与雨伞运动，灰尘和雨滴由于具有保持静止状态的惯性而与衣服及雨伞分开．
【教师点拨】
1．惯性是一切物体的固有属性.
2．物体的惯性只与物体的质量有关，物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小，质量是物体惯性的量度．
3．惯性不是力，在解答问题时，只能说“由于惯性”“具有惯性”．而不能说“受到惯性”“由于惯性的作用”“克服惯性”等，否则就将惯性和作用混为一谈．
【跟进训练】
1．(多选)下列现象中哪些是利用惯性的(　ACD　)
A．拍打衣服时，灰尘脱离衣服
B．司机和前排的乘客要系安全带
C．洗完手后，用力甩掉手上的水滴
D．跳远运动员起跳前要尽力助跑
2．火车在平直轨道上匀速前进，在密闭没有空气流动的车厢内点燃一支香，则车里乘客看到香所冒出的烟的运动情况是(　C　)
A．一边上升一边向前飘 B．一边上升一边向后飘
C．只是上升，不向任何一飘 D．无法确定
3．一氢气球吊着一重物以1m/s的速度匀速竖直上升，在上升过程中，吊物体的绳子突然断了，则在绳子断开后物体(　D　)
A．立即下落，且速度越来越快
B．立即匀速下落
C．由于惯性，物体以1米/秒的速度匀速上升
D．先上升一段距离再下落，下落时速度越来越快
4．一个物体做匀速直线运动，突然受到一个外力的作用，它的运动状态是否一定会改变？
答：物体原来的运动状态是匀速直线运动，对应的受力情况是“不受力”或“所受合力为零”．在此基础上再施加给此物体一个外力，此时物体所受合力一定不为零，物体的运动状态一定会发生改变．
课堂小结
1．牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理概括出来的；力是改变物体运动状态的原因．
2．惯性：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质；惯性的大小由质量决定；惯性是所有物体的固有属性．
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：实验视频见课件．