教 学 简 案
《 牛 顿 第 一 定 律 》
执教者: 阳春白雪 2005-12-7
教学目标
知识与技能
知道伽利略理想实验的基本思路、主要推理过程和结论。知道伽利略理想实验的方法是科学研究的重要方法。理解牛顿第一定律的内容和它的意义，会正确解释与惯性有关的现象
过程与方法
通过学生自主学习及合作学习等探究过程来构建知识结构，内化知识，初步掌握高中物理中常见处理问题的基本方法，如理想化的方法、科学推理的方法、归纳总结的方法等
情感、态度与价值观
人们对运动和力关系的正确认识经历了两千多年的时间。科学思想虽然有时会受到歪曲，但科学的真理总是要战胜不科学的东西，人类的认识会不断向着科学的方向发展。要从中体会到人类认识世界的长期性和艰巨性。
通过实验验证、合作交流、讨论等形式培养学生勇于探索、大胆推理的科学意识
教学重点
通过灵活多样的教学设计让学生掌握获得知识的方法，了解规律产生的过程，培养用物理知识解决实际问题的能力和技能。并通过对科学家事迹的介绍培养对科学家的敬仰。
加深对牛顿第一定律的理解及应用。正确认识力和运动的关系。
教学难点
如何灵活运用多种教学手段和方法来发展学生的多种能力，并使学生在情感、态度、价值观方面得到提升
教具准备
多媒体课件
气垫导轨配套实验仪器、惯性实验仪、小车两辆、弹簧、细线、木块、玻璃球、伽利略针和单摆实验器材
教学方法
自主学习、训练思维、合作交流、讨论探讨、归纳运用
教学过程
课题引入：演示平抛及圆周运动，观看人造卫星、宇宙飞船视频，引用学者蒲柏的话点题
新知传授：指导学生实验并归纳得出“力和运动的关系”的结论
介绍《墨经》的研究成果；分组讨论力和运动关系的探索历史，并请各组推出代表演讲。
用近似验证实验来验证伽利略的推论（讨论交流：能否把实验的思路应用的交通工具中？）
应用“理想实验”的研究方法合作探讨“由平抛、圆周运动推理开去……”
得出”牛顿第一定律”并分析,学生做惯性实验并观看视频
通过思考练习及合作交流总结出利用惯性定律的思维方法
小结(学生总结) 9. 布置作业
内容
教师活动
学生活动
运动不需要外力维持，力是物体运动速度改变的原因
理想实验
可靠的事实与逻辑推理相结合的科学研究方法
牛顿第一定律：
讲述课本前言P71一、二节
演示：平抛运动、圆周运动
视频：人造卫星、宇宙飞船
思考：这一切都得益于哪位伟大的科学家？
展示：蒲柏：“自然和自然的法则在黑暗中隐藏，上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。”
点题：（板书）“牛顿第一定律”
指导学生分组实验
讨论：能否说力是维持运动的原因？
（关于研究“力和运动的关系”是经历一个发展过程的）
8．介绍《墨经》关于“力和运动关系”的研究成果
9.分组讨论力和运动关系的探索历史
（同时展示各位科学家的观点）
10.展示:理想实验动画
11.视频:”宇航员在太空中的生活录像及太空行走”
12.伽利略的实验虽然是想象中的实验,但它是建立在可靠的事实基础之上的,这类理想实验以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示自然规律,这种把可靠的事实和理论思维结合起来的科学研究方法,值得我们好好领会学习,因为在以后解决物理问题时会常用到这种研究方法.
(物理学中许多今天得到广泛认同的规律.理论在一开始提出时,有不少是假设,如安培分子环流假说,玻尔假设,电磁波的发现,光是一种波等)
(强调:伽利略的推理是不能用实验证明的,这是因为使物体完全不受外力的作用，实际上是不可能做到的，这种物体不受阻力的条件也是无法实现。不过随着现代化科学技术的进步可以将摩擦阻力减小到很小…..)
12.近似验证实验:气垫导轨上的滑块的运动
(同时介绍气垫导轨的工作原理及高科技应用，并引导思考:若导轨无限长,滑块将如何?)
15.引导思考:用空气膜来减少摩擦阻力在交通工具中的应用 (气垫船.磁悬浮列车)
16．应用“理想实验”举例：
（平抛-----牛顿卫星蓝图； 圆周运动----天体运行）
视频：牛顿卫星蓝图、天体运行
17．伽利略通过理想实验得到了正确的结论，但定律为何不以伽利略的名字命名？还有谁作出过贡献？
（说明：伽利略是以地面作为参考系的，其所说的直线运动实际上可以推理出也是圆周运动是错误的结论，只有经过笛卡儿等科学家的不断修正，才得到。。。）
18．后来英国科学家牛顿总结伽利略等人的研究成果，得出下面的规律。
（由以上研究历程可以看出一个科学结论有时要经过漫长的过程才能最终得出，说明人类认识世界的长期性和艰巨性）
19.惯性实验及分析
视频:生活中的惯性
20牛顿第一定律的深入理解
20练习并引导得出利用定律的思维方法
（例：撑杆跳运动员的助跑、）
22．介绍张衡发明地动仪的相关内容
实验：推文具盒木块、掷玻璃球
总结得出结论
推出代表演说
伽利略针和单摆实验
体会不受力时的情景
（说明：在太空中可以无摩擦，但仍受万有引力，状态仍要改变）（也可不说明）
观察并思考
交流讨论
(玻璃球在冰面上….)
交流讨论并回答
实验：
不同质量的小车受相同作用力得出质量大的惯性大的结讼
课堂交流
现代汽车
思维方法
课件49张PPT。天体运行 宇宙飞船 自然和自然的法则在黑暗中隐藏，上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。
------蒲柏牛顿第一定律问：能否说力是维持运动的原因？ 运动不需要外力维持，力是物体运动状态改变的 原因《墨经》的研究成果早在两千多年前我国战国前期成书的 《墨经》就对力和运动的关系给出了正确的结论：书中指出：“力，形之所以奋也。”这里的“形”指物体，“奋”的意思指：物体由静到动，动而愈速。所以，这句话的意思是：力是使“物体由静到动、动而愈速”的原因
（“物体由静到动、动而愈速”的意思是：“物体运动状态的改变”）历史的足迹……1、在研究力和运动的关系上有哪些代表人物？
2、每位科学家对力和运动的关系是如何认识的？
3、伽利略是如何证明其观点的？
4、比较两者得出结论的方法有何不同？历史的足迹……亚里士多德
(Aristotle,前384-前322) 必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来. 恩格斯:最博学的人.哈佛大学校训:让柏拉图与你为友,让亚里士多德与你为友,更重要的,让真理与你为友.伽利略
(Galileo,1564-1642) 在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故. 伽利略的斜面实验.亚伽之战亚里士多德伽利略 “一战”“二战”自由落体力和运动质量大的物体
下落速度快 物体下落速度
与质量无关 力是维持物体
运动的原因力是改变物体
运动的原因
演示实验：
将摆球拉向一边，由静止开始释
放小球，摆球会摆动到另一边，用
水平长尺标记其高度，用一根针多
次改变小球的悬点，重复试验。吊灯 伽利略针和单摆实验物理图形：o1o2o1 o2 为针的位置结论 改变悬点的高度,摆球仍能上升到原来的高度.吊灯伽利略针
和单摆实验理想实验可靠的事实理想实验 1 在弯曲轨道的一边释放一个钢珠，
观察钢珠在另一边上升的高度。 2 增大弯形轨道的夹角,即 当轨道一
边与水平倾角θ减小时；
3 θ逐渐变小到零时,即 一边为水平
轨道时；再观察钢珠的运动情况。 理想试验ABCDEθ思考与讨论 1 钢球作怎样的运动？
2 在另一边，它上升的高
度是多少？ 理想试验ABCDEvθ讨论与思考： 现实生活中小球会作怎样的 运动？其原因是什么？
因为摩擦力的存在，小球不会上升到原高度；水平运动时它也会停下来 。
逻辑推理有摩擦力的实际实验无摩擦力的理想实验 结论： 一旦物体具有某一速度,如果它不受力,就将以这一速度匀速直线地运动下去。 若不存在摩擦,钢珠将上升到与
原来的释放高度相同的高度；伽利略 伽利略通过以可靠的事实为基础,经过抽象思维的理想实验,从而推翻了亚里士多德的观点!
指出了：力不是维持物体运动的原因，而恰恰是改变物体运动状态的原因 伽利略的这种把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验,是科学研究中的一种重要方法.近 似 验 证 实 验： 气垫导轨上滑块的运动气垫船、磁悬浮列车太空行走 将可靠的事实与逻辑推理相结合是科学研究中的一种重要的研究方法，现在请偿试一下这种研究方法：对二个实验进行思考交流并猜想
平抛
圆周运动牛顿卫星蓝图行星绕太阳旋转笛卡儿
(Descartes,1596-1650) 如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向.对力和运动的关系的看法牛顿
(Newton,1642-1727) 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.牛顿第一定律2.1 内容 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.
2.2 含义2.2.1 物体在不受力时,总保持匀速直线状态或静止状态.
力不是维持物体运动速度的原因.牛顿第一定律2.2.2 物体运动状态的改变需要外力.
力是改变物体运动状态原因.2.2.3 一切物体都有保持匀速直线运动状态 或静止状态的性质，这种性质叫做惯
性。所以说一切物体都有惯性。生活中的惯性惯性定律1 一切物体都具有惯性；2 惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。 一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。3 惯性只与物体的质量有关。与运动与否、速度大小、所受外力无关。4.质量是物体惯性大小的量度合作交流1.现代汽车中,通常有安全带、安全气囊和头枕等设备。从惯性的角度说明它们有何作用？
2、有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球自转，一昼夜就能环游世界，这个设想可行吗？
3.请总结出利用惯性定律分析问题的思维步骤思维步骤:
1.判断研究对象原运动状态
2.依据定律确定受力与不受力的物体局部的运动状态是否发生变化
3.确定整个物体出现的现象下列关于惯性的说法中,正确的是
A.物体只有在静止时才具有惯性
B.物体运动速度越大,其惯性也越大
C.太空中的物体没有惯性
D.不论物体运动与否,受力与否,
物体都具有惯性?巩固训练一惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。?巩固训练二以下说法中正确的是
A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律
B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变
C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果
D．飞跑的运动员，由于通到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态??2.3 深入牛顿第一定律 不受外力作用的物体是不存在的。
牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，是一种理想化状态.
这种状态虽不能实现，但在现实中却可以用合力为0的状态来代替它，或者说合力为0与不受外力是等效的。
这时仍可以正确地反映出力和运动的关系：力不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动速度的原因，这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。火车在长直轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在
A.手的后方
B.手的前方
C.落在手中
D.无法确定 ?巩固训练三巩固训练四如图，桌面上有一光滑的木块，木块上有一小球，推动木块，小球的位置可能在桌面上的哪点？
A.A点 B.B点 C.O点 D.无法确定 ?巩固训练四如图，桌面上有一光滑的木块，木块上有一小球，推动木块，小球的位置可能在桌面上的哪点？
A.A点 B.B点 C.O点 D.无法确定 张衡发明: 侯风地动仪 ──世界上第一架地震仪。 侯风地动仪
侯风地动仪是汉代科学家张衡的又一传世杰作。在张衡所处的东汉时代，地震比较频繁。据《后汉书．五行志》记载，自和帝永元四年（公元92年）到安帝延光四年（公元125年）的三十多年间，共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡，引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌，造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态，他经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明了侯风地动仪──世界上第一架地震仪。
据《后汉书．张衡传》记载，地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央立着一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，成为“八道”。道中安有“牙机”。仪体外部周围铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某个地方发生地震时，地动仪内部的“都柱”就发生倾斜，触动牙机，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。小 结一、历史的回顾：亚里士多德→伽利略→笛卡尔→牛顿二、牛顿第一定律：1、物体不受外力时的运动状态是匀速直线
运动或静止2、一切物体都有保持匀速直线运动状态或静
止状态的性质——惯性，惯性是物体的固
有性质。3、外力的作用是迫使物体改变原来的运
动状态三.惯性与质量作业布置1.阅读《科学漫步》，理解什么叫惯性系与非惯性系？
2。思考题：
东汉天文学家张衡发明的侯风地动仪是利用什么原理制成的？试分析其如何反映地震方位的？
3。以“假如没有惯性”为题，写一篇500字左右的文章。THANK YOU
