4.1牛顿第一定律
盐池高级中学
教材分析
牛顿第一定律是牛顿定律的基石，它本身还包含着力、惯性和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法，教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义，充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程，展示伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程，通过教学让学生明确运动和力的关系，提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。
教学目标
教学重难点
1、教学重点：牛顿第一定律的理解和应用
2、教学难点：力和运动的关系、惯性
教学过程
【新课导入】
历史上关于力和运动关系的研究持续了两千多年，期间充满了艰辛与曲折，下面就让我们沿着历史的足迹，选取具有典型代表意义的四位科学巨匠，揭开力与运动神秘的面纱。
【新课内容】
一、力和运动的关系
（一）亚里士多德首提力与运动的关系
实验：把自己桌上的小车车轮向上放在桌面上用手轻推车，车前进，停止用力，车停止。
由此人们得到这样的经验：物体的运动是与推、拉等行为相联系的，如果不再推、拉，原来运动的物体便停止下来。
两千多年前，正是基于这样的经验，古希腊哲学家亚里士多德就得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。即力是维持物体运动的原因
（二）伽利略的研究——理想实验的魅力
当初，伽利略是怎么研究这个问题的呢？
他用了不同于亚里士多德的根据经验得出结论的方法，而是采用了科学的方法——实验。科学的理论必须要有实验来支持。
演示实验：伽利略斜面实验，并让学生观察实验过程。
问题1：保证小球从同一位置释放，把对面的斜面夹角减小，小球是否会回到同样的高度？
问题2：继续减小斜面夹角，小球还能否回到同样的高度？
问题3：如果把对面的斜面换成水平面，小球的运动会怎样？
问题4：把水平面的长度增大，小球的运动会怎样？
问题5：这个实验在实际中是否能完成？
伽利略注意到：当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。但是实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也越来越慢，最后停下来，伽利略认为：这是摩擦阻力作用的结果，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便会滚的越远。他推断：若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。
为了说明他的思想，他设计斜面实验。
这是伽利略实验的基础，从这里可以看出伽利略的实验过程分那些步骤？
观察——猜想——推断——实验——结论
伽利略实验
从实验可以得到：力不是维持物体运动的原因。
伽利略实验与一般实验有什么不同？
伽利略的实验是人们在真实实验的基础上，抓住主要矛盾，对实际过程做出抽象的分析。
为什么说伽利略的实验是理想实验？
伽利略的实验是一个理想化的过程，是在实验基础上，经过思维过程进行科学推理，不可能直接做到，称为理想实验。
至此，我们已经对力和物体运动之间的关系有了一个正确的认识。
（三）笛卡尔的完善
与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽利略观点，明确指出：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。他支持了伽利略力不是物体的运动的观点。
笛卡儿的观念不同于伽利略观念的是什么？
笛卡尔明确指出运动中的物体没有受到力的作用，沿同一直线运动；同时从大小和方向的角度，即从矢量的角度对不受力物体的运动进行了更准确，更严格的描述。更为可贵的是笛卡尔认为这应该成为一个原理。
在伽利略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后，牛顿把力与运动的关系总结成整个牛顿力学的一条基本定律。
二、牛顿物理学的基石—惯性定律
1、牛顿第一定律的内容：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。
牛顿第一定律基本内容和伽利略和笛卡尔观念相似，所以牛顿说他是站在巨人的肩膀上，但牛顿给出了匀速直线运动和静止的运动形式，从运动的轨迹，运动的快慢，运动的方向诸方面高度概括总结了运动和力的关系，更为重要的是牛顿给出了力、惯性的概念，所以这条规律称为牛顿第一定律，牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础。
2、牛顿第一定律的含义：
①不受力时，运动物体会一直运动下来，静止的物体一直静止。
②力是改变物体速度的原因，力是产生加速度的原因。
三、惯性与质量
（1）惯性定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
惯性是指能保持原来速度，不是保持原来的运动性质，如果物体原来匀变速运动，靠惯性是不能保持匀变速运动的。
（2）一切物体都具有惯性，惯性是物体固有的属性。
惯性是物体本身的一种属性，应该与本身的因素有关，
（3）物体的质量是惯性大小惟一的量度
而力是外界施加的，物体的运动状态改变因为受力，所以惯性与物体的运动状态、受力情况无关。
质量是物体惯性大小的量度。质量大，惯性大。
教学反思
牛顿第一定律位于第四章牛顿运动定律的开始位置，暗示着它在牛顿运动定律中的位置，本节课看似内容简单，但蕴藏着很深的思想。重点介绍伽利略理想实验的方法，这是一种科学思维与事实实验相结合的重要物理方法，标志着物理学的真正开端。有关惯性知识在生活中的应用可以极大提高学生学习的兴趣，是多方面知识渗透的最好载体，在教学中极大的发挥是不为过的。
