(共13张PPT)
牛顿第一定律
力是维持物体运动的原因
亚里士多德 Aristotle
( 公元前四世纪）
伽利略
Galileo Galilei
(公元1564 ～ 1642 ）
物体的运动不需要力来维持
------生活经验
一、历史回顾
气泵
导轨
滑块
A
B
C
D
E
v
二、理想实验的魅力
理想实验：谈谈你的体会
方法：可靠实验+逻辑推理
二、理想实验的魅力
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
若没有摩擦力，小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去，力不是维持物体运动的原因 。
伽利略
笛卡尔
1、运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。
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。
三、牛顿物理学的基石
2、提出了惯性、力的概念。
解读
惯性：物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
牛顿
1643-1727
（惯性定律）
惯性的利
跳远
冰壶
碰撞实验
请系好安全带
事物的两面性
惯性的弊
体操运动员
相扑运动员
四、惯性与质量(共12张PPT)
第四章 第一节
牛 顿 第 一 定 律
自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说， 让牛顿去吧！于是一切都被照亮-----蒲柏
力是维持物体运动的原因
亚里士多德
(Aristotle,前384-前322)
哈佛大学校训: 让柏拉图与你为友, 让亚里士多德与你友,更重要的,让真理与你为友。
力不是维持物体运动的原因
伽利略
(Galileo,1564-1642)
理想实验的特点：
“理想实验”，又叫做“假想实验”、“抽象的实验”或“思想上的实验”，它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的方法．
不是真实的科学实验(可实际实现)。
“理想实验”则是一种思维的活动，是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。
“理想实验”是以实践为基础的．抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析．
爱因斯坦评价他：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法（在观察和实验的基础上）是人类思想史上的最伟大的发现之一，而且标志着物理的真正开端。
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.
笛卡儿
(Descartes,1596-1650)
伽利略
(Galileo,1564-1642)
在水平面上运动的物体如果没有受到摩擦阻力，它将在永远的运动下去。
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
牛顿
(Newton,1642-1727)
力
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。
惯性
改变物体运动状态（速度）的原因
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
2000探索
四.惯性
物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
1.定义：
区别于惯性定律
2.惯性的本质：
3.惯性的表现：
4.惯性的唯一量度：质量(与运动速度大小无关)
5.惯性不是力
一切物体都有惯性，是物体的固有属性，与物体的运动状态无关
不受外力时：表现为保持原来运动状态不变 受外力时：表现为运动状态改变的难易程度
保持原状
反抗改变牛顿第一定律 教学设计
温岭市大溪中学 杨晓慧
【设计思想】
新课改提倡学生探究学习，自主学习，通过交流与合作，经历知识的获取过程。本节课本着新课改的思想，努力做到以学生为主体，教师为主导。在教学内容的设计方面，注重知识问题化，问题层次化，让不同层次的学生都有思考与讨论、交流与合作的空间；注重面向全体学生，提高每一位学生主动参与课堂教学的积极性。在教学过程的设计方面，关注学生对知识形成过程的理解，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。鼓励学生积极发言，对学生的回答做出积极评价，并让学生进行自我评价和互评，最终使学生学会知识，掌握技能，经历过程，体验方法，培养勇于探索，不畏艰险，挑战权威的科学精神。
【教学目标】
1、知识与技能
（1）体会伽利略的理想实验思想。
（2）解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。
（3）理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
2、过程与方法
（1）通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。
（2）理解理想实验是科学研究的重要方法。
3、情感态度与价值观
（1）在学习牛顿第一定律建立的过程中，学习伽利略等科学家创造性思维品质和敢于质疑的精神。
（2）在研究生活中惯性的利与弊，树立将所学的知识应用于生产和生活实践的意识。
【教材分析】
牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。
高中教材与初中相比，主要有以下几方面的不同。
一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中教材叙述为“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。
二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。
三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。
四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。
【学情分析】
经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。
学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导，配合实验、结合生活事例来澄清概念。
教学实践表明，学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，一些直觉的错误观点不时冒出来，存在着严重的"口是心非"问题。
【教学重难点】
1、教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。
2、教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。
【教学过程】
一、新课导入
展示天宫一号与神舟八号的“太空之吻”照片，提出主题，研究运动与力的关系。
二、新课教学
1、亚里士多德观点：力是维持物体运动的原因。
简单介绍亚里士多德，恩格斯称他是“最博学的人”。
问题1：他所持有的“力是维持运动的原因”的观点是错误的，为什么？（体会当时的研究靠生活经验，直觉思维）
2、伽俐略的观点：物体运动不需要力来维持。
（1）演示实验：纸杯飘移（体会力与运动的关系；引出气垫道轨）
（2）演示实验： 气垫道轨实验
（3）演示实验：理想实验（体会伽利略的理想实验思想即可靠实验+逻辑推理）
（4）伽利略实验结论：若没有摩擦力，小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去，力不是维持物体运动的原因 。
3、笛卡尔的观点：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，即不停下来也不偏离原来的方向。（从比较中感受笛卡尔对伽利略的观点的完善和补充）
4、牛顿的观点：
牛顿第一定律，即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。
理解：
（1）运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。
（2）确立力的科学概念。
（3）确立惯性的科学概念。
①概念：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
②一切物体有惯性，生活中的利与弊。
演示实验：气体的惯性
③惯性与质量：质量是惯性大小的量度。
质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，单位符号为kg。
5、课堂小结
板书设计
4.1 牛顿第一定律
亚里士多德
伽利略
笛卡尔
牛顿
提出问题
创造方法
完善补充
系统总结
运
动
与
力
关
系
牛顿第一定律
内容
意义
揭示了力与运动的关系
确定了力的概念
确定了惯性的概念
质量
量度人教版物理必修①
“牛顿第一定律”教学设计
玉环县楚门中学 徐招茂
【教材分析】
牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。
高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。
一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中教材叙述为“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面力迫使它改变这种状态”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。
二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。
三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。
四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。
【学情分析】
经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。
学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导，结合生活事例来澄清概念。
教学实践表明，学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，一些直觉的错误观点不时冒出来，存在着严重的“口是心非”问题。
【教学目标】
●知识与技能：
⑴体会伽利略的理想实验思想。
⑵理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。
⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
●过程与方法：
⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。
⑵学习在实验基础上概括推理得到科学结论的研究方法（理想实验）。
●情感、态度与价值观：
⑴通过科学史的渗透，体会科学发展的历程充满艰辛和挫折。
⑵通过伽利略理想实验，给学生以科学方法论教育。
⑶具有主动与他人合作的精神，敢于提出与别人不同见解。
【重点难点】
●重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。
●难点：力和运动的关系。
【教学用具】
多媒体、单摆、伽利略理想斜面实验演示仪、气垫导轨、滑块1个、小车。
【教学过程】
一、创设情境，引入课题
情境1. 西游记里的美猴王在腾云驾雾。
情境2. 哈利波特里带着魔法的扫帚在腾空。
情境3. 嫦娥卫星发射示意图。
师：多复杂啊，嫦娥卫星老老实实能够丝毫不差进入预定轨道，然后精确运行，这肯定首先要知道运动和力的关系。
二、回顾历史，探究定律
1.提出问题
a:没有力,会有运动吗？b: 没有力，会是什么运动？c:没有力，运动会改变吗
2. 亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因（生活经验）
3. 伽利略的观点：物体的运动不需要力来维持
师：对于这个问题啊，早在公元前4世纪，亚里士多德就有研究，他提出了力是维持物体运动的原因。而2000多年后，意大利物理学家伽利略却提出了另一种相反的观点：物体的运动不需要力来支持。大家说说看，谁的观点正确啊？
生：伽利略。
师：亚里士多德的观点也没错啊。手拉小车，不拉就停，一拉就动，所以小车的运动需要力来维持啊！是吗？
师：是不是这样啊？我们再来观察（手停了，小车是不是立即就停？）
生：不是，还能运动一小段。
师：那后面小车的运动为什么会停下呢？
生：有摩擦力
师：那减少f，小车会怎么运动？；
生：运动距离变大。
师：如果没有f，小车怎么运动下去？
师：中学实验里有没有类似没有f的环境呢？
演示1：（气垫导轨演示）
师：滑块在做匀速直线运动，在这个过程需不需要力来维持呢？
生：不需要
师：那么在伽利略那个年代，有没有怎么先进的设备仪器啊？
生：没有
师：那他凭什么提出，物体的运动不需要力来维持呢？ 我们一起进入伽利略的探究过程。。。
演示2：针和单摆实验（伽利略是研究单摆专家） 显示单摆（图1）
师：（延迟放），放了以后这个球做什么运动？
生：小球加速下去，然后减速上升。
师：球能摆多高呢？（等高）
师：如果放上钉子，改变小球不同的路径，小球也能摆到相同的高度吗？ 改变钉子的位置
师：小球好像有记忆功能
演示3：伽利略从摆的实验到得启发，如果不是绳子拉着，而是在斜面顶着，小球是不是还能记住原来的高度？
a：粗糙报纸：（还差一截）
b：拿去报纸：（只差一点吧？）（如果轨道光滑，是不是应该等高？）
c：改变斜面路径，应该等高吧？（师：小球在斜面上也具有记忆功能）
师：如果放在水平面上，小球是不是也要找等高点啊？能找到吗？
生：找不到（演示）
师：如果轨道光滑，而且无限长，小球就一直这样运动下去。。。
而事实上：①这个轨道会不会无限长啊？②能不能消除一切摩擦啊？
师：所以这个实验就叫做理想实验。
交流体会1：伽利略设计的这个实验，让你们最佩服的地方在哪里？（请思考）
师：他是不是找到了没有阻力的环境啊？
生：没有
师：伽利略设计的这个实验，却又能够说明在没有阻力的环境下，小球一直运动下去，它靠的是什么啊？
生：推理
师：既然是推理，那么推理是有前提，他的前提就我们之前做的一系列实验。
总结：理想实验方法就是可靠实验+合理推理（经过理想化的处理，充分发挥理性思维的力量），这正是理想实验的魅力所在，他可以大大超越我们实际水平的限制（就算我们现在，气垫导轨也绝不是没有一切阻力，至少还有空气阻力啊，所以不可能无止境的匀速啊。。。）
因此，爱因斯坦对他的评价是：“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。”
师：到现在为止，实验+推理，任然是我们崇尚的科学研究方法。
三、力与运动的后期观点
1.伽利略的结论：
如果不受阻力，物体将一直运动下去。
然而，伽利略同时又认为这种运动只能发生在水平面上，地球是圆的，这样物体的轨迹最终是曲线（圆周运动），而不是直线，不够彻底！
2. 笛卡尔的补充和完善
过渡：与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充和完善。
在不受外界任何影响下,物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。
与学生交流：补充了什么？完善了什么？
过渡：两位都已经明确指出在没有力的条件物体的运动情况，那么物体在受力的情况下，物体的运动会怎样？很遗憾，两位科学家并没有给出回答。
3. 牛顿的总结
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律（又叫做惯性定律），它是牛顿物理学的基石。
四、理解定律，了解惯性
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。
过渡：现在我们来理解定律。
思考：牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的？
1.运动和力的关系
运动状态指什么？运动状态不变指什么？运动状态改变指什么？
“运动状态不变”可以说“速度的大小和方向都不变”。只要速度的方向和大小其中有一个发生变化，我们就说“运动状态改变”。
过渡：牛顿第一定律除了部分地表述了力与运动的规律以外，还隐含了什么？
2．物体具有惯性。
演示4：气垫导轨上的滑块运动（理解牛顿第一定律）
（气垫导轨的介绍）气垫导轨是中空的，表面很多气孔，往导轨里压气时，在导轨和滑块间有一层空气使滑块浮在上面，摩擦力很小，可忽略不计，把气垫导轨调水平。
⑴在哪里物体的运动状态发生了改变？两端相撞时。还有刚开始，让滑块从静止运动起来，要用手推一下。
这说明：“力是改变物体运动状态的原因”。
⑵推动一下，滑块很长时间才停下来，这实际上是物体惯性的体现。
3．什么是物体的惯性表现？
物体受力做变速运动时有无惯性？如果有，这时的惯性表现又是如何？
⑴以自由落体运动为例。释放瞬间，物体的速度为零，这时物体想保持v=0不变。可以这么理解：
①假想没有重力作用，物体就能保持v=0不变。
②事实上，重力不等于零，物体做加速运动。在这里，物体自身是想保持静止的，是重力迫使它运动起来。
在外力和物体惯性的共同作用下，物体的速度不可能瞬间变化。
⑵以一定的水平速度v把物体抛出，轨迹设为1。设想重力变小，物体的轨迹从1变为2，从2变为3…，当重力为零时，就能保持v不变，做匀速直线运动。
4．什么是物体的惯性量度？
物体的惯性大小反映了物体运动状态改变的难易程度。
质量小，惯性小，物体的运动状态容易改变；质量大，惯性大，物体的运动状态难改变。（结合生活情境两张图片进行解释）
5．结合实际谈谈惯性的利弊？
交流体会2：你能把惯性应用到某一实际问题中去吗 请举出几个利用惯性和防止惯性不利影响的实例。（小组讨论，交流评估）
⑴惯性的利：跳远运动员的助跑等。。。
⑵惯性的弊：汽车碰撞时的情境等。。。
五、体验探索艰辛，客观评价伟人
1．请同学们从历史长河的足迹和牛一规律得出,谈谈你对几位伟人的评价。
PAGE
4(共30张PPT)
课题：牛顿第一定律
临海市大田中学 周志林
刘谦魔术：意念螺丝
例．如图所示，劈形物体M的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上．在M的水平上表面放一光滑小球m，后释放M，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 [ ]
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线
D．抛物线
科学探索的历史就像一部侦探小说，探索的过程就象一个侦探破案的过程，就是一个又一个谜团揭秘的过程！
——爱因斯坦
案情首发地
时光倒流
追本溯源
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.即：
力是维持运动的原因
F
时光滴滴答答的流逝………………
破解问题的关键是：
公元1327年年曾任巴黎大学的琼·布里丹
举例反驳了亚里士多德。
这个由于虚空产生的对物体的推力到底存在不存在？
结论：不存在！
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.若没有摩擦阻力，球将永远运动下去
关键问题：如何证明没有摩擦阻力的情况呢？
时光滴滴答答的流逝………………
v
那运动小球为什么会停下来呢？
吊灯--------摆
o1
o2
理想斜面实验
A
B
C
D
E
θ
伽利略的理想斜面实验
研究方法：
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，从而更深刻的揭示自然规律。
爱因斯坦对咖利略的工作给予了很高的评价“’伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法伦人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
气垫导轨实验
笛卡儿
(Descartes,1596-1650)
除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动.
他认为，这应该成为一个原理，它是人类整个自然观的基础
思考：伽利略和笛卡尔都做出了很大的贡献,“为什么历史上没叫伽利略定律或者笛卡尔定律”
结论：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述,但没有明确指出运动和力之间的关系是什么。笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步,更为接近真理。
思考：运动和力到底是什么关系呢？
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 解读
a.一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态
惯性：一切物体具有保持原来状态的性质
牛顿第一定律
b. 物体不受力作用时运动状态不改变
力不是维持物体运动的原因.
c. 除非有力迫使它改变这种状态
力是改变物体运动状态的原因
d. 惯性参考系
.牛顿认为这种性质的特征就是总想保持原状，不愿改变,有点懒惰,所以牛顿给它取名为Inertia(惰性,迟钝),翻译过来就叫惯性.
惯性定律
刘谦魔术：意念螺丝的困惑
是牛顿第一定律有误？
还是另有玄机？
刘谦魔术：意念螺丝揭秘
思考：为什么选了个小螺丝
结论：在相同力的作用下，质量小的物体容易改变原来的运动状态。即惯性小。
观察和实验表明：对于任何物体，在受到相同力作用时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素是质量。
问题一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？
问题二：惯性和速度有关？高速行驶的汽车较难停下来是因为惯性比较大
错。惯性指运动状态改变的难易程度 ,汽车
很难从较大的速度减速到零与速度很难改变能划等号吗？
质量是标量，国际单位是千克
物体的惯性大小与哪些因素有关呢？
惯性的利
1.亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河，他凭什么
有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢？
学以致用-----走向生活
事物的两面性
惯性的弊
推惯大小
2.警察叫司机系安全带，为什么？
学以致用-----走向生活
例．如图所示，劈形物体M的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上．在M的水平上表面放一光滑小球m，后释放M，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 [ ]
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线
D．抛物线
B、课外实践活动
1、 查找文献资料、网络和调查等渠道,收集与惯性有关的现象,感知惯性的普遍性,分析其利弊,讨论利用惯性和防止惯性危害的方法.
2、以“如果物体没有惯性,世界将……”为题写一篇富于想象力的作文.
A、课堂小结
谢谢指导《牛顿第一定律》教学设计
临海市大田中学 周志林
一、教学目标
1、知识、技能目标
(1)理解牛顿第一定律的内容及意义.
(2)理解惯性,知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象,并能解释.
(3)理解惯性和力的关系.
2、过程、方法目标
培养学生严谨的逻辑推理能力;通过学生对历史演变过程的“亲身”参与,培养他们深度分析和思考的能力;通过对生活实例的分析,培养学生理论联系实际的能力.
3、情感、态度目标
让学生感受科学探究过程的艰辛,感受科学之美和科学的精神.
二、教材分析
牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。
高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。
一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中教材叙述为“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。
二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。
三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。
四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。
三、教学重难点：
1．教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。
2．教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。
四、设计思想
本设计从建构主义原理和认知心理学出发,紧紧围绕牛顿第一定律的产生过程,深入挖掘物理学史中的相关素材,将牛顿第一定律产生过程的几个关键问题以原貌的形式展示给学生,让他们作为各个历史时期的“探究者”参与相关问题的讨论.在讨论的过程中学生会发现:“这些看似简单的问题不仅很难回答,而且蕴藏着深刻的思想方法,所以人类用了几千年的时间才弄清楚”.通过这样的探究,不仅让学生获得了物理知识,更让学生感受科学结论得出的艰难历程,并感悟科学之美,正确评价各个历史人物，尤其是亚里士多德。引入大量的生活实例及刘谦在春晚表演的魔术引导学生积极观察生活并思考生活，既提高学生学习物理的兴趣，也加深学生对物理知识的理解，从而取得较好的教学效果。
五、课前准备
自制理想斜面实验器、气垫导轨。
六、 教学过程
（一）引入新课
任务一、观察图片
师：飞机为什么能在天上自由翱翔？
生：因为有发动机提供动力，是力让飞机运动
师：力是维持飞机运动的原因？
生：………
（设计意图：引出课题主旋律力和运动的关系，并激发学生思索力和运动的关系，暴露学生的前概念）
任务二、观看视频：刘谦魔术意念螺丝。
师：意念能让物体运动？牛顿第一定律有误？
（设计意图：引出课题，并激发悬念）
任务三：分析试题：例．如图所示，劈形物体M的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上．在M的水平上表面放一光滑小球m，后释放M，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 [ ]
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线
D．抛物线
（设计意图：更进一步激发学生深层次的思考，同时用习题检查学生对牛顿第一定律的掌握程度，发现学生错解的一些根源）
【过渡】
科学探索的历史就像一部侦探小说，探索的过程就象一个侦探破案的过程，就是一个又一个谜团揭秘的过程！
——爱因斯坦
师：答案不明确或不知，应该是我们对力和运动关系的谜团还没有真正的破除，那就让我们一起追根溯源吧，看看问题到底出在哪里？
（设计意图：让学生通过这句话感受到科学探索过程是象侦探破案的过程，刺激而复杂，让学生知道若结果出现偏差，应该是谜团还没有撤掉揭秘的原因。）
（二）新课教学
1、回归历史，追根溯源
第一篇章：亚里士多德年代
时光倒流形式呈现几个关键时间2011---1642----1596----1564----公元前384，从而追本溯源，引出运动的研究开端人物亚里士多德，分析亚里士多德的观点“力是维持物体运动的原因”为什么是错误的？阐述亚里士多德的虚空理论及琼·布里丹举例反驳了亚里士多德的虚空理论
（设计意图：用史实说明亚里士多德的伟大，纠正亚里士多德在学生心目中不正确的形象定位）
第二篇章：1564伽利略年代
师：既然已经证明力不是维持运动的原因，那么日常水平面上小球停下来的原因是什么呢？
生：…….
抛出伽利略的观点：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.若没有摩擦阻力，球将永远运动下去。
师：你相信伽利略的话吗？你如何才能相信他的话？
生：实验证明。
由伽利略摆谈到斜面实验模型，重演理想斜面实验，指出物体的运动不需要力来维持。
（设计意图：通过观察伽利略的理想实验,启发学生在研究科学问题时大胆的猜想与假设对科学研究具有重要的作用，并让学生体会一切推理都必须从观察与实验得来，任何问题都是有原型的，所以要善于观察生活并积极思考。）
师：若让现在的你来证明有没有办法？
生：……..
师：演示气垫导轨实验
（设计意图：进一步体验运动不需要力来维持）
第三篇章1596笛卡儿年代：
观点：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动.
由“他认为，这应该成为一个原理，它是人类整个自然观的基础”引出思考：伽利略和笛卡尔都做出了很大的贡献,“为什么历史上没叫伽利略定律或者笛卡尔定律”
结论：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述,但没有明确指出运动和力之间的关系是什么。笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步,更为接近真理。
思考：运动和力到底是什么关系呢？
（设计意图：为隆重推出牛顿作铺垫）
2、牛顿第一定律
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.
师生一起解读文本，理解牛顿第一定律的含义：
a.一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态
牛顿认为这种性质的特征就是总想保持原状，不愿改变,有点懒惰,所以牛顿给它取名为Inertia(惰性,迟钝),翻译过来就叫惯性.
惯性：一切物体具有保持原来状态的性质
所以第一定律又叫惯性定律
b. 物体不受力作用时运动状态不改变
力不是维持物体运动的原因.
c. 除非有力迫使它改变这种状态
力是改变物体运动状态的原因
d. 惯性参考系：指导学生阅读课后相关内容
（设计意图：让学生体会出牛顿第一定律的三个内涵：惯性、力和运动的关系、惯性系，并能真正理解牛顿第一定律）
3、应用
师：刘谦魔术：意念螺丝的困惑，是牛顿第一定律有误？还是另有玄机？
视频：刘谦魔术意念螺丝揭秘
（设计意图：前后呼应，让学生由揭秘进一步深刻体会力是改变物体运动状态的原因，并引出惯性大小与质量有关）
师：为什么刘谦选了个小螺丝 从表演效果来说应该选择大一点的螺丝为佳。
生：在相同震动力下，质量小的物体容易被震动。
师总结：在相同力的作用下，质量小的物体容易改变原来的运动状态。即惯性小。
（设计意图：现实中体会运动状态的改变难易程度和质量有关）
师：物体的惯性除了和质量有关外还和什么因素有关呢？
生：速度
师：
问题一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？
问题二：惯性和速度有关吗？高速行驶的汽车较难停下来是因为惯性比较大
（设计意图：纠正学生经常认为惯性与速度有关的错误论断）
师：观察和实验表明：对于任何物体，在受到相同力作用时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素是质量。
质量是标量，国际单位是千克
阅读课本，进一步理解质量这个物理概念
学以致用-----走向生活
师：你能举出生活中惯性表现的各种实例吗？
惯性的利
亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河，他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢？
惯性的弊
警察叫司机系安全带，为什么？
（设计意图：学以致用，理论联系实际，同时加深对惯性概念的理解）
师：刚才我们循着历史的足迹重新研究了力和运动的关系，现在让我们再来看看任务三中的试题，你能正确解答了吗？通过这一试题解答，你有什么收获？
生：……….
（设计意图：检查课堂效果，并教育学生做错题原因经常是基本概念没真正理解，真正理解了，物理无难题）
（三）课堂总结
通过写板书，总结课堂内容，正确评价各历史人物，梳理本节课知识。
（设计意图：最后写全部板书，重新进行本节课知识的梳理，加深理解。）
（四）布置作业
查找文献资料、网络和调查等渠道,收集与惯性有关的现象,感知惯性的普遍性,分析其利弊,讨论利用惯性和防止惯性危害的方法.
以“如果物体没有惯性,世界将……”为题写一篇富于想象力的作文.
（五）板书设计
牛顿第一定律
一、历史的足迹
亚里士多德 伽利略 笛卡儿 牛顿
二、牛顿第一定律
1.内容
2.含义
三、惯性
1.内容
2.惯性大小的量度：质量
PAGE
1牛顿第一定律
温岭市松门中学 胡人华
一、教学目标：
1、知识与技能
1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。
2.理解牛顿第一定律的内容及意思。
3.知道什么是惯性，会正确的解释有关惯性的现象。
2、过程与方法
1.观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系
2.通过实验加深对牛顿第一定律的理解
3．理解理想实验是科学研究的重要方法。
3、情感态度与价值观
1.通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。
2.感悟科学是人类进步的不竭动力
二、教学重点：
1.科学思想的建立过程
2.理解牛顿第一定律，知识惯性与质量的关系.
三、教学难点：
力和运动的关系，惯性和质量的关系
四、教学方法：讨论法、探究法、讲授法
五、教学器材：
教具准备：小车、小球、斜槽、木块、气垫导轨、滑块，乒乓球等.
知识准备：力的概念及力的作用效果.
七、教学过程：
新课导入：关于运动先人都充满的无限的遐想，从西游记中孙悟空的一个筋斗，到嫦娥奔月，寄托着先人无数的梦想，时至今日，(展示图片天宫一号和神舟八号)很多梦想逐渐被我们所实现，如何才能让神舟八号按照既定的路线完成和天宫一号的对接，这是一个非常复杂的过程，首先我们就要研究力和运动的关系。
新课展示
一、力和运动有什么关系呢？
1、亚里士多德
（1）古希腊哲学家亚里士多德的观点是什么，他凭什么得出观点的？
力是维持物体运动的原因； 观察和直觉。
（2）造成亚里士多德得出错误观点的原因是什么？
由于地面环境中重力和摩擦力的干扰。
【过渡引导】一边解说引导，一边用小车演示
其实，最先悟出这一原因的是17世纪意大利的物理学家伽利略。他观察到，在推力作用下运动的小车，撤去推力后，小车并不是立刻停止，而是运动了一段时间才停下来的。撤去推力，小车仍可以运动，这就说明：“力是维持运动的原因”这一观点，并不是力和运动的真正关系。为了找出力和运动的真正关系，伽利略巧妙的设计了一个实验，这个实验把他深邃的思想和超人的睿智体现的淋漓尽致，那么，这到底是一个什么样的实验呢？
2、伽利略的实验
（1）实验过程
（层层设问，步步深入，让学生经历伽利略的思考过程，体验理想实验的科学研究方法）
教师先演示伽利略对单摆的研究，从中让学生发现小球总想找到与它释放是等高的点。由此启发伽利略设计了一个斜面实验。
装置介绍：两个对接的粗糙斜面，中间用圆弧相连。
问：让小球从一个斜面的某一个高度静止释放，小球的运动情况如何？试描述出来。
问：小球为什么达不到原来的高度，而且最终又停下来呢？
问：设想斜面光滑，没有摩擦，小球的运动情况如何呢？。
问：如果减小第二个斜面的倾斜度，小球的运动情况如何？和前一次有什么异同呢
问：推想：如果持续减小第二个斜面的倾斜度，小球的运动情况如何呢？
问：当第二个斜面变成水平面时，小球的运动情况如何呢？
师生总结：小球在水平方向上不受力，仍可以运动，这就说明：运动并不需要力来维持。伽利略由此得出结论：力不是维持运动的原因。
继续演示气垫导轨的实验，分析得出在在阻力非常小的情况下物体接近于做匀速直线运动，但是即使是气垫导轨也有一定的阻力，所以在伽利略的那个年代就难度的更大了。
【过渡引导】
伽利略实验的整个过程，都是在假设斜面光滑没有摩擦的前提下进行的，而绝对光滑的斜面是不存在的，所以说伽利略的实验是一个理想实验。那么什么是理想实验呢？
（2）理想实验
在学生稍加讨论后，给出理想实验的概念。
理想实验是在思想中塑造的一种理想过程。它是以科学实验为基础，以科学事实为根据，突出主要因素，排除次要因素，运用逻辑推理，揭示物理世界的内在联系，发现物理规律。这是科学研究的重要方法。
阐述爱因斯坦对伽利略理想实验的评价。
【过渡引导】
在伽利略实验的基础上，法国科学家笛卡尔，对力和运动的关系做了进一步的推论。大屏幕上打出笛卡尔的观点，让学生来比较一下伽利略和笛卡尔的观点。
【过渡引导】
英国科学家牛顿做了进一步的补充、完善和总结，提出了牛顿第一定律。阐述一下牛顿说他是站在巨人的肩膀上，那么这些巨人有哪些？
二、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，直到外力迫使它改变运动状态为止。【思考与讨论】
比较、分析、讨论牛顿第一定律比笛卡尔的推论有哪些地方更完善了？
体现在以下四点：
①一个 —→ 一切： 体现出普遍性、共性;
②将保持 —→ 总保持： 体现出物体的固有性、特性;
③只研究了物体不受力的情况—→还研究了受外力的情况:说明了外力的作用;
④表述上，牛顿第一定律比笛卡尔的推论更明确，更简洁。
插入学生游戏，叫两个同学来运乒乓球，尽量保持乒乓球板水平。
问，在此过程有有何感受？
学生感受总结，在启动的时候球想保持原来的静止状态，结束的时候球也想保持他原来的运动状态，但我们想改变他的运动状态就需要力，让学生通过这个例子来体会牛顿第一定律的意义。
通过的分析，总结牛顿第一定律的意义。
①说明了物体不受力时的状态：匀速直线运动状态或静止状态。
②说明了力的作用：力是改变物体的运动状态的原因。
③揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性，因此，牛顿第一定律又叫做惯性定律。
【过渡引导】
那么什么是惯性呢？（根据牛顿第一定律得出惯性的定义。）
三、惯性
1、定义：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的特性。
2、说明：
①一切物体都有惯性，惯性是物体的固有属性。
(为更好的理解“一切”和“固有”，设计以下两个问题和一个视频)
问题：地球上的物体有惯性，太空中的物体有惯性吗？
问题：人行走时有惯性，静止时有惯性吗？
学生举例，教师总结。
【思考与讨论】
惯性是物体的固有属性，那么惯性和那些因素有关呢？
学生活动：吹乒乓球，事先准备好两个乒乓球，先交学生吹一个里面充满沙子的乒乓球，再叫学生吹一个里面没有沙子的乒乓球。
学生讨论：师生共同总结：质量不同的物体，保持原有运动状态的本领是不同的，质量越大，保持原有运动状态的本领越大，就说物体的惯性越大；相反，惯性越小。可见，物体的惯性是有大小的，并且质量是物体惯性大小的唯一量度。
②质量是物体惯性大小的唯一量度。
图片感受：日本的相扑运动和体操表演。
教师总结：通过亚里士多德和伽利略对力和运动关系的不同认识，通过对笛卡尔的推论和牛顿第一定律的比较分析，我们知道了，人类对事物或规律的认识，并不是一蹴而就，一步到位的，而是经历着一个步步深入。逐步完善的曲折的过程。
四、通过学生阅读和动画展示，让学生理解惯性系和非惯性系。
五、课堂小结(共22张PPT)
牛顿第一定律
授课：楚门中学 徐招茂
梦想与现实
腾云驾雾
魔法扫帚
“嫦娥”卫星发射步骤示意图
◆没有力，会有运动吗？
◆没有力，运动会改变吗？
◆没有力，会是什么运动？
力与运动的关系
研究从什么问题开始
-----生活经验
历史回顾
力是维持物体运动的原因
（公元前四世纪）
亚里士多德
物体的运动不需要力来维持
（公元1564~1642）
伽利略
运动与力的关系
气泵
导轨
滑块
-----生活经验
-----
历史回顾
力是维持物体运动的原因
（公元前四世纪）
亚里士多德
物体的运动不需要力来维持
（公元1564~1642）
伽利略
？
物体运动的原因
历史的足迹
伽利略的针和单摆实验
o1
o2
理想实验
+
合理推理
可靠实验
▲ 爱因斯坦的评价：
“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。”
--- 一种科学的研究方法
●方法：
◆谈谈你的体会
伽利略
（1564-1642 意大利）
如果不受阻力，物体将一直运动下去。
笛卡儿
(1596-1650 法国)
在不受外界任何影响下,物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。
◆没有力，会有运动吗？
◆没有力，运动会改变吗？
◆没有力，会是什么运动？
力与运动的关系
有
静止或匀速直线运动
不会改变
◆如有力，运动会怎样呢？
经典力学的第一部著作
划时代的巨著
牛顿（1687年）
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
（1643-1727）
牛顿
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。
力
（1643-1727）
牛顿
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。
惯性
牛顿第一定律
（1643-1727）
牛顿
V0=0
G
V=2m/s
G
V0
1
2
3
惯性的大小
相扑运动员
体操运动员
◆质量小，惯性小，运动状态易改变
◆质量大，惯性大，运动状态难改变
落水狗
“跳远”比赛
液体的惯性
惯性的利
碰撞实验
请系好安全带
事物的两面性
惯性的弊
跨越两千年的科学团队
亚里士多德
伽利略
牛顿
笛卡尔
科学探索的过程
历史的足迹
