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1、第一节 牛顿第一定律 设计要素设 计 内 容教学目标知识与技能1.理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持.2.理解牛顿第一定律,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的.3.理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度.过程与方法1.正确地认识力和运动的关系. 2.培养分析问题的能力,要能透过现象了解事物的本质,不能不加研究、分析而只凭经验,对物理问题决不能主观臆断.情感态度价值观1.培养科学研究问题的态度.2.利用生活中的例子来认识惯性.鼓励学生大胆发言,并学以致用.教材分析牛顿第一定律揭示了运动和力的关系,是牛顿物理学的基石,力学的第一原理,它破除了长达两千年以来亚里士多德的错
2、误,改变了人类的自然观和世界观,本身还包含着力、惯性和参考系的科学概念,是物理学理论的支柱和基石.在教学中,意在引导学生了解科学的发现和发展.本节课采用的理想实验法,在物理研究中具有十分重要的地位和作用. 本课程的教学设计,主要是让学生通过动手实验和利用贴近学生生活的实例,达到突破重难点的目的.教学分 析教学重点1.理解力和运动的关系.2.理解牛顿第一定律,知道惯性及应用惯性知识解决实际问题.教学难点难点力和运动的关系.解决办法讲解法,讨论法 实验法教学资源多媒体课件、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块等.5教学环节学习过程二次备课一、情境引入二、新课教学三、课堂训练
3、四、课堂小结情境导入历史的足迹。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?学生讨论,教师借机导入新课.推进新课 一、理想实验的魅力 自主探究 让学生利用桌子上的器材,自主设计实验,分别研究: 1.力推物动,力撤物停. 2.力撤物不停. 供选用器材:小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺等. 学生操作时,教师巡回指导学生完成以下操作: 1.桌子上铺毛巾,小车放在毛巾上,推它就动,不推就停; 2.将毛巾换成玻璃板,或直接用桌面,把小车在桌面或玻璃板上推一下,它运动一段时间才停下来. 学生操作结束后,教师可以让一个学生说一下他
4、的操作过程及看到的现象,由此可以得到结论. 结论:物体的运动不需要力来维持. 为了证明这个结论的正确性,再让学生举出一些其他的实例来说明.如:蹬一段时间自行车后停止蹬车,自行车还会滑行一段距离;在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离才停止运动;空中飞行的飞机制动后仍然还会向前滑翔;射出枪蹚的子弹等等. 既然物体的运动不需要力来维持,刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢?矛盾出现在哪里呢?下面用小球来做个对比实验. 实验探究 A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合,让小球从斜槽上自由滚下,标出小球在毛巾上滚动的距离; B.使斜槽下端直接与桌面吻合,让小球从斜槽上同一位置自由滚下,标出小球在桌面上滚动的
5、距离; C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合,让小球从斜槽上同一位置自由滚下,标出小球在玻璃上滚动的距离. 通过观察对比实验,让学生分析实验,总结实验: 接触面越光滑,小球滚动的距离越远. 结论:运动小球停下来的原因是受到摩擦力的作用. 为了引出伽利略的理想实验,教师可继续设疑:若接触面光滑无摩擦小球会怎样? 学生讨论、交流,大胆猜想.(充分发挥学生的想象空间,发散思维) 在学生讨论交流的基础上,结合实验进一步总结. 结论:物体的运动不需要力来维持.力撤物停的原因是因为摩擦力.若无摩擦力,运动物体会一直运动下去.最早发现这一问题的科学家是伽利略,他是怎样研究这个问题的呢? (教师补充)伽利略的理想
6、实验: A.对称斜面,无摩擦小球滚到等高. B.减小另一侧斜面倾角,小球从同一位置自由释放要滚到等高,滚动距离越远. C.把另一侧斜面放平,小球要到等高,就会一直滚下去. 根据这一现象伽利略得出了:运动的物体若不受力,物体将匀速运动下去. 为了验证这个理论的正确性,有条件的学校可以通过气垫导轨实验来验证一下: (介绍气垫导轨、光电门工作原理) 演示1:利用气垫导轨消除摩擦,让滑块在导轨上滑动,利用光电门测出滑块在不同位置的速度. 学生记录数据并比较,感受伽利略理论的正确性. 二、牛顿物理学的基石惯性定律 为了进一步加深对牛顿第一定律的理解,培养学生理解问题的能力,教师可继续设疑:既然牛顿第一定
7、律更完善,那么它从几个方面阐述了力和运动的关系? 让学生讨论交流并回答: 两个方面:不受力时,物体保持匀速直线运动状态或静止状态;受力时,力迫使它改变运动状态. 在学生回答基础上,进一步总结: 力不是维持物体运动状态的原因,力是改变物体运动状态的原因. 设疑:牛顿第一定律能否用实验来验证? 结论:不能,因为不受力作用的物体是不存在的. 受力但合力为零可看作不受力.在学生回答的基础上,作出肯定,并指出:牛顿第一定律虽然所描述的是一种理想化状态,但它却正确揭示了自然规律.演示:在小车上竖放一长条木块,让小车在光滑玻璃板上运动,前面固定一个物体,当车被物块挡住时,车上的木块向前倾倒,为什么? 引导学
8、生分析:木块随车一起运动,当车被挡住时,车停止运动,木块的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动,而上半部分由于要保持原来的运动状态,故向前倾倒.物体这种保持原来运动状态不变的性质叫惯性. 举例说明:木块立在静止的车上,忽然拉动小车,木块后倾. 人站在匀速行驶的车厢内竖直向上跳起,仍落回原地.总结:惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质. 从牛顿第一定律我们得知,一切物体都有保持它们原来的匀速直线运动或静止状态的性质,所以牛顿第一定律又叫惯性定律.试一试: 1.下列关于惯性的说法中,正确的是( ) A.人走路时没有惯性,被绊倒时有惯性 B.百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯
9、性,停下时就没有惯性了 C.物体没有受外力作用时有惯性,受外力作用后惯性被克服了 D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关 解析:惯性是物体的固有属性,与其内在因素即质量有关,与受力与否及运动状态无关.一切物体都有惯性,质量是物体惯性大小的量度,静止物体的惯性是保持静止,匀速运动的物体的惯性是保持其速度不变.当物体在外力作用下运动状态发生变化时,只要其质量不变,其惯性大小不发生变化. 答案:D 2.如图4-1-4所示,当你在平直路面上骑自行车时,是否觉得用力不停地蹬,车才会匀速前进,一旦不用力蹬,车子就会减速,甚至停下呢?这与牛顿第一定律矛盾吗?试解释之.图4-1-4 解答:对比用力蹬和不用力蹬两种情况,发现不蹬车时,车减速,运动状态改变,这是因为有阻力作用;而蹬车时,虽用力蹬车,但合外力为零,因此可以匀速前进,仍然符合牛顿第一定律.课堂小结 通过本节的学习,我们知道了: 1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究. 2.伽利略得到力和运动关系的研究方法. 3.牛顿第一定律的内容. 4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法.布置作业 1.教材; 2.建议作业。教学设计评价与反思