牛顿定律教案

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1、第 1 页 共 6 页东山学校东山学校高中物理课堂教学教案高中物理课堂教学教案 2010 年年 12 月月 1 日日课课 题题4.1 牛顿第一定律牛顿第一定律课课 型型新授课（新授课（2 课时）课时）教教 学学 目目 标标知识与技能知识与技能 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义 3知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象 过程与方法过程与方法 1观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系 2通过实验加探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 情感态度与价值观情感态度与价值观 1通过伽利略和亚里士多德对

2、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教学重点、难教学重点、难点点教学重点教学重点1对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解2科学思想的建立过程 教学难点教学难点1力和运动的关系2惯性和质量的关系教教 学学 方方 法法 探究、讲授、讨论、练习探究、讲授、讨论、练习教教 学学 手手 段段教具准备 多媒体课件、斜槽、小球、鸡蛋、水杯、果冻、纸片等。第 2 页 共 6 页教教 学学 活活 动动新课导入新课导入图片展示，2010.11.18 珠海航展中国歼十战机表演，我们前面学习了物体 做怎么的运动，知道歼十在起飞的时候做加速运动，但是并不知道为什么他会做加 速

3、运动。要讨论这个问题就要讨论物体的运动与力的关系。我们把研究运动与力的 关系的研究叫做动力学。正是动力学使得我们可以将飞船和卫星送上太空 ，使得我 们可以实现“嫦娥奔月” 。那运动与力的关系究竟是怎样的呢 ？18 世纪最伟大的诗 人蒲柏曾经说过：“自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说， 让牛顿去吧！于是 一切都被照亮了！” 牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力 和运动的关系，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础。我们今天将一起来 探秘牛顿第一定律的提出过程。今天呢我们把几位伟大的科学家请到了我们课堂上， 首先邀请亚里士多德先生。一、一、理想实验的魅力理想实验的魅力亚里士多

4、德：关于力和物体运动的关系这个问题，是有一个很显然的结论的， 在我们日常生活中，我用力推，就可能推动一个物体，我放手不推，他就停下来了。 只有我施加了力，物体才会运动，我不施加力，物体就会停下来。因此物体的运动 必须要靠力来维持，即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。亚里士多德的观点维持了近两千年，原因有二：一是亚里士多德的结论符合我 们的日常生活所见，二是亚里士多德是当时百科全书式的科学家，他的成就不容忽 视。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！ 正如哈佛校训所言，伽利略对亚里士多德的观点提出了否认。伽利略

5、：亚里士多德先生，我承认您在各个领域的成就，但是毕竟现在不同于 你以前的时代，您的观点来源于经验，但是要知道经验是会骗人的，您对于自由落 体现象的研究就是一个典型例子。今天晚辈不才，又要指出您老的错误了！亚里士多德：哦，我又错了？可是我的推断完全符合大家的日常体验啊？伽利略：这点没错，但是您忽略这么一个现象，那就是在我们撤去力的作用时， 在水平面上运动的物体所以会停下来并不是因为不受力，而是因为受到摩擦阻力的 缘故。如果没有摩擦阻力的作用，物体将永远的运动下去。亚里士多德：哦？怎么这么肯定？伽利略：我们可以做这样一个实验，让一个小球从沿斜面从静止开始向下运动， 小球将冲上另外一个斜面，如果没有

6、摩擦，小球将上升到原来的高度。减小第二个 斜面的倾角，小球仍然可以到达同一个高度，但这时他要运动的远一些。继续减小 第二个斜面的倾角，小球就会运动的更远，如果我们把斜面放到水平，很显然小球 永远运动下去，到无限远处，但这个时候它并没有受到力的作用，可见力并不是维 持物体运动的原因。学学 生生 活活 动动第 3 页 共 6 页亚里士多德：好吧，我承认你把我忽悠了，无话可说。 亚里士多德被伽利略忽悠了，我们可不能够，他的实验成立吗？我们来验证一 下，这里是两个相对的斜面，我们来具体的验证下伽利略的实验是否是正确的。 好通过实验我们已经对于伽利略的观点深信不疑了，那么笛卡尔先生呢也赞同 我们的观点。

7、我们看看笛卡尔先生如何说。 笛卡尔：亚里士多德先生，伽利略先生所说并没有错。很显然，根据伽利略先 生伟大的猜想，我们可以知道如果运动中的物体没有受到力的作用，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。我个人认为，这应 该成为一个原理，应该是人类整个自然观的原理。笛卡尔和伽利略都提出了类似的原理，但是并没系统的指出力与运动之间的联 系，直到经过一代科学家之后，我们伟大的牛顿出现了，他提出了牛顿第一定律。 牛顿：我很感谢各位前辈对力与运动的关系的研究所做出的贡献，根据各位的 观点，我认为一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的 力外力迫使它改变这种

8、状态。那么从牛顿的观点中我们可以解读出如下两点：第一，力并不是维持物体运动 的原因；第二，力其实是改变物体运动状态的原因。 二、牛顿物理学的基石二、牛顿物理学的基石牛顿第一定律牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状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 态为止态为止 既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系? 组织学生进行讨论 生：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 师：什么叫运动状态的改变? 生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变 师：

9、牛顿第一定律可不可以用实验来验证?什么时候可以看作不受力并举例说 明 生：不能因为不受力作用的物体是不存在的当物体受力但所受合力为零时 可以看作物体不受力比如：冰面上滑动的冰块、冰壶球 师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性； 所以牛顿第一定律又叫做惯性定律 三、惯性与质量三、惯性与质量 师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性。 那么惯性与什么有关系呢？我们再研究这个问题之前先做一个小游戏。 游戏规则：请两位同学上台来配合实验，一个男生一个女生，男生女生每人一 个小球，要求吹动小球，小球内做手脚，一个塑料球，一个铁球，要男生吹铁球， 女生

10、吹塑料球，发现男生吹不动，女生却吹动了。 师：为何男生反而不如女生力气大？女生可以吹动小球，而男生却吹不动？ 生：可能两个小球不同！ 师：好的，那你来检查一下是不是小球有问题？ 生：男生吹的小球重一些，女生吹得小球要轻一些。 师：的确，老师在小球上做了手脚，男生吹的是铁球，女生吹得是塑料球。那 我们现在从惯性的大小角度来分析一下，两个小球惯性那一个要大一些？我们怎么 来判断惯性大小？第 4 页 共 6 页生：看物体保持匀速直线运动状态或者静止状态的能力，因为钢球不容易吹动， 即他保持原来运动状态的能力强或者说抵抗运动状态改变的能力强，所以钢球球惯 性要大一些；同理，塑料小球惯性要小一些。 师：

11、那么我们现在可以做一个总结，质量大的物体惯性要大一些，质量小的惯 性要小一些，也就是物体的惯性与质量有关。其实我们在日常的体验中也可以得出 这样的结论，两个同学同时跑向你，一个很瘦，一个很壮，你选择与哪个相撞？ 生：瘦的同学。 师：再想下，我们推动一辆汽车容易还是自行车容易？ 生：自行车。 师：其实这些事例都可以说明质量是物体惯性大小的量度。其实质量是惯性大 小的唯一量度。在初中我们就知道了质量，那现在我们就明白了质量是用来量度什 么的物理量。质量单位是千克，到现在我们再研究物理量的时候需要看它是标量还 是矢量，那么利用我们已有的知道来分析一下，质量是标量还是矢量呢？ 生：标量，有大小没方向。

12、 回顾矢量判定原则，可以运用平行四边形定则来求解。 师：简述惯性定律和惯性的区别和联系 生：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律惯性是物体的固有属 性，一切物体都有惯性 师：讨论、总结一下惯性的特点 学生进行讨论后总结 生：一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；惯性是物体的固有性质；物 体的惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变；质量 越小，惯性越小，运动状态越容易改变；惯性的大小只与质量有关，与其他因素无 关师：现在我们就知道了惯性为何已经如何量度惯性，那么接下来我们来考考大 家对于惯性的理解。回到我们刚刚的两个小球，如果不允许你从质量大小角度来分 析哪个是

13、铁球，你还有什么方法来判断？ 生：磁铁。 师：的确是好办法，但是有没有同学可以利用我们今天所学的惯性知识来判断？生：两个小球互相碰撞，看哪个更容易发生运动状态的改变。 师：好的，老师这里还有两个相同的东西，两颗鸡蛋，我找一个同学来跟老师 做一个比试，看谁可以把鸡蛋转动的更加快。 （自己转熟鸡蛋，学生转生鸡蛋。 ）发 现熟鸡蛋快。做另外一个比试，转动鸡蛋后让鸡蛋停止，松手后发现熟鸡蛋不动， 生鸡蛋动。 结果很显然老师要更胜一筹，原因何在？请同学们分析。 生：两鸡蛋生熟不同哦。 师：同学们猜想正确，那哪一个是生鸡蛋呢？现场验证。解释第一种现象的原 因， 熟鸡蛋一体，内里和外壳一起运动。生鸡蛋蛋壳与

14、蛋清蛋黄分离，蛋壳转动，蛋清 蛋黄由于惯性仍旧保持静止，阻碍蛋壳的转动。那么请大家来讨论下第二种现象产 生的原因。原理相同，熟鸡蛋内外一体，一停俱停，生鸡蛋蛋壳停下，蛋清蛋黄由于惯性第 5 页 共 6 页依旧在运动，带动蛋壳一起运动。小结小结 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：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到 外力迫使它改变这种状态为止 (4)惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法作作 业业教材第 71 页问题与练习第 3 第 4 题板板 书书 设设 计计第 6 页 共 6 页教教 学学 后后 记记