必修一牛顿第一定律教案
教学目标
(一) 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;理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。
3. 理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度;会用惯性解释一些现象。
(二) 过程与方法
4. 观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系
5. 通过实验加深对牛顿第一定律的理解
6. 理解理想实验是科学研究的重要方法
(三) 情感态度与价值观
7. 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
8. 感悟科学是人类进步的不竭动力
教学重点
1. 理解力和运动的关系
2. 对牛顿第一定律和惯性的正确理解 3. 理想实验
教学难点
1. 力和运动的关系
2. 惯性和质量的关系
教学过程
引入：
师：同学们，在前面的学习中我们学习了怎样描述物体的运动，知道了物体的一些运动
规律，但同学们有没有想过：同一个物体不同的情况下可以做出不同的运动，究竟是什么决定了物体的运动情况?要讨论这个问题，就要研究运动与力的关系。所以，从今天开始，我们就一起来探究运动与力的关系。
一、据生活现象思考探究
师：现在请同学们结合日常生活经验，分组探讨一下运动和力是怎样的一种关系，并试
着回答以下一些问题。
1、物体的运动需要力来维持吗?是不是有力物体就能运动，没力物体就静止。 给物体一初速度，物体在不同平面上滑动，体会物体运动不需要力来维持。 2、物体的运动方向跟力的方向一样吗? 以抛粉笔为例
3、物体的运动仅由力决定吗? 抛粉笔为例
4、物体什么情况下做直线运动?什么情况下做曲线运动? 以抛粉笔为例
5、物体做直线运动时，什么情况下加速?什么情况下减速? 以抛粉笔为例。
【牢记】：物体的运动不需要力来维持，没有时物体也能运动：匀速直线运动;运动方向与力的方向无必然联系;当速度与力同一直线时，物体做直线运动;速度与力不在同一直线时，曲线运动;同一直线时，力与速度同向，加速;力与速度反向，减速。
要让学生明白：物体此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力决定的，此刻的速度及此刻的受力决定下一刻的速度。(比方：今天的结果是前面的表现决定的，要想今后的结果能改变，必须从现在开始。)
二、历史上人类对运动与力的关系的认识
师：爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力，比做福尔摩斯侦探小说中警员破案的过程。在侦探故事中，有时候明显可见的线索却把人们引到错误的判断上去，也就是说光凭经验来做判断是靠不住的。
师：长期以来，在研究物体运动原因的过程中，人们的经验是：要使一个物体运动，必须推它或拉它。因此，人们直觉地认为，物体的运动是与推拉等行为相联系的，当不再推、拉的时候，原来的运动便停止下来。根据这类经验，亚里士多德得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动;没有力的作用，物体便要停止在某个地方。我想不仅是亚里士多德这样想，就是在现在，很多人还是这样想的，因为它与我们的现实生活经验相一致。但这却是个错误的结论。是由明显可见的线索引出的错误判断，而且这个错误结论竟维持了近两千年。直到三百多年前，伽俐略创造了有效的“侦察”方法，发现了正确的线索，揭示现象的本质，成为物理学中的福尔摩斯。
师：伽俐略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度越来越大;向上滚动时，速度越来越小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，速度应该不增不减。实际上他发现，球越来越慢，最后停下来。伽俐略认为，这是由于摩擦阻力的原因，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便会滚动得越远。于是他推断：若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。
师：伽俐略为了说明他的思想，设计了一个实验(伽俐略斜面实验)：让一个小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将升到原来高度。减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然达到同样高度，但这一次为了达到同样高度，比第一次滚得远些。继续减小第二个斜面的倾角，小球达到同一高度时将会滚得更远。于是他问道：若将后一个斜面放平，球会滚动多远?结论显然是，球将永远滚动下去。这就是说物体的运动不需要力来维持，没有力物体也可以运动(比如在光滑水平上，只要给物体个初速度，物体将以这个速度永远运动下去)，而力恰好是改变物体运动状态(运动速度)的原因，比如物体加速和减速时都需要受到力的作用。当然我们不能消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长，所以这个实验是“理想实验”
带领学生观察动画及视频文件，先看理论动画，再看演示实验。
注意：理想实验不是空想实验，它是可靠实验事实加上理论推导。
师：与伽俐略同时代的法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点。明确指出：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然的基础。
三、牛顿第一定律
牛顿物理学的基石———惯性定律
伽俐略和笛卡尔的正确结论在隔了一代人以后，由牛顿总结成动力学的一条基本定律： 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
注意：学习物理的过程中大家已经对亚里士多德这个名字很熟悉了，并且每次提到的都是他的错误观点，好像成了反面教材，这里我要向大家说明一下：亚里士多德是个非常伟大的人。恩格斯称亚里士多德是最博学的人，亚里士多德的研究涉及生物、天文、气象、数学和物理等，成果十分丰富，是西方文化的奠基人。他追求以世界的本来面目来说明各种自然现象，比如说：他认为天上的运动应该是完美的匀速圆周运动、地上的物体都应该是静止的。他认为物体的运动需要力来维持，是与大量的“事实”相一致的。他一直追求真理，只不过因为当时研究物理总是靠直觉和思维来进行。因此，他的这一错误观点影响了人们两千多年。
伽利略实在是一个伟大的科学家，他第一个意识到了摩擦力——一个本质至今还没有被认识清楚的问题。有了这一点，加上他又具有丰富、发散而有严谨的科学思维能力，设计出其理想实验就显得比较自然了。我们认为理想实验首要的意义在于它摒弃了那种单纯依靠思辩来研究物理的行为方式，而确立了实验在物理研究中的基本地位。从物理史实上可以发现，这时伽利略认为的地面上的物体除静止外的另一本来面目是匀速圆周运动(而不是匀速直线运动)，伽利略是一个伟大的科学家，在物理史上有着不可取代的地位，是因为他第一次确立了物理实验在物理研究中的重要性，研究物理不再是单纯地靠直觉和思维。是笛卡尔第一个明确指出：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或匀速直线运动状态。这确实是人类思想认识上的一次飞跃。因此，笛卡尔认为上述论断应该作为一个原理加以确立，且是人类整个自然观的基础是十分合理的。笛卡尔当时还指出：在太空环境中可以实现物体不受外力的作用，这时物体的运动就满足理想实验的条件(解放了人们的思想，拓宽了看问题的视野)。
牛顿所做的工作不仅是进行了总结，更是从物理上赋予了明确的内涵，这其中包括惯性和力作为科学概念地提出，以及惯性参考系等，同时明确了力和物体运动及其变化之间的直接因果关系。
【牢记】：
1、运动并不需要力来维持，因而力并不是使物体运动的原因;只有当物体的运动状态发生改变的时候，才需要力，所以力是改变物体运动状态的原因
2、不受力的物体是不存在的，所以牛顿第一定律是理想定律，不能用实验来验证。 3、物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质称惯性。所以牛顿第一定律又称惯性定律。
师：生活中许许多多的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。例如冰壶。冰壶在冰面运
动时受到的阻力较小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变直到它再一次受到杆的打击或碰到障碍物，才改变这种状态。 观看牛顿第一定律演示实验 四、惯性
带领学生观看多媒体文件。
生活中的例子：将斧头和木把往下敲。木把受到敲击突然停止了。斧头由于惯性要保持原来的运动状态，继续向下运动，使斧头和木把套紧。
1、问：什么样的物体具有惯性?物体什么时候具有惯性?
答：一切物体均具有惯性。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。
物体任何时候都有惯性，惯性是一种固有性质(转载 于:wWw.DyHzdl.cn : 必修一牛顿第一定律教案)。 2、惯性可以被克服吗?
答：惯性是物体的固有属性，不是力，不能避免或克服。 3、速度可以突变吗?
答：当有外力作用迫使物体改变运动状态时，物体的运动状态会在原有的基础上发生变化，惯性的大小就表现为物体运动状态改变的难易程度。正因为物体的运动状态是在原有的基础上一点点变化的，所以速度是不能突变的。
4、物体的惯性大小由什么决定呢?与速度有关吗? 答：惯性的大小仅由质量决定。
这里有一个易错点：很多同学认为速度大，惯性大;速度小，惯性小。原因是他们把“运动状态改变的难易程度理”理解为“物体从运动到静止的难易程度”。
分析：正是因为有外力的作用才使得物体的运动状态发生改变，所以要比较两个物体运动状态改变的难易程度，最起码要给它们相同的外力作用，才好进行比较。(不恰当的比方：想看两个人一天谁挣的钱多，最起码要给他们相同的本钱)
要比较速度变化的难易程度其实就是比较物体的加速度，加速度反映了相同时间内物体速度变化的大小关系，而在相同的外力作用的情况下，物体的加速度大小是仅仅是由质量决定的。所以惯性仅仅由质量决定。(a大，速度变化容易;a小，速度变化难)
惯性的大小仅由质量决定
教学目标
1. 了解物理学史上人们对力与运动关系的认知历程。
2. 初步了解理想化实验方法，知道理想化实验方法的意义和局限。
3. 理解惯性的概念，会用惯性解析生活中的与惯性相关的现象。
4. 在了解人们对力与运动关系认知历程的过程中，体会理想化实验、数学与物理学的关系。
教学重难点
教学重点
物理学史上人们对力与运动关系的认知历程、牛顿第一定律、惯性
教学难点
牛顿第一定律、惯性
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师设问：在初中，我们学过了牛顿第一定律，请大家回顾一下它的内容。
学生活动：学生思考老师所提问题，集体回答老师所提问题。
教师口述：我们今天就来细致地分析牛顿第一定律和它的得出过程、及惯性。
讲授新课
一、理想实验的魅力
教师活动：讲解亚里士多德关于力与运动关系的观点。
两千多年前，古希腊思想家、哲学家亚里士多德断言：要使一个静止的物体运动起来，就必须对它用力;用力使物体运动起来后，停止用力，物体归于静止。于是，他声称“运动者皆被推动。”“当推一个物体的力不再推它时，原来运动的物体便归于静止。”
教师活动：讲解伽利略对力与运动关系的认识。
伽利略认为，将人们引入歧途的是摩擦，而物体在通常情况下运动时，摩擦又是难以避免的。
伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大;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。然而，实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也会越滚越慢，最后停了下来。伽利略认为这是摩擦作用的结果。若没有摩擦，球将永远运动下去。
为了阐明自己的观点，伽利略设计了如图所示的实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。这说明，力不是维持物体运动的原因。
教师活动：讲解理想化实验。
阻力不可能完全消除，第二个斜面也不可能做得无限长，所以，伽利略的实验是一个“理想实验”。
首先，“理想实验”是以实践为基础的。所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，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。其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。
在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用。作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。
“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。
教师活动：评论伽利略对力与运动关系的认识。
伽利略的力是改变物体运动状态的原因，将动力学的研究引入正确的方向。不过伽利略还不能想象不受重力作用的物体将如何运动。正是为了避免重力对物体运动的影响，伽利略才将研究对象放在水平面上。这样使它的结论有很大的局限性。
教师活动：讲解笛卡尔对力与运动关系的认识。
笛卡尔认为所有的物体都有保持原来的方式和状态的趋势。为了能够确定自然事物的发生过程。笛卡尔认为还需要给出相应的二级定律。
第一条定律说，“如果没有外界的作用，任何物质粒子的状态(包括它的大小形状、位置和运动)不会有任何变化。”
第二条定律说，“如果物体处在运动之中，那么如无其他作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既不停定来也不偏离原来的方向。”
教师活动：请你笛卡尔对力与运动关系的认识。
表面上看，笛卡尔的第二条定律是惯性定律的准确描述。但笛卡尔没有提出力的概念，他认识物体的之间的相互作用只有通过直接的接触才能发生。
二、牛顿第一定律
教师活动：讲解牛顿第一定律。
在伽利略和笛卡尔工作的基础上，在隔了一代人以后，英国科学家牛顿提出了动力学的一条基本定律：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。这就是牛顿第一定律。物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。
教师活动：讲解牛顿第一定律的意义。
(1)力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。
(2)保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性称为惯性。惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物体都具有惯性。
三、惯性与质量
教师活动：讲解惯性与质量的关系。
教师口述：从生活中我们可以知道，满载货物的大卡车与小汽车相比，更不容易停下来。不同质量的物体，惯性的大小是不一样的。也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大。描述物体惯性的物理量是它的质量。
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，符号为kg。
典题剖析
例1 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )
A.如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B.如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
答案：A
解析：根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与O点等高的位置，而B、C、D三个选项，从题目不能直接得出，所以选项A正确。
例2伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图a、b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是( )
A.图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图a中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易
C.图b中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成
D.图b的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
答案：B
解析：伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明，如果速度与时间成正比，那么位移与时间的二次方就成正比。由于当时用滴水法计时，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，运动相同位移所用时间长得多，所以容易测量.伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，得出了正确结论，故A错误，B正确;完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的，故C错误;伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持的结论，故D错误。
必修一牛顿第一定律教案教学目标
一、知识目标
1.理解牛顿第一定律和惯性的概念。
2.知道牛顿第一定律的建立过程。
3.正确理解力和物体运动的关系。
二、能力目标
培养学生的观察能力、思维能力及应用定律解决实际问题的能力。
三、德育目标
使学生学会从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和研究方法。
教学重点
牛顿第一运动定律、惯性
教学难点
对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解
教学方法
实验法、阅读法、归纳法
教学用具
投影仪、投影片、小车、木块、气垫导轨滑块
课时安排
1课时
教学过程
一、导入新课
在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态提出问题：怎样才能让小车运动起来呢?(学生答：要用力去推它)师讲：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢?本节课我们就来探究这个问题。
二、新课教学
(一)用投影片出示本节课的学习目标：
1.知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。
2.理解牛顿第一定律的内容和意义。
3.知道伽利略和亚里斯多德对力和运动的关系的不同认识，并了解伽利略的理想实验及其主要推理过程和结论。知道理想实验是科学研究的重要方法。
(二)学习目标完成过程： 1.历史的回顾：
①讲：远在两千多年以前，人们已经提出了运动和力的关系问题，可是直到伽利略时代才对这个问题给出了正确的答案。下边请同学们阅读课文有关内容，并回答下列问题。 ②用复合投影片概括历史上几位代表人物关于力和运动关系的看法。
用心 爱心 专心
亚里士多德认为：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。
伽利略认为：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。 笛卡儿认为：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，也不会改变原来的方向。 ③请同学们叙述伽利略的理想实验：
让小球从一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。
师总结：伽利略在可靠的实验基础上，推论说：如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定速度继续运动下去。
④学生总结伽利略的研究方法，以可靠的事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，解释自然规律。
⑤用气垫导轨近似地验证上述结论： 把滑块放在一个水平气垫导轨上，使滑块和导轨之间形成气层，物体沿这种导轨运动时受到的阻力很小，推动一下物体，可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动。 2.牛顿第一定律：
1)师讲：伽利略和笛卡尔对物体的运动做了准确的描述，但是没有指明原因是什么，牛顿在前人研究的基础上，结合自己的研究，系统地总结了力学知识，提出了三条运动定律： (2)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态为止。 (3)讲解什么是惯性：
物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性，所以牛顿第一定律又叫惯性定律。
(4)惯性定律和惯性的区别和联系：
a：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律。 b：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。
3.巩固训练：(用投影片出示)
(1)一切物体总保持 状态或 状态，直到有 迫使它改变这种状态为止。 (2)物体保持 的性质叫做惯性，惯性是物体的 ，与物体的运动情况或受力情况 。
(3)伽利略的理想实验说明了 。 4.运用牛顿第一定律解释现象：
(1)演示：在小车上放一方木块，使它们静止在水平桌面上，然后，突然给小车一个推力，观察到木块会向后倾倒。
(2)引导学生对实验现象进行解析：
a：施加推力前，小车和木块处于什么状态?(静止) b：当给小车施加推力后，分析小车和木块会发生什么变化?——当给小车施加推力后，木块的下部由于摩擦力作用随车前行，而木块的上部由于惯性，仍将保持原来的静止状态，所以会向后倾倒)
(3)巩固训练(用投影片出示)
a：汽车突然开动的时候，乘客会向后倾倒，为什么? b：汽车突然停止的时候，乘客会向前倾倒，为什么?
用心 爱心 专心
本节课我们主要学习了以下几个问题：
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。
三、布置作业：
1.阅读本节课文;
2.课本练习
四、板书设计：
1.伽利略的研究方法——理想实验研究法
2. 牛顿第一定律
【必修一牛顿第一定律教案】