牛顿第一定律教学设计一、教学目标（一）知识与技能1认识牛顿第一定律。2认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。（二）过程与方法1通过实验，探究并确认阻力对物体运动的影响。2经历建立牛顿第一定律的科学推理过程。2能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性。（三）情感、态度与价值观1通过建立牛顿第一定律的科学推理过程学习科学思维方法。2通过惯性现象的认识，树立交通安全意识。3体会物理与生活的密切联系。二、教学重难点本节内容由 “阻力对物体运动的影响”“牛顿第一定律” “惯性” 三部分内容组成。 “阻力对物体运动的影响”是研究力与运动关系的重要实验，做好这个实验并在实验的基础上进行合理的猜想是得出牛顿第一定律的关键。运动和力是人们在生产和生活中经常接触到的物理现象。 早在两千多年前人们就开始研究运动和力的关系，直到伽利略和牛顿时代，这个问题才得以解决。 运动和力的关系问题不仅深化了人类对自然的认识，而且体现了科学研究的基本方法， 对人类思维发展产生了重要影响。牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，它指出了力与运动的关系，即力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。它是整个初、 高中物理课程的基础。要让学生完成对它的认识，最重要的是揭示建立牛顿第一定律的思维过程， 帮助学生突破思维障碍。牛顿第一定律说明了物体有惯性，一切物体都有保持原有运动状态不变的性质。惯性与生活联系紧密，人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。重点：探究阻力对物体运动的影响难点：建立牛顿第一定律的科学推理过程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页三、教学策略首先以水平方向只受阻力作用逐渐停下来的日常生活实际为基础引出两种对立的观点，进一步用亚里士多德和伽利略两个伟人来强化这种矛盾，从而激发学生的学习兴趣；以“探究阻力对物体运动的影响”为核心，在基本的实验事实的基础上，调动学生的积极性，引导学生积极思维， 进一步概括、 推理得出结论。 通过惯性实验展示运动物体由于惯性而表现出来的现象， 以突出惯性维持其原有运动状态的实质。最后应用所学习的惯性知识解决实际问题，使学生的能力得到进一步的提高。四、教学资源准备斜面、小车、毛巾、棉布、木板、惯性演示仪、多媒体、实物投影等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5 分钟）视频展示： 滑板车、 列车等运动的物体，停止施加动力，还会继续运动吗？为什么最终要停下来？教师简介古人对这样的问题的认识，亚里士多德认为：如果要使物体持续运动，就必须对它施加力的作用。伽利略则认为：物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停止下来，是因为受到摩擦阻力。你们同意谁的观点？学生针对问题积极思考讨论并说出自己的观点从生活中的实例引出两种对立的观点，激发学生的学习兴趣。新课教学（ 30分钟）一、阻力对物体运动的影响1提出问题：阻力对物体的运动有什么影响，如果物体不受阻力会怎么样？2制定计划与设计实验：引导学生思考：实验中要控制哪些条件保持不变？要改变哪些条件？要注意观察什么？设计实验记录表。3进行实验：让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，逐渐减小平面的粗糙程度，测量小车的运动距离。学生通过交流讨论，明确要研究阻力大小与物体运动的路程的关系，应该用控制变量的思想去设计实验。要让小车一开始进入水平面的速度相同。为此，要让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下。然后动手做实验，并在表格中填好数据。让学生经历科学探究过程，学习科学 研 究 方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页接触面小车受到阻力（填“大、较大 、 最小”）小车运动的 距 离（填 “短、较长、最长”）毛巾棉布木板4分析与论证：对数据比较分析能得到什么结论？实验结果表明： 小车受到的阻力越小， 它运动的距离越远。二、牛顿第一定律根据上面的实验结果思考：小车在比木板更光滑的水平面上运动时，能比在木板上前进更远吗？设想一下，如果小车运动时不受任何阻力，小车会永远运动下去吗？由于有前三次实验做基础，这种无限光滑的平面虽然没有，但是我们也有充分的理由认为小车将永远运动下去。这就是历史上伽利略所做过的实验和通过实验得到的结论。法国的科学家笛卡儿进一步补充了伽利略得出的结论，使人们的认识又深化了一步。 笛卡儿认为， 物体不受外力时，除了速度的大小不会改变，永远运动下去，也不会改变运动的方向。最后，英国的著名物理学家牛顿总结了前人研究的成果，建立了力和运动的关系的一条规律牛顿第一定律。怎样准确理解牛顿第一定律？指出：牛顿第一定律不是从实验中直接得出来的，但是它又有深厚的实验基础。它是在实验的基础上通过进一步的在实验的基础上， 让学生充分发挥想象力， 积极思考：小车运动时不受任何阻力，小车会永远运动下去。学生交流讨论明确：“一切”表明这条规律的普遍适用性， 没有例外， 不符合这条规律的物体是不存在的； “不受外力”是定律成立的条件， 这是一种理想情况， 它也包含物体在某一方向上不受外力的情况。 “总保持”指物体在不受外力时，只有保持静止或匀速直线运动两种可能， 要改变这种状态，物体必须受力的作用。物体不受外力作用时，原来运动的物体要保持匀速直线运动； 原来静止的物体要保持静止状态。这个规律说明了维持物体的匀速直线运动是不需要力的。 即：力不是维持通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的 思 维 习惯，敢于质疑，勇于创新。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页科学推理而得到的，由这个定律进一步得出的一切科学推论都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律早已成为大家公认的力学基本定律之一。物体运动的原因而是改变物体运动的原因。三、惯性牛顿第一定律告诉我们，任何物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。牛顿第一定律也叫惯性定律。按图 1 演示：图 1水杯装着水，轻木块放在杯口上，熟鸡蛋静止在木块上，迅速敲击木块。看到什么现象？鸡蛋为什么没有随木块飞出？回忆我们乘坐汽车的情景：当汽车突然启动时，我们的身体会有什么现象发生？为什么会发生这种现象？怎样预防？鼓励学生举例说明：生活中有哪些做法是利用了惯性和预防惯性造成的危害的。指出：自然界和生活中有很多与惯性有关的现象，了解人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。要会用惯性来解释这些的现象。解学生观察得出： 鸡蛋会落入杯中。通过交流得出：鸡蛋原来静止， 迅速敲击木块后， 由于惯性， 仍要保持静止的状态， 所以不会随木块飞出而是掉落到杯子里面去。学生回答： 向后仰。 乘客的上半身原来是静止的，公交车突然启动时，由于惯性上半身仍然要保持静止，但下半身已经随公交车向前运动了， 所以乘客会向后倒。 如果汽车突然启动时， 乘客能抓紧扶手，就会使整个身子一切向前运动，避免摔倒。洗衣机脱水的原理，拍打衣服上的灰尘， 抖落伞上的雨点，跳远前的助跑，感受身边的物理，从生活 走 向 物理，从物理走向社会，让学生应用知识指导实际的生产生活，以促进学生素质的全面提高。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页释这类问题时通常采用的步骤如下：（1）确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或同一个物体的哪一部分。（2）弄清要研究的物体（或物体的某一部分）原来处于什么运动状态（静止还是运动，向哪个方向运动）。（3）在突发情况下，物体（或物体的某一部分）由于惯性，仍要保持原来的运动状态（原来静止的仍保持静止；原来向前运动的仍向前运动）。高速公路上对汽车之间的车距有限制， 在一些拐弯较多的地方限制车速等。课堂小结（5 分钟）通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存在哪些问题？还有什么想探究的问题？学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结。促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。牛顿第一定律同步测试江苏丰县初级中学董慧玲一、选择题1（ 2014 年温州中考题）如图1 是小明自创的“大炮”示意图。当瓶内产生的气体增多时，瓶塞会水平向右冲出，若此时（）A立即沿竖直方向下落到地面B向上运动C水平向右作匀速直线运动D立即静止答案： C精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页解析： 根据牛顿第一运动定律，一切物体在没有受外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体则以原来的速度做匀速直线运动。2关于惯性，下列说法中正确的是（）A静止的物体才有惯性B做匀速直线运动的物体才有惯性C物体的运动方向改变时才有惯性D物体在任何情况下都有惯性答案： D解析： 由于惯性与物体是否运动无关，运动的物体有运动的惯性，静止的物体也有静止的惯性。与物体运动的方向是否改变无关，方向不改变时有惯性，改变时也有惯性。3（2014 年南充中考题）一杯水放在做直线运动的列车内的水平桌面上，如果水面情形如图 2 所示，则列车的运动状态一可能是（）A列车向左匀速运动B列车向右匀速运动C列车向左运动时突然刹车D列车向右运动时突然刹车答案： D解析： 以杯内的水为研究对象，如果列车匀速运动，则杯内的水随列车一起匀速运动，整杯水运动情况一致，水面就是平的。 列车向左运动突然刹车时，水由于惯性会继续向左运精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页动，会造成水面左端高，右端低。列车向右运动突然刹车时，水由于惯性会继续向右运动，会造成水面右端高，左端低。水面右端高，左端低，还可能是列车突然向左开动，或突然向左加速运动。4惯性现象是非常普遍的，下列事例中利用了惯性的是（）A小型客车驾驶员驾车行驶时必须使用安全带B投掷铅球时运动员要先把铅球甩几圈再抛出去C公路上行驶的汽车要按限速要求行驶D公交车上一般都安装有供站立者使用的拉手答案： B 解析： 驾驶员使用安全带，是为了预防在紧急刹车时，驾驶员因为惯性继续向前运动而造成伤害； 汽车在超速行驶时，往往会由于惯性导致刹车距离较长而造成交通事故，所以汽车有限速要求； 公交车突然加速或减速时，站立的乘客由于惯性会向后或向前倾倒，所以公交车上一般都安装有供站立者使用的拉手；运动员投掷铅球时，先把铅球甩几圈可以使铅球出手时有较大的速度，从而抛的更远，这是利用物体的惯性。5惯性在日常生活和生产中有利有弊，下面四种现象有弊的是（）A锤头松了，把锤柄在地面上撞击几下，锤头就紧紧的套在锤柄上B汽车刹车时，站在车内的人向前倾倒C往锅炉内添煤时，不用把铲子送进炉灶内，煤就随着铲子运动的方向进入灶内D拍打衣服可以去掉衣服上的尘土答案： B解析： “把锤头牢牢地固定在锤柄上”“往锅炉内添煤”，这是利用了物体的惯性，拍打衣服可以去掉衣服上的尘土是因为拍掉衣服时，衣服动了而尘土保持原来的静止状态，这也是利用了尘土的惯性，汽车刹车时， 站在车内的人由于惯性向前倾倒，有时会给人身带来危害，这反映了惯性有害的方面。6（2014 年浙江省舟山中考题）如图3 所示，铅球由a 处向右上方推出，在空中划出一道弧线后落到地面b 处。铅球在飞行过程中，不断改变的是（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页A惯性的大小B运动的方向C受到重力的大小D受到力的个数答案： B解析： 铅球在飞行过程中，只受重力，不再受到向前的推力。之所以能不断前进，是因为铅球具有惯性。惯性大小只与物体质量有关，所以惯性大小不会改变。受到重力的大小也只与物体质量有关，所以重力大小不会改变。飞行过程中，只受重力，所以受到力的个数不会改变。由于铅球推出后做曲线运动，所以运动方向不断改变。二、填空题7(2014 年呼和浩特中考题) 如图 4，给水平桌面上铺上粗糙不同的物体（毛巾、棉布、木板），让小车白斜面顶端从静止开始自由滑下。观察小车从同一高度滑下后，小车在表面速度减小的最慢；伽利略对类似实验进行分析，并进一步通过得出：如果表面绝对光滑，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。后来英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了揭示关系的牛顿第一定律。答案： 木板推理运动和力解析： 试题展示了人类正确认识力和运动关系的历程。“探究阻力对物体运动的影响”实验是研究力与运动关系的重要实验，在这个实验中我们观察到水平面越光滑，小车运动的距离越远。 伽利略在对类似实验进行分析基础上，进一步推理，如果表面绝对光滑，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。后来牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了著名的牛顿第一定律。 这里小车不受摩擦力作用的情况现实社会是不存在的，但是根据观察到的实精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页验现象， 做出小车不受摩擦力时运动的情况，这种推断完全是有依据的，推断的结果也被大量的事实证实。 根据实验的事实，对理想情况下的物理现象做出所有外力全部消失，瓶塞将理的推断，这就是物理中很重要的一种研究方法理想实验法。8(2014 年安徽省中考题) 小强在立定跳远起跳时，用力向后蹬地， 就能获得向前的力，这 是 因 为 物 体 间 力 的 作 用 是的 。 离 开 地 面 后 ， 由于，他在空中还能继续向前运动。答案： 相互惯性解析： 人用力向后蹬地，地就给人一个向前的力，这是因为力的作用是相互的。人在离开地面前是向前运动的，由于惯性，他在空中还能继续向前运动。9(2013 年郴州中考题) 交通法规定，乘坐汽车时，乘客必须系好安全带。这是主要防止汽车突然减速，乘客由于，身体向前倾倒而造成伤害。假如正在行驶的汽车所受的力全部消失，汽车将会处于状态。（选填“静止”“匀速运动”“加速运动”或“减速运动”）答案： 惯性匀速运动解析： 汽车突然减速，乘客由于惯性，仍具有向前运动的速度，系安全带能避免身体向前倾倒而造成伤害。根据牛顿第一运动定律，原来正在行驶的汽车所受的力全部消失，汽车将会保持原来的运动状态，做匀速直线运动。10一辆匀速运动的汽车，向右急转弯时，坐在汽车座位上的乘客会感到向_倒，这是因为乘客和汽车在未转弯时处于，汽车向右急转弯，乘客的脚和下半身随车向右转弯。而乘客的上半身由于，还保持原来的运动状态，所以乘客会感觉向倒。答案： 左匀速直线运动状态惯性左解析： 以乘客的上半身为研究对象，在转弯前，它跟汽车一起向前运动，汽车向右急转弯时， 由于惯性，它仍然要保持向前运动的状态。但乘客的下半身受到车和座位的作用，改变了运动方向，随车向右转弯，所以乘客会向左倒。三、问答和实验题11飞机在高空空投物品时，不能飞到目标正上方投放，而是要适当提前投放才能命中目标，这是为什么？答案： 物品原来随飞机一起向前运动，投放后由于惯性，会一边下落一边向前运动，所以要适当提前投放才能命中目标。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页解析： 物品在没有进行投放时，是跟随飞机一起运动的。当飞机开始进行投放时，物品离开飞机， 但是这时物品本身由于自身惯性还会向前运动一段距离，这取决于物品本身的质量还有飞机飞行的速度。所以， 在飞机进行空头前，都会有专门人员计算好相关数据。以便最大限度的使被空头的物品接近地面目标点！12在“探究运动和力的关系”实验中，让小车每次从斜面的同一高度处由静止滑下，滑到铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、 木板的平面上， 小车在不同的水平面上运动的距离如图 5 所示。问：（1）让小车每次从斜面的同一高度处由静止滑下的目的是什么？（2）通过分析可知： 平面越光滑，小车受到的阻力就越，小车前进的距离就越。（3）根据实验结果推理可得：若接触面完全光滑，即水平方向不受外力作用，轨道足够长，小车将一直做运动。可见，力不是使物体运动的原因，力是改变物体的原因。答案： （1）让小车进入水平面时有相同的速度（2）小长（3）匀速直线运动状态解析： （1）根据控制变量法，要比较小车在不同的水平面上运动的距离，必须让小车进入水平面时有相同的速度，这样必须使同一小车从同一斜面的同一高度滑下。（2）木板比棉布、毛巾光滑，小车受到的阻力就小，观察图中可知，小车前进的距离最远。（3）根据“平 面越光滑，小车运动的距离越远”可以推想，当平面绝对光滑时，即阻力为零时，小车将永远运动下去，做匀速直线运动。这时小车的运动状态不变。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页