《牛顿第一定律》教案

《牛顿第一定律》教案教学重点对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。科学思想的建立过程。教学难点力和运动的关系。惯性和质量的关系。学习方法自主，合作，探究教学过程主体内容学生活动设计意图情景导入演示实验：将一张纸剪成三截，但未完全剪断。思考1：如果快速用力撕两边，纸会断成几截？如果在中间的纸下面夹一个夹子，然后快速撕两边。思考2：纸会断成几截？思考。吸引学生兴趣。【引言】历史上有两位科学家提出了力和运动两种不同的看法。【演示实验】静止在水平面上的小车，用力去推，小车运动一段位移后停止。【问题1】通过观察该实验，发现了什么？——有力的作用，小车运动起来，但是力撤去后，小车还运动了一段距离。【问题2】小车最后为什么停下来？——受到了摩擦力影响。【总结】亚里士多德也认为力是使物体运动的原因，但是他认为小车停下来是由于没有力的作用。伽利略对此提出质疑，他认为运动的物体之所以会停下来是因为受到摩擦力的阻碍作用。思考：如果减小摩擦力小车怎么运动？视频播放：气垫导轨实验。【问题1】摩擦力可以忽略之后，小车运动更近还是更远？——更远。【问题2】那小车最后为什么停下来？——空气阻力。思考：如果没有空气阻力，水平面上运动物体怎么运动？根据实验思考并回答。通过演示实验让学生自己探索并得出结论。一、伽利略理想实验【实验演示1】伽利略针和单摆实验：改变针的位置，小球总能运动到同一高度。思考：如果把细线换成斜面，是否有同一结果。【实验演示2】伽利略斜面实验：【问题1】在斜面的一端释放小球，观察小球上升的位置，如果去掉布条，小球上升的位置有什么变化？——小球上升得更高了。【问题2】如果没有阻力小球会上升到哪里？——上升到同一高度。【问题3】若将轨道的倾角减小，小球将上升到哪个位置？路程增大还是减小？如果没有摩擦呢？——小球上升到接近同一高度，路程增大，如果没有摩擦将上升到同一高度。【问题3】如果轨道倾角为0呢？——小球再也达不到原来的高度，阻力为0，将会一直运动下去【小结】如果没有阻力的影响，在水平面上运动的物体会一直运动下去。理想实验是科学研究的重要方法，突出了实物的本质，能达到现实科学实验无法达到的极简化和纯化程度。它不仅可以充分发挥理想思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平。同时伽利略实验推理的方法成为了物理学的重要研究方法，伽利略的发现和推理方法标志着物理学的真正开端。仔细观察演示实验，体会前人的思维过程。学生思考分析。通过演示实验让科学探索，逐层得出结论，培养学生物理思维能力和科学研究的态度。二、基石——牛顿第一定律【引言】伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力的关系是什么，笛卡尔在伽利略的基础上加以补充和完善。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，于1687年发表他的著作——《自然哲学的数学原理》，奠定了经典力学的基础，其中，牛顿第一定律的内容是：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。【问题1】什么叫做运动状态的改变？——速度大小和方向的改变称之为运动状态的改变。小结：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。牛顿第一定律又叫做惯性定律。力是使物体运动状态发生变化的原因。【问题2】惯性有什么优点？——锤子松了之后敲击利用惯性使其卡紧。【视频播放1】小动物利用惯性甩水。【视频播放2】不系安全带紧急刹车将带来什么后果。如果不系安全带，在汽车刹车时人由于惯性向前冲，安全气囊给其一个反向作用力后，人向后上方运动，由于没有安全带向下拉的力，直接撞上上面的玻璃。学生讨论。结合生活实际，体会物理和实际生活息息相关。三、惯性与质量【问题1】惯性和速度有关吗？如果有关，速度越大，惯性怎么变？速度为0呢？——如果有关，速度越大，惯性越大，速度为0，惯性为0，与实际不符。因此惯性和速度无关。【问题2】为什么相扑运动员和体操运动员体型明显不同？——相扑运动员质量大，运动状态不容易改变。体操运动员需要灵活改变运动状态，因此一般体重比较轻。【小结】质量是惯性大小的唯一量度。【实验演示解释】开头撕纸带实验，加上夹子后断成三截是由于中间纸带质量变大，维持原来静止的本领更强。【实验演示】如果是剪成两截的上大下窄的纸带，用一只手如何撕下？学生思考，总结惯性和质量的关系。学生实验。进一步理解质量和惯性的关系。进一步加深学生对牛顿第一定律的理解，培养学生独立思考的能力。【课堂回顾】回顾历史长河中的科学家。【课堂小结】通过本节的学习，我们知道了：物理规律的确立过程；伽利略得到力和运动关系的研究方法。牛顿第一定律的内容。质量和惯性的关系。学生回顾思考总结。加深理解。课后篇巩固提升合格考达标练1.(安徽合肥一六八中学高一期末)关于力与物体的运动之间的关系,下列说法正确的是()A.不受外力作用的物体其运动状态不会发生变化,是因为物体具有惯性,且物体运动速度越大其惯性越大B.在地面上滑行的物体之所以能停下来,是因为没有力来维持它的运动C.牛顿第一定律说明了,运动状态发生变化的物体,必然受到力的作用D.作用在物体上的力消失以后,物体运动的速度会不断减小解析不受外力作用的物体其运动状态不会发生变化,是因为物体具有惯性,但物体惯性的大小只与物体质量有关,与物体运动速度无关,故A错误;在地面上滑行的物体之所以能停下来,是因为受到摩擦力的缘故,故B错误;根据牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因,故C正确;作用在物体上的力消失以后,根据牛顿第一定律可知,物体将保持当前的运动状态,运动速度不变,故D错误。答案C2.(山西长治高一月考)为最大限度减少交通事故造成的伤亡,公安部门开展了“一盔一带”安全守护行动,对驾乘摩托车不戴头盔、驾乘车辆不按规定使用安全带的交通违法行为进行严格管理。下列说法正确的是()A.安全带可有效减小驾乘人员的惯性,避免严重交通事故伤害B.汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,惯性越大C.摩托车转弯时要控制适当的速度和角度,也就是调控人和车的惯性D.超载运行的大货车不容易停下来是因为其质量大、惯性大解析安全带可有效减小驾乘人员因为惯性造成的交通事故伤害,但不是减小惯性,A错误;惯性只与质量有关,与速度无关,B错误;惯性的大小只与物体的质量有关,车手可以调整人和车运动速度的大小和方向,但不能调控惯性大小,C错误;超载运行的大货车不容易停下来是因为其质量大,所以惯性大,D正确。答案D3.如图所示,小华坐在一列正在向前行驶的火车车厢里,突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,假设桌面是光滑的,则下列说法错误的是()A.小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动B.小球所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变C.火车一定是在向前加速D.以火车为参考系,此时牛顿第一定律已经不能适用解析小球在水平方向上没有施力物体,所以不受力,A错误,符合题意;小球水平方向不受力,所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变,B正确,不符合题意;小球因为有惯性,要保持原来的匀速直线运动状态,若突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,是小球相对于火车向后运动,说明火车正在向前做加速运动,C正确,不符合题意;牛顿第一定律适用于惯性参考系,加速的火车属于非惯性参考系,牛顿第一定律不再适用,D正确,不符合题意。答案A4.如图所示,在匀速行驶的火车车厢内,有一人从B点正上方相对车厢静止释放一个小球,不计空气阻力,则小球()A.可能落在A处 B.一定落在B处C.可能落在C处 D.以上都有可能解析由于惯性,小球在水平方向保持与火车相同的速度,因此在下落时间内,两者水平位移相等,即落到B点,故选B。答案B5.(多选)物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。惯性能解释日常生活中的许多现象。下面几个生活实例,不是利用惯性的是()A.除去衣服上的灰尘时,需用力拍打衣服B.小型客车前排乘客需要系安全带C.跳远运动员起跳前需要助跑D.运输玻璃制品时,包装箱内要垫上厚厚的泡沫塑料解析拍打衣服前,灰尘和衣服都处于静止状态,拍打衣服时,衣服运动,灰尘由于惯性继续保持静止,从而使二者分离,A是利用惯性;安全带的作用是为了防止在汽车紧急刹车时,人由于惯性会冲上前窗而造成伤害,B不是利用惯性;跳远运动员起跳前具有一定速度,起跳后由于惯性继续前进,C是利用惯性;运输玻璃制品时,包装箱内要垫上厚厚的泡沫塑料是为了延缓玻璃制品运动状态改变经历的时间,从而减小其所受力,不是利用惯性,D不是利用惯性。答案BD6.公交车内的横杆上挂着吊环,当公交车沿平直公路匀速行驶时,吊环竖直下垂。下列说法正确的是()A.当公交车加速时,吊环依然竖直下垂B.当公交车加速时,吊环偏向车行驶方向C.当公交车减速时,吊环依然竖直下垂D.当公交车减速时,吊环偏向车行驶方向解析当车突然加速或减速时,吊环由于惯性,与车将会发生相对运动,不可能竖直下垂,故A、C错误;当公交车加速时,吊环由于惯性将保持原来的运动状态而偏向车行驶的反方向,故B错误;当公交车减速时,吊环由于惯性将保持原来的运动状态而偏向车行驶的方向,故D正确。答案D等级考提升练7.如图所示,一个劈形物体A,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在上表面上放一光滑的小球B,劈形物体A从静止开始释放,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.无规则曲线 D.抛物线解析小球原来静止时受重力和支持力作用,其合力为零。当劈形物体A由静止释放,A应沿斜面下滑,故B也将运动,运动状态就要发生改变,但由于惯性,小球原来速度为零,没有水平或其他方向上的速度,而小球又光滑,除竖直方向有力外,其他方向上不受力,因为力是使物体运动状态改变的原因,故小球只能在竖直方向上运动,在碰到斜面之前,运动轨迹应为一条直线,即竖直向下的直线。答案B8.(辽宁朝阳高一月考)下面一组照片记录了一名高速骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的过程。下面从物理的角度对此情境的解释正确的是()A.因为自行车的前轮陷入水坑后,自行车的惯性立即消失,而人由于惯性将保持原有的运动状态,故人向原来的运动方向倒下了B.骑车人与自行车原来处于运动状态,车前轮陷入水坑后前轮立刻静止,但人与车的后半部分由于惯性仍保持原有的运动状态,因此摔倒C.因为自行车的前轮陷入水坑后,自行车还能加速运动,所以人和车一起倒地了D.自行车行驶速度越大,其惯性越大,所以造成人车倒地现象解析自行车的前轮陷入水坑后,自行车的惯性没有消失,A错误;骑车人与自行车原来处于运动状态,车前轮陷入水坑后前轮立刻静止,但人与车的后半部分由于惯性仍保持原有的运动状态,因此摔倒,B正确;自行车的前轮陷入水坑后,自行车不能加速运动,C错误;惯性的大小与速度无关,D错误。答案B9.如图所示,在光滑水平面上有一密闭水箱,其中水的密度为ρ0,A、B、C三个小球的密度分别为:ρA>ρ0,ρB=ρ0,ρC<ρ0,均用细线系在水箱中,开始时水箱静止,细线竖直,现用力向右突然拉动水箱的瞬间,则()A.细线均竖直B.A线左倾,C线右倾,B线竖直C.细线均左倾D.A线右倾,C线左倾,B线竖直解析当用力向右突然拉动水箱,由于ρA>ρ0,ρB=ρ0,ρC<ρ0,A球的惯性大于相同体积的水的惯性,线向左倾斜;B球的惯性与相同体积的水的惯性相同,线不倾斜,仍竖直;而C球的惯性小于相同体积的水的惯性,线向右倾斜。故B正确。答案B10.(多选)如图所示,将一张纸剪成大小不同的两部分,但没有完全剪断。当你