4.1 牛顿第一定律 教案-2022-2023学年高一物理上学期（人教版2019必修第一册）

第四章运动和力的关系4.1牛顿第一定律物理观念：能准确叙述牛顿第一定律的内容,并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解;知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度！科学思维：了解伽利略关于运动和力的关系的认识,了解他的理想实验和相应的推理过程，培养学生科学推理和想象能力。科学探究：体会实验加推理的科学研究方法，了解理想实验的作用。科学态度与责任：通过了解牛顿第一定律的历史史实回顾,体会人类认识事物本质的曲折过程,培养学生严谨的科学态度。【教学重点】通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律,体会理想实验的魅力；2．惯性的理解:认识惯性和质量的关系。【教学难点】1．力和运动的关系；2．惯性和质量的关系。多媒体课件、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺等一、创设情景、引入新课:在人类历史的长河中，运动和力如影随形，总是和人们的生活、生产密切相关。比如:马拉车则车前进，不拉，前进的车会停下来;人推车则车前进，不推，前进的车会停下来。同学们，通过这些生活现象，揭示了运动和力有什么关系呢？问题：常见的柴油机、电动机等机器的底座非常沉重，而参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱以减小质量，这又是为什么呢?通过这节课的学习，相信大家就能解决这些问题。二、回顾历史、探究规律（一）理想实验的魅力师：静止在桌子上的木块，怎样让它运动起来？学：推、拉。。。。师：为什么推它，物体就能够运动起来？学：有力的作用师:请同学们利用桌子上的器材，自主设计实验感受下：力推物动，力撤物停.供选用的器材: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学生活动:在老师指导下完成下列实验操作.桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动,不推就停。通过实验，我们能得出这样的结论：必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。这也就是古希腊学者亚里士多德的观点，即力是维持物体运动的原因。有的同学在做实验，发现：把小车或小球在桌面上推一下，它运动一段时间才会停下来。那么力真的是维持物体运动的原因？学生活动:请同学们结合生活实际举出其他的例子说明。如:1.蹬一段时间自行车后停止蹬车，自行车还会滑行一段距离；2.在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离才停止运动；3.高速路上的汽车紧急制动后仍然还会向前滑动；4.射出枪蹚的子弹会在空中继续飞行等。教师活动:既然物体的运动不需要力来维持，为什么会出现这两种现象呢?矛盾出现在哪里呢?下面我们用小球来做个对比实验。学生活动:在老师指导下完成下列实验操作.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距离.C.使斜槽下端与放置在桌面上的玻璃板吻合，让小球从斜槽上的同一位置自由滚下，标出小球在玻璃板上滚动的距离.师生互动:教师引导:三次在斜槽上释放小球的位置相同，小球滚到斜槽未端的速度应相同.通过对比实验观察分析，归纳总结实验结论.学生总结:接触面越光滑，小球滚动的距离越远。教师引导:运动小球最终停下来的原因是什么?学生总结:运动小球停下来的原因是它受到了摩擦阻力的作用教师引导:若接触面是光滑的，小球又会怎样呢?学生讨论、交流，天胆猜想(充分发挥学生的想象空间，发散思维)老师在学生讨论交流的基础上、结合实验进一步总结。归纳总结:物体的运动不需要力来维持.力撤物停的原因是物体受到摩擦力的作用，若无摩擦力的作用，运动的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?教师活动:(课件展示)用多媒体播放伽利略的理想实验(边播放边介绍).实验事实：让小球沿斜面向下滚动时，小球将冲上另一个斜面。不能达到原来的高度，是因为摩擦阻力的原因。逻辑推理：A.对称斜面，无摩擦时，小球会滚到等高的位置。B.减小另一侧斜面的倾角，小球从同一位置自由释放要滚到等高的位置，滚动的距离渐远.C.把另一侧斜面放平，小球要到等高的位置，就会一直滚下去.由此，伽利略得出了“运动的物体若不受力，物体将匀速运动下去”的结论.我们知道助力不可能完全消除，斜面也不能做好无限长，所以伽利略的实验是“理想实验”。那么什么是理想实验呢？理想实验的魅力：

通过可靠的实验事实，加上合理的逻辑推理，得出规律的一种方法。理想实验的魅力：实验不能实现的地方，思维向前一步。

这种方法非常了不起！爱因斯坦是这样评价的：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。当时研究这个问题的还有笛卡尔、牛顿等人，请同学们阅读教材后，找出他们的观点：1.伽利略的观点2.笛卡儿的观点3.牛顿的观点对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的观点更全面?学生回答问题:1.伽利略:物体不受力时，运动的物体一直做匀速直线运动.这说明，力不是维持物体运动的原因.2.笛卡儿:运动的物体不受力时，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向.3.牛顿: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.综上所述，牛顿的观点更全面、更完善，这也就是我们常说的牛顿第一定律。三、理解定律，了解惯性（二）牛顿第一定律师:既然牛顿第一定律更完善.那么它从几个方面阐述了力和运动的关系?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，在学生回答的基础上，师进一步总结: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.师引:牛顿第一定律能否用实验来验证?学生思考回答:不能,因为不受力作用的物体是不存在的.思考：定律中还论述了什么呢？（三）惯性与质量教师活动:牛顿第一定律告诉我们，物体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.1.概念：物体这种保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。学生列举惯性的实例:(1)木块立在静止的车上,忽然拉动小车，木块后倾(2)人站在匀速行驶的车厢内竖直向上跳起，仍落回原地.2.一切物体都有惯性，有抵抗运动状态变化的“本领”。

物体惯性大，“本领”大，运动状态难改变；物体惯性小，“本领”小，运动状态易改变。思考并猜想：物体的惯性大小和什么因素有关？请同学们思考下学生讨论交流:载重货车启动时，由静止到高速需要较长一段时间;百米比赛冲刺到终点后，体重大的运动员较难停下来。通过实例分析，归纳总结：3.惯性与质量：质量是惯性大小的唯一量度。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，单位符号为kg。四、课堂总结同学们，这节课学习到了什么呢？（一）了解了运动和力关系的探究过程。1.亚里士多德观点：物体的运动需要力来维持；2.伽利略观点：若没有摩擦，小球将永远运动下去；体会了理想实验的魅力。3.笛卡尔观点：如果运动的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。（二）深入理解了牛顿第一定律，知道了质量是惯性大小的量度。五、课堂训练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.百米赛运动员跑到终点时不能立即停下是由于惯性，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2.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?六、板书设计4.1牛顿第一定律理想实验的魅力1、亚里士多德的观点：2、伽利略的观点：3、笛卡