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第一篇牛顿第一运动定律:牛顿第一定律
第二节 牛顿第一定律
一、教材分析
1、课程理念：本节由“牛顿第一定律”和“惯性”两部分组成。内容设置上体现了三方面的课程基本理念。
(1)注重多样化的教学方式：通过亚里士多德观点与伽利略思想实验的观点质疑，提出了一种纠正前概念的学习方法——矛盾冲突法。
(2)贯彻从生活走向物理，从物理走向生活：教材从生活概念为基础，强化矛盾冲突，激发学生探究兴趣，最后又通过“惯性的应用和防止惯性的危害”将
理还原于生活。
(3)注重科学探究：实验探究“牛顿第一运动定律”提供了学生经历实验与数据分析、分析论证、交流与合作，自我表述，培养科学方法、实践能力的条件，“惯性小实验”帮助学生学习实验验证方法，并有助于学生对“物理与生活”的认知。
2、内容标准：
(1)了解伽利略的理想实验，了解物理学上思想实验的实质。
(2)体会亚里士多德与伽利略的思想冲突。
(3)经历实验过程，学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律，并会用自己的语言予以表述。
(4)在生活中认识惯性，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践，对学生进行STS教育。
3、重点难点：探究并学会用学生自己的语言表述牛顿第一定律。
二、教法设计：
1、课型课时：本节属科学探究型课。课时：2教时
2、教学策略：
(1)牛顿第一定律：
第一阶段：采用“矛盾冲突法”，尽力展示生活体验、亚里士多德观点与伽利略思想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。
第二阶段：实验探究。这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。
第三阶段：主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。
(2)惯性：除了课本上实验，还安排学生做一做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。“安全带的作用”由教师利用多媒体系统或制仿真动态投影片予以展示。劳动中利用惯性，教师取小花锄，小斧头演示分别用不同方法固紧锄（斧）头，以突出惯性的实际意义。最后，需要教师简洁、明快地阐释出惯性与惯性定律的区别。
三、教学工具：斜面、木板、透明胶布、棉布、毛巾、玻璃板、小车、刻度尺、长方体窄木块、盛有大半杯水的烧怀、惯性演示仪等。
四、教学过程
第一课时 科学探究： 牛顿第一定律（一）
[教学目标]
知识目标：知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.
能力目标：1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力.
2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理).
情感目标：1.通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.
2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.
教学设计：
复习提问：1.力的概念 2.运动状态包括几个方面
引入新课：我们以前学习了力和运动，那么力和运动之间有什么关系呢？历史上的学者早有探究，下面我们首先做一回顾。
（一）历史回顾
1.亚里士多德的观点：物体的运动需要力来维持。
学生感受：让学生观察，然后，要求学生利用桌上的课本感受：推课本，课本就运动，撤去推力，课本停止运动。
师：生活中还见过类似的例子吗？（学生答，教师将学生的例举，罗列）
启发学生比较上述事例的共同特征：物体的运动需要力的作用，撤去物体受的力，物体就不会运动或停止运动。
师：上述是古希腊最杰出的哲学家亚里士多德的观点，和同学们的生活体验何其相似！这个观点统治了人的思想领域一千七百多年，可是，几百年前，著名科学提出了质疑。
2.伽利略的质疑：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。
介绍伽利略的理想实验：
画出伽利略的理想实验示意图，教师对照示意图复述伽利略的推理过程和结论。运动物体如果不受其它物体作用时，将永远匀速运动下去。
师：伽利略的推理，也是建立在分析大量事实基础上的，而且后来又经过了法国 科学家笛卡尔等的进一步论证。
进一步论证：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
（二）牛顿第一定律的实验探究
1.探究过程
请同学们自己动脑、动手探究论证吧？老师先介绍实验目的、过程、注意的事项。
提出问题：可能影响小车在平面上滑行的距离的因素有：质量、速度；接触面的粗糙程度此实验过程中，哪些条件保持不变？哪些条件在发生变化？采用什么方法做实验？
控制变量法：小车的质量、下滑的高度——小车进入水平面时的速度大小和 方向保持不变家伽利略却曾通过假想实验，运用逻辑推理，对亚里士多德，也即同学们的观点
改变的因素：小车在水平面上受到的摩擦力大小在变学生汇报分析与论证的想法
教师指出具有代表性的各种想法，启发学生间交流与探讨，逐步由学生自己完善自己的表述，保留公认的较成熟的表述。
推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？
实验结论：“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”即作匀速运动。——和伽利略的理想实验吻合
牛顿的成果：补充与概括
师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）
师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）
介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律:一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动或静止状态。
2.定律分析
“一切物体”：静止的物体和运动的物体。即该定律对所有的物体都适用。
“没有受到外力作用”包括两种情况：一是该物体没有受到任何外力对它的作用，这是理想状况。二是物体受到的合外力为零，这将在后面具体学习。
“或”的含义：是指两种状态必居其一，不能同时存在。即静止的物体在不受外力作用时保持静止状态，运动的物体在不受外力作用时保持运动状态。
“总保持”的含义是指原来静止的物体一直静止，原来运动的物体一直做匀速直线运动。
师（回应课题引入实验）：回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?
述评：牛顿第一定律是研究物体运动规律的三大定律之一，该定律的建立具有两方面重大意义：一是说明了物体的运动不需要力来维持；力是改变物体运动状态的原因。二是牛顿第一定律的建立过程说明，不能直接用实验验证的规律，可以在实验基础上，以合乎逻辑的方式推理出来。
本节内容小结：投影本节内容要点，进行本节内容小结。
思考：用绳子拉这一小车在光滑的水平面上运动，如果绳子突然断裂，小车将如何运动？原因是什么？
第二篇牛顿第一运动定律:牛顿第一定律
牛 顿 第 一 定 律
1 .理想实验的魅力
（1）伽利略的理想斜面实验
理想实验：
如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，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．
如果第二个斜面倾斜角度小，如图乙所示，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斜角度，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而是沿水平面以恒定的速度持续运动下去．
伽利略的思想方法
伽利略的“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。
伽利略的理想斜面实验虽然是想像中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．
（2）伽利略的观点：在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去.
（3）笛卡尔的观点：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动．笛卡尔补充和完善了伽利略的观点．
2. 牛顿物理学的基石——惯性定律
牛顿总结了伽利略等人的工作，并提出了三条运动定律，先看牛顿第一定律：
牛顿第一定律：
（1）内容：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．
（2）如何正确理解牛顿第一定律？
对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解：
①明确了惯性的概念:
定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性、因此牛顿第一定律又叫惯性定律．
②确定了力的含义：
定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”，实际上是对力的定义，即力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因，这一点要切实理解．
③定性揭示了力和运动的关系：
牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力的作用相同．但是，我们不能把“不受外力作用”理解为“合外力为零”．
3. 理解惯性和惯性定律
（1）对惯性定律的理解
牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，即一切物体都具有惯性．同时，牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义：力是改变物体运动状态的原因，即改变速度的原因．物体在速度发生改变时，就有加速度．因此也可以说：力是使物体产生加速度的原因．不能认为力是维持物体运动（匀速直线运动）的原因，也不能认为有力就有运动，没有力就没有运动，更不能认为物体向哪个方向运动就一定受到那个方向的力的作用．
（2）对惯性的理解
①惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性．
②惯性与运动状态无关：不论物体是处于怎样的运动状态，惯性总是存在的，当物体原来静止时，它一直“想”保持这种静止状态；当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动．
③惯性与物体是否受力无关，与物体速度大小无关，仅由物体的质量决定．
4. 惯性与力的比较
（1）从概念比较
“惯性”是物体保持匀速直线运动或静止状态的性质，而“力”是物体与物体之间的相互作用，力是迫使物体改变运动状态的原因．
（2）从意义比较
任何物体都具有惯性，而物质无处不在，惯性也就无处不有，一切物体均具有惯性，我们所处的世界是惯性的世界，也叫惯性系。
惯性不是力，惯性与力毫无关系，二者有着本质的区别。
力是物体与物体之间的相互作用，是迫使物体改变运动状态的原因，也是使物体产生加速度的原因
5. 决定物体运动状态发生变化的内因与外因
决定物体运动状态发生变化的因素有两个：一个是物体受到的外力；另一个是物体本身的质量．外力是物体运动状态发生变化的外部因素，质量是决定物体运动状态发生变化难易程度的内部因素。
在物体的质量一定时，物体受到的力越大，其运动状态的变化就越迅速；反之，物体受到的力越小，其运动状态的变化就越缓慢。
在物体所受外力一定时，物体质量越大，其运动状态的变化就越困难；反之，物体的质量越小，其运动状态的变化就越容易．物体质量的大小决定了运动状态发生变化的难易程度。
6. 明确区分“运动状态改变的难易”与“让运动物体停止运动的难易”的不同
有同学认为：汽车的速度越大，让它停下来即刹车所用的时间越长，即让汽车停止运动就越困难，因此认为汽车的速度越大其惯性就越大．其实这是错误的．
比较物体惯性大小的方法是：在相同外力作用下，加速度大的其惯性小；加速度小的其惯性大；加速度相等时其惯性等大．同辆汽车，刹车时所受阻力相同，加速度相同，即单位时间内速度改变量相同，惯性大小就相同．行驶速度大的汽车，停下来的速度改变量越大所用时间就越长，而单位时间内的速度改变量仍然相同，即加速度相同，惯性大小相同．所以惯性的大小与速度大小无关。
【典型例题】
例1. 关于牛顿第一定律，下面说法正确的是（ ）
A. 牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律
B. 牛顿第一定律就是惯性
C. 不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性
D. 物体的运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
解析：对A，由牛顿第一定律可知，该定律反映的就是不受外力作用时物体静止或匀速直线运动的规律．故A选项正确．
对B，惯性与惯性定律二者的物理意义截然不同．惯性是一切物体都具有维持匀速直线运动或静止状态的性质，无论物体处于什么状态，物体的惯性都会以不同的形式表现出来．而惯性定律则是说：一切物体在不受外力作用时总是保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使物体改变这种状态为止．它是物体不受外力作用的条件下所遵守的规律．惯性与惯性定律这二者极易混淆，只有从概念的物理意义上分析、对比，从而作出正确判断．故B选项错误。
对C，由牛顿第一定律可知，物体保持原来运动状态不变的原因，就是由于物体不受外力和具有惯性．故C选项正确．
对D，由牛顿第一定律的含义可知，力就是迫使物体运动状态发生改变的原因，故D选项正确．
答案：A、C、D
点评：要辨析选择这一类的题目，必须明确基本概念及其物理意义；必须明确、区分、对比此题中的“力”、“惯性”、“惯性定律”、“运动状态”等概念的异同，以避免出现概念混淆，难辨是非的低级错误．
惯性与质量关系的定性分析
例2. 在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外谷粒中也有瘪粒．为了将它们分离，可用扬场机分选，如图所示。它的分选原理是（ ）
A. 小石子质量最大，空气阻力最小，飞得最远
B. 空气阻力对质量不同的物体影响不同
C. 瘪谷粒和草屑质量最小，在空气阻力作用下，反向加速度最大，飞得最远
D. 空气阻力使它们的速度变化不同
解析：各种杂物以相同的速度从机器中抛出，由于所受空气阻力不同，产生的加速度也不一样，使它们的速度变化不同，故D选项正确．或者这样理解：小石子质量大，惯性大，运动状态较杂质要难改变得多，故飞得最远，而实谷粒质量和惯性介于小石子和瘪粒之间，故最后实谷粒位置居中．
答案：D
例3. 如图（1）所示，重球M系于细线DC的下端，重球M的下方又系一条同样的细线BA，下列说法正确的是（ ）
（1）
A. 在线的A端缓慢加大拉力时，线DC先断
B. 在线的A端缓慢加大拉力时，线BA先断
C. 在线的A端猛力一拉，线BA先断
D. 在线的A端猛力一拉，线DC先断
解析：重球M的受力如图（2）所示．
（2）
对A，当在线的A端缓慢加大拉力时，使得重球M能够发生向下的微小位移，从而使得上部细线CD的拉力逐渐增大，又由于这个过程是极其缓慢地进行的，故可以认为重球M始终处于受力平衡状态，重球M的受力是。当AB线下端的力增大时，也随之增大，并且总是会有上部的CD绳先到达受力极限的程度，因而CD绳先被拉断．故A选项正确．
对B，由上面的分析可知，B选项错误．
对C，当在A端猛力一拉时，由于重球M的质量较大，其惯性也就较大，并且力的作用时间又极短，故重球M向下发生的位移也极小，以至于上部的线CD还没来得及发生伸长的形变，下端线中的拉力已经达到了极限强度，因而下部的线AB必然会先断．故C选项正确。
对D，由上面的分析可知，D选项错误．
答案：A、C
点评：本题具有一定的难度，综合性较强．
例4. （2006年广东）下列对运动的认识不正确的是（ ）
A. 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用时才会运动
B. 伽利略认为力不是维持物体速度的原因
C. 牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动
D. 伽利略根据理想实验推论出：如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
解析：亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故A项错，其他三项与史实吻合。
答案：A
例5. （2003年上海市综合试题）科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律．咖利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论．
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列_______（只要填写序号即可）．在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列有关事实和推论的分类正确的是（ ）
A. ①是事实，②③④是推论
B. ②是事实，①③④是推论
C. ③是事实，①②④是推论
D. ④是事实，①②③是推论
解析：本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论，而②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在高度上作无摩擦的设想，最后推导出水平面④上的理想实验，因此正确顺序是②③①④。
答案：②③①④ B
第三篇牛顿第一运动定律:牛顿第一定律——惯性
牛顿第一定律——惯性
（一）教学目的
1．知道什么是惯性，认识一切物体都有惯性．
2．会用物体的惯性解释惯性现象，培养学生的语言表述能力．
3．通过惯性现象，向学生进行交通安全教育．
（二）教具
惯性球、惯性小车和木块．
（三）教学过程
一、复习提问
牛顿第一定律的内容是什么？
二、惯性
教师：从牛顿第一定律知道，任何物体都具有保持静止状态或保持匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性．也可以说物体有保持运动状态不变的性质叫惯性．牛顿第一定律也叫惯性定律．
这里提出了一切物体都有惯性，物体在任何情况下都有惯性．
三、惯性现象
教师：一切物体都有惯性．下面我们做几个表现物体具有惯性的有趣实验．
1．惯性小球实验
我们把一个小球稳稳地放在小木片上，用弹簧片迅速地把小木片弹出去，注意观察发生的现象．
（演示）
小木片弹出去后，小球落在了原处．
大家都知道这是由于小球有惯性．但是如何用简单明了的语言解释这个现象呢？
我们用惯性解释物理现象，必须抓住惯性的实质．惯性的实质是物体有保持原有的运动状态不变的性质，所以我们必须认清物体原有的运动状态．以小球为例，木片被弹出去之前，小球处于静止状态．小球由于有惯性，还应保持原有的静止状态，所以小球落在原处．简言之，物体原来是什么状态，由于有惯性，它要保持什么状态，这是解释惯性现象的关键．
2．钢笔帽的惯性实验．
教师示范：拿一个小纸条放在桌边上，在纸条上压一个立着放的钢笔帽，将纸条迅速抽出，钢笔帽不倒．
（学生操作）
教师提问：请大家解释当纸条抽出时，笔帽为什么不倒？
（学生回答，教师讲评）
钢笔帽是静止的．当纸条迅速抽出时，由于笔帽有惯性，还要保持静止状态，所以笔帽不倒．
3．刹车时的惯性现象
教师：我们在小车上立一个木块，使小车和木块一起运动，小车突然停住时会发生什么现象？
（演示，并请学生解释，教师讲评）
教师：刹车前木块和小车一起运动．刹车时，木块底部和小车都停住了，但是由于有惯性，木块上部还要保持向前运动，所以木块向前倾倒．
这个实验再现了汽车紧急刹车时乘客向前倒这一普遍现象．
4．汽车起动发生的惯性现象
教师：请大家解释汽车起动时乘客为什么向后倾倒？
（学生回答：教师讲评）
四、学生练习
1．章后习题1
（教师讲评从略）
2．章后习题4
（教师讲评从略）
3．习题3
（教师讲评从略）
4．习题2
（学生答）
教师：飞机投掷物体前，被投掷物跟飞机一起运动．投掷物离开飞机后由于惯性仍要向前保持匀速直线运动．可是被投掷物受重力作用，它向前运动的同时还要向下落，物体的实际下落轨道是一抛物线．所以必须提前投掷．
飞机速度越大，高度越大，提前量也应该越大．飞机投弹也遵循这个规律．
5．节后练习4
（学生答）
教师：跳远运动员起跳前经过了一段距离的助跑，踏跳时具有较大的水平向前的速度．由于人有惯性，踏跳后还要向前继续用较大的速度运动，这样可以跳的更远些．事实证明，跳远运动员都是短跑好手就是这个道理．
五、学生阅读“汽车刹车之后”
教师：从阅读材料可知，汽车的停车距离等于反应距离和制动距离之和．如果你是一位汽车司机，应该注意怎样防止发生交通事故？
教师：车速不能太快，十次事故九次快．驾驶车辆应该精神集中，这样叮以缩短反应时间和减小反应距离．司机应保证汽车的刹车机件的性能良好，缩短制动距离．下雪、下雨天尤其应减速慢行．
我们同学骑自行车也应如此．不骑快车、精神集中、车闸要灵．
