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視頻標簽：牛頓第一定律
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：教科版高一物理必修一第三章牛頓第一定律-陜西省優課
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4.1牛頓第一定律
教學目標
1.知識、技能目標：
（1）理解牛頓第一定律的內容及意義；
（2）理解慣性，知道日常生活中由于慣性而產生的簡單現象，會解釋日常生活中的慣性現象；
（3）理解慣性和力的關系。 2.能力、方法目標：
（1）培養學生嚴謹的邏輯推理能力；
（2）通過學生對歷史演變過程的“親身”參與，培養他們深度分析和思考的能力;
（3）通過對生活實例的分析， 學生理論聯系實際的能力。 3.情感、態度目標：
讓學生在“親身”參與中感受科學研究過程的艱難，感受科學之美和科學家的精神。
重點、難點
本節的重點是牛頓第一定律得出的過程，難點是對“慣性”及“力與慣性關系”的理解。
教學過程
一、引入
同學們，前面我們學習了直線運動和力學的基本知識，了解了力是物體之間的相互作用，掌握了如何描述物體的運動狀態，但是對物體為什么做這樣或那樣
的運動并沒有做深入的研究，從今天起我們就進入力和運動的關系的研究。 二、新課教學
在研究上述問題之前，我們先看幾個常見的現象： 現象一：用手推粉筆盒，粉筆盒運動，不推則不動。 現象二:風吹旗幟，旗幟動，風停旗幟停。 現象三：鐵錘砸釘子，用力釘子才會釘入木頭。 【教師提問】：以上現象有什么相同之處？
【學生回答】：都是物體受到力就運動，不受力就不運動。
【教師總結】：以上現象中，我們看到有力作用在物體上，物體就運動，沒有力的作用，物體就會停下來。所以，我們可以說物體的運動需要力來維持。 【教師置疑】：這個結論正確嗎？請舉例反駁！ 【學生舉例】：踢足球。
【學生分析】：球停下來是因為受到摩擦阻力和空氣阻力的作用。
【教師分析】：既然是阻力使物體的運動停下來了，那么反過來說就是，沒有阻力物體會一直運動下去，是不是這樣呢？我們應該用實驗驗證。可是沒有阻力這種情況存不存在?這是一種理想狀態，實驗室里也得不到，那該怎么辦？ 【學生回答】：初中時做過這樣的實驗。 【視頻播放】：阻力對運動的影響。
【教師總結】：在上面的實驗中，我們看到：阻力越小，物體運動的越遠。所以我們推測：如果不受阻力，物體將永遠的運動下去，也就是說，物體的運動不需要力來維持。
其實力和運動的關系并不是我們今天才做研究，早在兩千多年以前，許多
物理學家就做過研究，接下來我們就這個問題做一個歷史回顧。 請同學們先閱讀課本68頁前兩段內容。 【板書】：標題 1、歷史的回顧
【教師講解】：最早研究該問題的人是古希臘哲學家亞里士多德，他也像我們一樣看到力推物動，力撤物停，所以認為：力是維持物體運動的原因。 【板書】：亞里士多德：觀察 結論
該結論來源于生活，和人們的直覺認識一致，所以在接下來的兩千多年里幾乎沒有人懷疑它，直到16世紀意大利科學家伽利略出現。
伽利略也觀察到生活中的一種現象：小球從斜面上滾下時做加速運動，滾上時做減速運動，那么在水平面上應該既不加速也不減速，永久的運動下去。 伽利略手稿：
在向下傾斜的平面上已經存在一加速因素；而在向上傾斜的平面上則有一減速因素。由此可見，在水平面上的運動是永久的……
【教師演示】：小車在水平面上運動，并不能永久運動下去。
【教師設問】：是伽利略錯了嗎？伽利略并沒有因為這個現象就放棄自己的觀點。他認為物體之所以停下來是因為摩擦力。于是他提出這樣的猜想：如果沒有摩擦力，物體會在水平面上永遠運動下去。為此他還設計了一個實驗。 【實驗演示】：伽利略理想斜面實驗
將小球從一側斜面某一高度處釋放，它將沖上另一斜面，如果沒有摩擦，它應該可以達到同樣的高度；減小這一斜面的傾角，它還會上升到同一高度，只是比剛才運動的遠了一些；繼續減小這一斜面傾角，小球為了達到同一高度會運
動的更遠，那么，如果將這一斜面放平，小球就會永遠運動下去。
【教師提問】：小球在水平面上永遠運動下去，這是伽利略看到的嗎？（不是）他為什么看不到？（沒有摩擦且無限長的軌道不存在）沒有摩擦、無限長這不是一種理想情況嗎？能實現嗎?（實現不了）那伽利略是怎樣得出結論的？（想象、推想……）他的推想合理嗎？為什么?（合理，有實驗為基礎）
伽利略用有摩擦、有限長的斜面做實驗，推想出了無摩擦、無限長水平面上的情況，他的這種研究方法叫理想實驗法。
理想實驗法：抓住主要因素，忽略次要因素，以可靠的實驗為基礎，經過概括、抽象、推理得出規律的一種科學研究方法。又叫假象實驗、思想上的實驗。 伽利略就是利用該理想實驗大膽的推想：在理想情況下，一個在水平面上運動的物體將沿著水平面以恒定的速度持續運動下去。 從而得到自己的結論：力不是維持物體運動的原因。 伽利略得出這樣的結論在當時影響是很大的：
一方面，他推翻了力是維持物體運動的原因這一幾千年的錯誤。這不是一件容易的事，他的觀點要挑戰統治了人們兩千年的思想，這是需要很大的勇氣的，所以他那種不屈不撓、維護真理的精神值得我們學習。
另一方面，他引進了理想實驗這一科學研究方法，使物理學在研究方法上取得了突破性的進展。
所以，就連愛因斯坦都高度評價伽利略：
伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。
【教師提問】：伽利略貢獻如此之大，為什么沒有把牛頓第一定律叫伽利略定
律？
【教師引導】：因為后面還有人對他進行了補充和完善。我們來看與伽利略同時代的法國科學家笛卡爾的總結，引導學生看書。 笛卡爾的觀點：
如果沒有其他原因，運動的物體將繼續以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。
以上是對運動和力的關系的一個歷史回顧，伽利略也好，笛卡爾也罷，遺憾的是，他們都只是對物理現象進行觀察和分析，得到了某方面的觀點， 而他們的觀點沒有上升為一種原理。這時一位天才出現了，就是英國的物理學家牛頓。牛頓在總結了前人的思想之后得到了牛頓第一定律。 2、牛頓第一定律
【學生活動】：齊讀牛頓第一定律。
(板書)：牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
(教師引導學生分組討論）：牛頓第一定律表達了幾層意思？分別是什么？ （教師引導分析）：我們把牛頓第一定律分為兩部分來分析：首先說“一切物體總保持靜止或勻速直線運動”。“一切物體”包含了宇宙萬物，就是說宇宙萬物都要保持靜止或勻速直線運動狀態。所有物體都有的東西自然就是物體本身的一種屬性了，就像每一個物體都具有質量一樣。牛頓認為這種屬性的特征就是不愿改變現狀，有點懶惰，所以牛頓給他取了個名字叫慣性。
（板書）慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質。 牛頓的第一個貢獻就是引進了慣性這個概念。為此，牛頓第一定律也叫慣性定律。
牛頓第一定律的第一層意思就是：
（板書）：1、一切物體都有慣性，慣性是物體的固有屬性。 【學生活動】：生活中慣性現象舉例。
教師展示生活中慣性現象的圖片。
固有屬性就是本來就有的，與物體的運動狀態無關，與受力狀況無關。那么，慣性與什么有關呢？
（視頻播放）：影響慣性大小的因素 （板書）：質量是物體慣性大小的唯一量度。
【教師引導】：接下來再說后半句：直到有外力迫使它改變這種狀態。 【教師設問】：這半句告訴了我們力的作用是什么，那么力的作用是什么呢？ （引導學生回答）：力可以改變運動狀態，即力是改變物體運動狀態的原因。 （板書）：2、力是改變物體運動運動狀態的原因。
【教師講解】：這半句是牛頓第一定律的畫龍點睛之筆，它把“力的作用是什么”這個幾千年都爭論不休的問題解決了。
伽利略的觀點是運動不需要力來維持，而牛頓在此基礎上提出運動狀態的改變需要力的作用，由此可見，力不是維持物體的運動狀態，而恰恰是改變物體的運動狀態，這就把力和運動關系表述清楚了。在接下來的牛頓第二定律還會告訴我們力和運動的定量關系。
【教師設問】：請大家舉出生活中力改變物體運動狀態的例子。
【教師引導】：比如：用力踢球，球運動起來；下落的物體速度越來越快等。 【教師引導】：說到這里，有些同學可能會覺得牛頓只是把前人的結論進行了總結，就成了自己的定律，他撿了個“大便宜”。事實不是那么簡單，牛頓它不是簡單的命了一個名，而是一種高度的概括、總結和提升。牛頓將物體保持靜止或勻速直線運動狀態這種現象上升為物體的一種性質，將物體不受力時將保持靜止或勻速直線運動狀態上升為一種規律，這是牛頓大大超越前人的地方。 回顧牛頓第一定律的誕生過程，我們發現真理的得出真的是一個漫長曲折的過程，從亞里士多德到伽利略到笛卡爾，再到牛頓，一代代科學家堅持不懈的
努力告訴我們，人類對科學的認識是一步一步接近真理的。所以我希望我們的同學在以后的學習中也能堅持不懈、追求真理。
同學們，科學是發展的，不同的人對同一個問題產生不同的看法是正常的，我們由衷的敬佩科學家，但也不能迷信。科學是沒有終點，也沒有權威的，我們所得到的科學結論只是當時人對世界的一種認識，也許有一天你會發現世界根本不是那樣。在座的每位同學都是獨一無二的，后人總要超越前人，說不定下一個“牛頓”就是你！ 三、小結 1、歷史的回顧
亞里士多德 伽利略
2、牛頓第一定律
內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
內涵：（1）慣性
（2）力是改變物體運動狀態的原因
觀察 結論
觀察
猜想
推想
實驗
結論 力是維持物體運動的原因
力不是維持物體運動的原因
四、板書 1、歷史的回顧 亞里士多德 伽利略
2、牛頓第一定律
內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
內涵：（1）慣性 （2）力是改變物體運動狀態的原因 五、作業 課后2、3題
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