人教版必修一4.1 牛頓第一定律 教案

牛頓第一定律重/難點(diǎn)重點(diǎn)：1對(duì)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性的正確理解。2科學(xué)思想的建立過程難點(diǎn)：1力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。2慣性和質(zhì)量的關(guān)系。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：圍繞力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因還是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因的主題，讓學(xué)生感受人類認(rèn)識(shí)這個(gè)問題所經(jīng)歷的漫長的過程，認(rèn)識(shí)到要克服平時(shí)那種僅根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)就對(duì)問題作出結(jié)論的不良習(xí)慣。通過簡單實(shí)驗(yàn)，提出層層遞進(jìn)的問題，讓學(xué)生充分思考討論,澄清錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，切實(shí)體現(xiàn)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的情感體驗(yàn)的課程理念。難點(diǎn)分析：保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性；物體的運(yùn)動(dòng)不需要用力來維持。要使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即速度包括大小和方向）改變，必須施加力的作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。慣性是物體本身固有的屬性，跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，跟物體的受力無關(guān)，跟物體所處的地理位置無關(guān)。質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量大則慣性大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變。外力作用于物體上能使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，但不能認(rèn)為克服了物體的慣性。突破策略實(shí)驗(yàn)演示：讓一個(gè)小球從斜面上滑下，斜面末端分別放毛巾、木板和玻璃板，讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。1當(dāng)斜面末端的接觸面越光滑，小球滑動(dòng)的距離越遠(yuǎn)。2說明摩擦力是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的原因，因?yàn)槟Σ亮Φ拇嬖谑刮矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化。如果沒有摩擦力的作用，小球又將會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?大家大膽猜想一下?，F(xiàn)在就讓我們沿著歷史的足跡看一下物理學(xué)的先知們是如何一步步從黑暗走向光明的。一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力演示多媒體課件首先是亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)：必須有力作用在物體上，物體才能夠運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方。接著演示伽利略是如何利用理想實(shí)驗(yàn)反駁伽利略錯(cuò)誤的觀點(diǎn)的。師：伽利略對(duì)于“運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系”，構(gòu)思出如圖所示的“理想實(shí)驗(yàn)”。將軌道彎曲成曲線的形狀，在軌道的一邊釋放一顆小球，如果不存在摩擦力，小球?qū)⑸仙侥睦?動(dòng)畫模擬若將軌道的傾角減小，小球同樣上升到原來的高度，路程增大了。假如將軌道彎曲成一側(cè)水平的形狀，這時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況呢?伽利略根據(jù)“理想實(shí)驗(yàn)”斷言：小球應(yīng)該以恒定的速率永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。由此可推斷，在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的物體并不需要用外力來維持。演示實(shí)驗(yàn)：把滑塊放到氣墊導(dǎo)軌上面，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，滑塊與導(dǎo)軌間形成氣層，從而使滑塊與導(dǎo)軌間的摩擦變得很小，推一下滑塊，讓學(xué)生觀察滑塊的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)。二、牛頓物理學(xué)的基石牛頓第一定律伽利略對(duì)物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)作了準(zhǔn)確的描述，但他并沒有明確指出運(yùn)動(dòng)和力之間的關(guān)系是什么。笛卡兒在伽利略的基礎(chǔ)上更近了一步，更為接近真理。牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，于1687年發(fā)表了他的著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了三條運(yùn)動(dòng)定律，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。其中，牛頓第一定律的內(nèi)容是：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。既然牛頓第一定律是最完善的，那么它從幾個(gè)方面闡述了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系?組織學(xué)生進(jìn)行討論，最后總結(jié)：不受力時(shí)，物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；受力時(shí)，力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。速度的大小或方向的改變稱之為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。牛頓第一定律不可以用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。因?yàn)椴皇芰ψ饔玫奈矬w是不存在的。當(dāng)物體受力但所受合力為零時(shí)可以看作物體不受力。比如：冰面上滑動(dòng)的冰塊、冰壺球。例1. 一個(gè)物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，這是因?yàn)? )A. 物體一定沒有受到任何力 B. 物體一定受到兩個(gè)平衡力作用C. 物體所受合力一定為零 D. 物體可能受到兩個(gè)平衡力作用解析：物體不受任何力的狀態(tài)是不存在的，物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合力一定為零，可能是兩個(gè)力，也可能是多個(gè)力。答案：CD。一切物體都有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性；所以牛頓第一定律又叫做慣性定律。慣性定律是物體不受外力作用時(shí)所遵從的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性。慣性能解釋日常生活中的許多現(xiàn)象。例如：當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，車上的乘客會(huì)向后傾斜，因?yàn)槠囈呀?jīng)開始前進(jìn)，乘客的下半身受到汽車的作用而隨車前進(jìn)，由于慣性的作用，其上半身仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以車上的乘客會(huì)向后傾斜。當(dāng)汽車剎車時(shí)，車上的乘客會(huì)向前傾斜，因?yàn)槠噭x車時(shí)，乘客的下半身受到汽車的作用而隨車減速，由于慣性的作用，其上半身仍然保持原來的速度前進(jìn)，所以車上的乘客會(huì)向前傾斜。例2. 在路上跑的人被絆倒時(shí)是向前趴著倒下，而慢走的人滑倒時(shí)，則大多數(shù)是后仰著地摔倒，試論述其原因。解析：這是因?yàn)槿嗽谂艿臅r(shí)候人的重心在人的整體的前方，當(dāng)人的腳遇到障礙物之后，由于慣性的原因使其上半身繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，容易向前趴；而慢走的人由于重心在整個(gè)身體的后面，所以經(jīng)常后仰著地摔倒。三、慣性與質(zhì)量從牛頓第一定律知，物體都要保持它們?cè)瓉淼膭蛩僦本€運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，或者說，它們都具有抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”，這種“本領(lǐng)”與什么因素有關(guān)呢?運(yùn)動(dòng)的火車比運(yùn)動(dòng)的自行車停下來要困難得多，可見物體的慣性即保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的本領(lǐng)，它與物體的質(zhì)量有關(guān)，有什么關(guān)系呢?物體的慣性與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，要停下來就越困難。物體的慣性與速度無關(guān)，因?yàn)閼T性是指物體保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。汽車的慣性的大小，是看它保持靜止或保持某一速度的能力的大小。只要速度有所改變，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就改變了，并不一定要從運(yùn)動(dòng)到靜止。討論、總結(jié)一下慣性的特點(diǎn)。學(xué)生進(jìn)行討論后總結(jié)。一切物體都有慣性，在任何狀態(tài)下都有慣性；慣性是物體的固有性質(zhì)；物體的慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變；質(zhì)量越小，慣性越小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變；慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)。突破反思施教之功，貴在引導(dǎo)，重在轉(zhuǎn)化，妙在開竅。本節(jié)課結(jié)合教材內(nèi)容，根據(jù)高一學(xué)生的心理特征及認(rèn)知