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文檔簡介

1、物理牛頓第一定律教案一、教學目標知識與技能:理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關(guān)系。過程與方法:理解理想實驗是科學研究的重要方法。情感態(tài)度價值觀:通過理想斜面的教學,體會理想實驗的魅力。二、教學重難點教學重點:通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律;慣性的理解。教學難點:力和運動的關(guān)系;慣性和質(zhì)量的關(guān)系。三、教學方法討論法、啟發(fā)法、講解法四、教學過程(一)導入新課撕紙游戲猜一猜:1.一張紙已剪成兩截,但未完全剪斷,如果迅速用力撕兩邊,紙會斷成幾截?2.現(xiàn)在把紙剪成三截,但未完全剪斷,如果迅速用力撕兩邊,紙會斷成幾截?大家不要動手,先猜一猜。3.如果在中間的紙下面夾一個夾子,然后迅速撕兩

2、邊,紙會斷成幾截?請大家想一想:為什么是這樣一個結(jié)果呢?怎樣解釋我們的游戲呢?其實,在我們的游戲中還涉及到一個古老的話題力和運動:用力撕紙,紙條斷開運動起來。運動和力之間到底有什么關(guān)系呢?帶著這些問題,我們一起來體驗古人的探究過程,學習古人的探究方法,進一步理解論述運動和力關(guān)系的牛頓第一定律。(二)新課教學1.情景設(shè)問,經(jīng)驗猜想在人類歷史的長河中,運動和力如影隨形,總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。比如:馬拉車則車前進,不再拉,前進的車會停下來;人象推車則車前進,不再推,前進的車會停下來;踢球,球沿草地向前滾動,不再踢,滾動的球會慢慢停下來。思考:運動和力之間有什么關(guān)系呢?最早提出這個問題并給出

3、經(jīng)驗猜想的是古希臘學者亞里士多德。他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗猜想:必須有力作用在物體上,物體才能運動;沒有力的作用,物體就要靜止在一個地方。運動需要力維持。他的觀點來自實際經(jīng)驗,還能用實際經(jīng)驗驗證,所以被人們廣泛接受,并維持了近兩千年。設(shè)問:我們現(xiàn)在知道,他的觀點是錯誤的。那么他有貢獻嗎?亞里士多德的貢獻:開創(chuàng)了一個新的研究領(lǐng)域。首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀的伽利略。他觀察了球的滾動。2.質(zhì)疑假設(shè),科學猜想當球沿斜面向下滾動時,它的速度增大,而向上滾動時,速度減小。他由此猜想:當球沿水平面滾動時,它的速度應該不增不減。實際觀察的結(jié)果是:沿水平面滾動的球越來越慢,最后停下來?,F(xiàn)象:沿水平面滾動的球越來

4、越慢,最后停下來。按照亞里士多德的觀點,球停下來是因為沒有力的作用。伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā),對亞里士多德的觀點提出質(zhì)疑。質(zhì)疑:滾動的球之所以停下來,真的是因為沒有力的作用嗎?設(shè)問:球停下來的原因是什么呢?在伽利略之前,人們還沒有意識到摩擦力這種無形的力,伽利略是第一個意識到摩擦力的人。他改變了水平面的粗糙程度,發(fā)現(xiàn):水平面越光滑,球滾得越遠。于是,他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果。結(jié)論:滾動的球停下來,是摩擦阻力作用的結(jié)果。假設(shè):若沒有摩擦阻力,沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\動呢?猜想:若沒有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h滾動下去。過渡:伽利略設(shè)計了一個雙斜面實驗。3.實驗探究,得出結(jié)論(1)雙斜面實驗左斜面固定

5、,右斜面傾角可變。實驗中我們設(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放。固定右斜面,改變小球所受的摩擦,觀察小球上升的最大高度怎樣變化。重復一次。思考:1.小球所受摩擦阻力的大小與小球上升的最大高度之間有什么關(guān)系?2.摩擦阻力的大小與釋放點到上升的最高點的高度差是什么關(guān)系?3.如果沒有摩擦,小球會上升到多高的地方?減小右斜面傾角,觀察小球沿斜面運動的最遠距離怎樣變化。重復一次。思考:1.減小右斜面傾角,小球沿斜面運動的最遠距離如何變化?2.如果沒有摩擦,減小右斜面傾角,沿斜面滾動的最遠距離怎樣變化?小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤?將右斜面放平,釋放小球,觀察小球的運動。思考:1.如果水平木板足夠長,小球會

6、停下來嗎?2.如果沒有摩擦,水平木板足夠長,小球?qū)L到哪里去呢?過渡:伽利略的雙斜面實驗是一個理想實驗。(2)理想實驗的魅力:實驗(事實)+邏輯推理通過可靠的實驗事實,加上合理的邏輯推理,得出規(guī)律的一種方法。理想實驗的魅力:實驗不能實現(xiàn)的地方,思維向前一步。這種方法非常了不起!愛因斯坦是這樣評價的:伽利略的發(fā)現(xiàn)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。這個評價實事求是,從亞里士多德到伽利略,經(jīng)歷了2000多年,物理學徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦,只經(jīng)歷300多年,物理學的大廈初步建立,大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實驗研究方法。過渡:通過雙斜面理

7、想實驗,伽利略得出了結(jié)論。(3)伽利略:若沒有摩擦阻力,沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h滾動下去。運動不需要力維持?;仡?、思考:靜止的車、足球為什么運動起來?運動的車、足球為什么會停下來?力和運動之間有什么關(guān)系?力是改變物體運動狀態(tài)的原因。設(shè)問:運動狀態(tài)是用什么物理量描述?車由靜止變?yōu)檫\動,受到了推、拉力;由運動變?yōu)殪o止,受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\動,受到了腳的力;由運動變?yōu)殪o止,受到了草地的摩擦阻力。過渡:與伽利略同時代的法國科學家笛卡爾對他的觀點進行了補充。4.補充完善,形成定律(1)笛卡爾的補充:除非物體受到力的作用,物體將永遠保持其靜止或運動狀態(tài),永遠不會使自己沿曲線運動,而只保持在直線上

8、運動。這應成為一個原理,它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。笛卡爾補充了物體不受力時保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。過渡: 1642年,伽利略逝世,1643年牛頓在英國誕生。牛頓是人類歷史上最偉大的科學家之一。主要貢獻有發(fā)明了微積分,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學,設(shè)計并制造了第一架反射式望遠鏡等等。牛頓在1687年出版的自然哲學的數(shù)學原理一書中提出了三條運動定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第一定律,它是牛頓物理學的基石。(2)牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。過渡:現(xiàn)在我們來理解定律。(三)鞏固提高思考:牛頓第一定律中論述的運

9、動和力的關(guān)系是怎樣的?1.運動和力的關(guān)系:力是改變物體運動狀態(tài)的原因。2.阻力很小的現(xiàn)象:冰壺從視頻可以看出,冰壺在一段時間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變,直到碰上另一個冰壺。思考:定律中還論述了什么呢?3.慣性:概念:物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。設(shè)問:一切物體都有慣性。做變速運動的物體有慣性嗎?當物體做變速運動時,由于慣性,物體會抵抗速度的改變,從而使速度的改變需要一段時間。比如汽車緊急剎車時不會立即停下來,而是繼續(xù)向前滑行一段距離。一切物體有慣性,有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。物體慣性大,“本領(lǐng)”大,運動狀態(tài)難改變;物體慣性小,“本領(lǐng)”小,運動狀態(tài)易改變。思考并猜想:物體的慣性大小和什么因素有關(guān)?(四)小結(jié)作業(yè)1.了解了運動和力關(guān)系的探究過程。在探究過程中,亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實驗方法;笛卡爾補充了伽利略的觀點;牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。2.體會了理想實驗的魅力:實驗(事實)+邏輯推理3. 深入理解了牛頓第一定律,知道了質(zhì)量是慣性大小的量度。4.后來愛因斯坦等科學家又進一步發(fā)展了牛頓第一定律。沒有哪一個定律是終極

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