3.4牛頓第一定律（第1課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）七年級(jí)科學(xué)下冊(cè)（浙教版）

3.4牛頓第一定律（第1課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)七年級(jí)授課時(shí)間課題3.4牛頓第一定律（第1課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：了解牛頓第一定律的內(nèi)容，確認(rèn)力并不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；了解亞里士多德與伽利略的思想沖突，知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理方法和結(jié)論；科學(xué)思維：通過理性分析以及科學(xué)的推理從而獲得規(guī)律，了解如何建立進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本思路；探究實(shí)踐：通過小實(shí)驗(yàn)，獲得改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與受到外力之間的感性認(rèn)識(shí)；提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象描述和總結(jié)歸納、推理的能力；態(tài)度責(zé)任：初步認(rèn)識(shí)科學(xué)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)又促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的相互關(guān)系；樹立勇于質(zhì)疑、大膽推理的科學(xué)精神；提升合作、交流的能力，樹立團(tuán)隊(duì)合作精神，共建良好的學(xué)習(xí)氛圍。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：通過對(duì)小車實(shí)驗(yàn)的分析比較得出牛頓第一定律；難點(diǎn)：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因；伽利略的理想實(shí)驗(yàn)的推理過程；學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版七下第三章第4節(jié)，本節(jié)主要內(nèi)容：通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)獲得牛頓第一定律的內(nèi)容及進(jìn)一步形成運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，此前學(xué)習(xí)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)和力的相關(guān)知識(shí)，本課再進(jìn)一步研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是將力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來的一條紐帶，同時(shí)牛頓第一定律是經(jīng)典力學(xué)的三大定律之一，是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)一步分析和處理運(yùn)動(dòng)和力學(xué)問題的基礎(chǔ)。慣性及利用慣性知識(shí)解釋相關(guān)的現(xiàn)象，這是在牛頓第一定律及力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系基礎(chǔ)上的深化和延伸。要求通過實(shí)驗(yàn)探究理解物體的慣性，學(xué)生已具備一定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和探究能力但缺乏對(duì)問題的深入思考和理性的思維過程，所以在接受牛頓第一定律這一抽象的概念具有一定的難度，故應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手、動(dòng)腦。本節(jié)內(nèi)容擬用2課時(shí)完成教學(xué)。第1課時(shí)主要內(nèi)容是牛頓第一定律、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，第2課時(shí)主要內(nèi)容是慣性。教學(xué)準(zhǔn)備課件、課本、活動(dòng)器材等教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)新課導(dǎo)入我們已經(jīng)知道，力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但是，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是否一定是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔?？力又是怎樣改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的？面對(duì)這些復(fù)雜的問題，我們先思考一個(gè)更基本的問題：物體不受力的作用時(shí)，將做什么運(yùn)動(dòng)？新知講授一、牛頓第一定律事實(shí)上，我們無法用實(shí)驗(yàn)顯示物體不受力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樽匀唤缰胁⒉淮嬖谕耆皇芰ψ饔玫沫h(huán)境。我們采用的方法是：先用實(shí)驗(yàn)探究不同阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，然后再推測出物體不受力作用時(shí)將做什么運(yùn)動(dòng)。1.活動(dòng)：探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）在水平木板上分別鋪上毛巾和棉布，如圖甲和乙，讓小車從斜面的頂端由靜止開始滑下，觀察小車在水平面上運(yùn)動(dòng)的距離，并將結(jié)果記錄在下表中。（2）水平木板上不鋪任何材料，如圖丙，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。水平面的材料小車受到的阻力（大、較大、?。┬≤囘\(yùn)動(dòng)的距離（大、較大、小）棉布大小絲綢較大較大木板小大【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】小車在不同平面上的運(yùn)動(dòng)距離不同，隨著水平面越來越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離也越來越遠(yuǎn)?！緦?shí)驗(yàn)分析】小車在不同水平面上受到的阻力大小不同。水平面越光滑，小車受到的阻力越小，其速度減小得越慢，運(yùn)動(dòng)距離越遠(yuǎn)。（把無法直接測量的阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響轉(zhuǎn)化為可直接比較的小車的運(yùn)動(dòng)距離，運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。）【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】阻力改變了小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)铰?，運(yùn)動(dòng)的距離越大。阻力越大，小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變得越快，運(yùn)動(dòng)的距離越小。【實(shí)驗(yàn)推理及猜想】如果小車在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)不受阻力的作用，那么它將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，即物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)?！緦?shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及問題】（1）為什么每次實(shí)驗(yàn)時(shí)小車都要從斜面同一位置開始滑下？為了保證小車進(jìn)入水平面時(shí)的速度相同。（2）當(dāng)小車在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，只改變水平面的粗糙程度，其他因素保持不變。（注意控制變量）（3）木板要盡量長一些，防止小車滑出木板影響實(shí)驗(yàn)。2.兩個(gè)觀點(diǎn)3.牛頓第一定律牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果，進(jìn)一步得出：一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是牛頓第一定律。牛頓第一定律是在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過推理概括出來的。這種以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，通過推理得出結(jié)論的研究方法是科學(xué)研究的重要方法。（實(shí)驗(yàn)推理法）加深理解：（1）“沒有受到外力作用”包含兩種情況：①不受到任何力的作用，這是一種理想情況；②物體受力，但所受的力相互抵消，即合力為0，相當(dāng)于物體不受力。如所受的力相互抵消，相當(dāng)于物體不受力。（2）“或”指一個(gè)物體只能處于一種狀態(tài)，到底處于哪種狀態(tài)，由原來的狀態(tài)決定，若物體原來是靜止的，則保持靜止；若物體原來是運(yùn)動(dòng)的，則保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。（3）牛頓第一定律是推理得到的，不可能用實(shí)驗(yàn)來直接驗(yàn)證。二、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系1.力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因2．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因斜面絕對(duì)光滑，一旦物體具有某一速度，如果不受力就將一直運(yùn)動(dòng)下去。即物體運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。3.笛卡爾觀點(diǎn)4.觀點(diǎn)演變因?yàn)槲矬w在不受力作用時(shí)總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，所以，要改變物體的速度大小和運(yùn)動(dòng)方向，必須對(duì)物體施加力的作用。由此可見，牛頓第一定律為我們深刻地揭示了力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，即力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。思考與討論1．如圖甲，小球豎直下落的運(yùn)動(dòng)中，為什么速度越來越大？豎直下落的小球，只受豎直向下的重力的作用，受到的外力的合力不為零，且合力的方向與小球運(yùn)動(dòng)的方向相同，所以小球做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來越大。2．如圖乙，小球豎直向上拋出的運(yùn)動(dòng)中，為什么速度越來越??？小球豎直向上拋出的運(yùn)動(dòng)中，只受豎直向下的重力的作用，由于合力的方向與小球運(yùn)動(dòng)的方向相反，所以小球做減速運(yùn)動(dòng)，速度越來越小。3．如圖丙，小球沿斜向上方向拋出的運(yùn)動(dòng)中，為什么運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化？小球斜向上方向拋出的運(yùn)動(dòng)中，只受重力的作用，由于小球的運(yùn)動(dòng)方向與重力的方向成一定角度，所以小球的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化。由以上活動(dòng)可知：若物體運(yùn)動(dòng)的方向與受到的合力的方向相同，則物體加速運(yùn)動(dòng)；若物體運(yùn)動(dòng)的方向與受到的合力的方向相反，物體減速運(yùn)動(dòng)；若物體運(yùn)動(dòng)方向與合力的方向成一定角度，物體運(yùn)動(dòng)方向逐漸改變，即進(jìn)行曲線運(yùn)動(dòng)，最終運(yùn)動(dòng)方向與合力方向相同。綜上，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。新知閱讀：關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的一個(gè)假想的實(shí)驗(yàn)在愛因斯坦（AlbertEinstein）、英費(fèi)爾德（L.Infeld）合著的《物理學(xué)的進(jìn)化》一書中，有這樣一個(gè)用來說明力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的假想的實(shí)驗(yàn)：假如有人推著一輛小車在平路上行走，然后突然停止推那輛小車，小車不會(huì)立刻停止運(yùn)動(dòng)，它還會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段很短的距離。怎樣才能增加這段距離呢？這可以有許多辦法。例如，在車輪上涂油或把路修得更平滑等。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)得越容易、路越平滑，車便可以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)得越遠(yuǎn)。但是歸根到底，在車輪上涂油和把路修平等都只有一種作用：減小外部的影響，即車輪內(nèi)及車輪與路之間的摩擦力減小了……假想路是絕對(duì)平滑的，而車輪也毫無摩擦，那么就沒有什么會(huì)阻礙小車運(yùn)動(dòng)，而它就會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。課堂練習(xí)典例1“后裔射日”是大家熟悉的我國上古時(shí)期的神話故事。后裔將箭射出去后，假設(shè)箭突然不受任何力的作用，那么它會(huì)（）A.落回地面B.繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)C.停在空中D.飛向太陽【答案】D【解析】將箭射出去后，假設(shè)箭突然不受任何力的作用，根據(jù)牛頓第一定律，箭將保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，飛向太陽。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。典例2投籃時(shí)，籃球運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，若該籃球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)一切外力消失（）A.保持空中靜止B.勻速向下運(yùn)動(dòng)C.勻速斜下運(yùn)動(dòng)D.勻速向右運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】籃球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，水平方向速度不為0，若外力消失籃球?qū)⒈３衷械臓顟B(tài)，即水平勻速向右直線運(yùn)動(dòng)。故選D。典例3牛頓第一定律揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，由此判斷下列說法正確的是（）A.物體受到外力的作用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定會(huì)改變B.物體處于靜止?fàn)顟B(tài)不一定是受到平衡力的作用C.牛頓第一定律是通過實(shí)驗(yàn)得出的力學(xué)基本定律之一D.加速、減速的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定是改變了，但勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有改變【答案】B【解析】A.物體受到外力的作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一定會(huì)改變，例如物體受到平衡力的作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，故A錯(cuò)誤；B.物體處于靜止?fàn)顟B(tài)可能是受到平衡力的作用，也可能不受力的作用，故B正確；C.牛頓第一定律指出：一切物體在不受力時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；現(xiàn)實(shí)生活中的物體都受到力的作用，絕對(duì)不受力的物體不存在，所以牛頓第一定律不是通過實(shí)驗(yàn)得出的，而是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上概括推理得出的，故C錯(cuò)誤；D.勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，其運(yùn)動(dòng)方向時(shí)刻發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻改變，故D錯(cuò)誤。故選B。典例4小明同學(xué)為模仿伽利路斜面實(shí)驗(yàn)“探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”(如圖甲)。讓同一輛小車分別滑到鋪有毛巾、棉布和未鋪任何材料的木板觀察并記錄小車水平滑行的距離。(不計(jì)空氣阻力)（1）在實(shí)驗(yàn)過程中，該同學(xué)讓小車從斜面的同一位置靜止釋放，這一操作的目的是為了控制小車到達(dá)水平面時(shí)的相等；（2）小明根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)繪制出小車速度時(shí)間關(guān)系圖，并推測繪制出小車在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的圖像，如圖乙所示；其中可表示水平面光滑的是；（填圖中的序號(hào)）（3）圖丙是各科學(xué)家先后對(duì)“運(yùn)動(dòng)和力”關(guān)系的不同觀點(diǎn)，下列說法正確的是（）（可多選）。A.亞里士多德認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體在不受力時(shí)會(huì)停止運(yùn)動(dòng)B.伽利略提出力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C.相對(duì)牛頓的觀點(diǎn)，笛卡爾觀點(diǎn)未涉及靜止物體D.“牛頓第一定律”是牛頓通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論E.科學(xué)觀點(diǎn)的形成是一個(gè)不斷完善、修正的過程【答案】（1）速度（2）①（3）AE【解析】（1）實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用控制變量法，探究陽力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，應(yīng)控制小車的速度相同，所以讓小車從斜面的同一位置由靜止釋放，為了小車到達(dá)水平面時(shí)的初速度相同。（2）由圖甲可得，小車的速度相同，水平面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的越遠(yuǎn)，所以可以推理，小車在絕對(duì)光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度不再減小，保持原來的速度一直運(yùn)動(dòng)下去，故①符合題意。（3）A.亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，運(yùn)動(dòng)物體不受力時(shí)會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，故A正確；B.伽利略提出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，物體不受力時(shí)，將保持原來的速度一直運(yùn)動(dòng)下去，故B錯(cuò)誤；C.笛卡爾認(rèn)為任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止，故C錯(cuò)誤；D.“牛頓第一定律”是牛頓通過大量實(shí)驗(yàn)和合理的推理得出的結(jié)論，故D錯(cuò)誤；E.每一個(gè)科學(xué)觀點(diǎn)被提出時(shí)，都是不完整的，科學(xué)觀點(diǎn)的形成是一個(gè)不斷完善、修正的過程，故E正確。故選AE。課堂小結(jié)1.牛頓第一定律（1）內(nèi)容：一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是牛頓第一定律。（2）牛頓第一定律是在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過推理概括出來的。這種以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，通過推理得出結(jié)論的研究方法是科學(xué)研究的重要方法，這種方法叫實(shí)驗(yàn)推理法。（3）注意沒有外力作用可以是不受力的情況或受到的力相互抵消，合力為0，相