8.1 牛顿第一定律

本章是在前面对力研究的基础上，进一步探讨物体的运动状态变化和物体的受力情况间的关系，在物理学上把本章内容称为动力学，牛顿运动定律是动力学的基础，也是整个经典物理理论的基础。

正确地理解惯性的概念，理解物体间相互作用的规律，熟练地运用牛顿第一定律解决问题，是本章学习的重点，也为进一步学习今后的知识，提高分析解决问题的能力奠定基础。

本章还涉及了许多重要的研究方法，如：在牛顿第一定律的研究中采用的理想实验法，摩擦力的研究中运用假设法，对这些方法要让学生认真体会、理解，以提高认知的境界。

本章要做好有关实验，在实验中体会物理学习的收获。

物理知识来源于生活，最终应用于生活，本章的学习就是对运动分析的基础。

第1节 牛顿第一定律教案

整体设计

牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是牛顿物理学的基石，力学的第一原理，它破除了长达两千年以来亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，本身还包含着力、惯性和参考系的科学概念，是物理学理论的支柱和基石.在教学中，不能把它看作牛顿第二定律的特殊情况，它意在引导学生了解科学的发现和发展.本节课采用的理想实验法，在物理研究中具有十分重要的地位和作用.

本课程的教学设计，主要是让学生通过动手实验和利用贴近学生生活的实例，达到突破重难点的目的. 教学重点

1.理解力和运动的关系.

2.理解牛顿第一定律，知识惯性与质量的关系. 教学难点

惯性与质量的关系. 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能

1.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持.

2.理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的. 3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度. 过程与方法

培养分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断.正确地认识力和运动的关系.

情感态度与价值观 1.培养科学研究问题的态度.

2.利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系.鼓励学生大胆发言，并学以致用.

课前准备

教具准备：多媒体课件、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块等. 知识准备：力的概念及力的作用效果.

教学过程

导入新课

历史的足迹。

1、在研究力和运动的关系上有哪些代表人物？ 2、每位科学家对力和运动的关系是如何认识的？ 3、伽利略是如何证明其观点的？

学生讨论，教师借机导入新课. 推进新课

一、理想实验的魅力 自主探究

让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究： 1.力推物动，力撤物停. 2.力撤物不停.

供选用器材：小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺等. 学生操作时，教师巡回指导学生完成以下操作：

1.桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停；

2.将毛巾换成玻璃板，或直接用桌面，把小车在桌面或玻璃板上推一下，它运动一段时间才停下来. 学生操作结束后，教师可以让一个学生说一下他的操作过程及看到的现象，由此可以得到结论. 结论：物体的运动不需要力来维持.

为了证明这个结论的正确性，再让学生举出一些其他的实例来说明.如：蹬一段时间自行车后停止蹬车，自行车还会滑行一段距离；在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离才停止运动；空中飞行的飞机制动后仍然还会向前滑翔；射出枪蹚的子弹等等.

既然物体的运动不需要力来维持，刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出现在哪里呢？下

面用小球来做个对比实验. 实验探究

A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合，让小球从斜槽上自由滚下，标出小球在毛巾上滚动的距离； B.使斜槽下端直接与桌面吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在桌面上滚动的距离； C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在玻璃上滚动的距离.

通过观察对比实验，让学生分析实验，总结实验： 接触面越光滑，小球滚动的距离越远.

结论：运动小球停下来的原因是受到摩擦力的作用.

为了引出伽利略的理想实验，教师可继续设疑：若接触面光滑无摩擦小球会怎样？ 学生讨论、交流，大胆猜想.（充分发挥学生的想象空间，发散思维） 在学生讨论交流的基础上，结合实验进一步总结.

结论：物体的运动不需要力来维持.力撤物停的原因是因为摩擦力.若无摩擦力，运动物体会一直运动下去.最早发现这一问题的科学家是伽利略，他是怎样研究这个问题的呢？ （教师补充）伽利略的理想实验：

A.对称斜面，无摩擦小球滚到等高.

B.减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置自由释放要滚到等高，滚动距离越远. C.把另一侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去.

根据这一现象伽利略得出了：运动的物体若不受力，物体将匀速运动下去. 为了验证这个理论的正确性，有条件的学校可以通过气垫导轨实验来验证一下： （介绍气垫导轨、光电门工作原理）

演示1：利用气垫导轨消除摩擦，让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度. 学生记录数据并比较，感受伽利略理论的正确性.

二、牛顿物理学的基石——惯性定律

为了进一步加深对牛顿第一定律的理解，培养学生理解问题的能力，教师可继续设疑：既然牛顿第一

定律更完善，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？ 让学生讨论交流并回答：

两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态. 在学生回答基础上，进一步总结：

力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因. 设疑：牛顿第一定律能否用实验来验证？ 结论：不能，因为不受力作用的物体是不存在的.

受力但合力为零可看作不受力.在学生回答的基础上，作出肯定，并指出：牛顿第一定律虽然所描述的是一种理想化状态，但它却正确揭示了自然规律. 三、惯性与质量

演示：在小车上竖放一长条木块，让小车在光滑玻璃板上运动，前面固定一个物体， 当车被物块挡住时，车上的木块向前倾倒，为什么？

引导学生分析：木块随车一起运动，当车被挡住时，车停止运动，木块的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒.物体这种保持原来运动状态不变的性质叫惯性.

举例说明：①木块立在静止的车上，忽然拉动小车，木块后倾. ②人站在匀速行驶的车厢内竖直向上跳起，仍落回原地.

总结：惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.

从牛顿第一定律我们得知，一切物体都有保持它们原来的匀速直线运动或静止状态的性质，所以牛顿第一定律又叫惯性定律.当力迫使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的“本领”.这个“本领”与什么因素有关？请大家通过实例分析.

讨论交流：

1.载重货车启动时，由静止到高速得需要较长一段时间；百米冲刺到终点后，体重大的运动员较难停下来。

2.我国公安交通部门规定，在各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，为什么？（教材19页科学世界）

3.常见的柴油机、电动机等机器的底座非常沉重，而参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱以减小质量，这是为什么呢？你能解释一下吗？