《4.1牛顿第一定律》
教学目标： 知识与技能 1．知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。 2．理解牛顿第一定律的内容及意义。
3．知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象。 过程与方法
1．观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系。 2．通过实验加探对牛顿第一定律的理解。 3．理解理想实验是科学研究的重要方法。 情感态度与价值观
1．通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。
2．感悟科学是人类进步的不竭动力。 教学重点、难点： 教学重点
1．对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解 2．科学思想的建立过程 教学难点
1．力和运动的关系 2．惯性和质量的关系 教学方法：
探究、讲授、讨论、练习 教学手段： 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、气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置。 课时安排：
新授课（2课时） 教学过程：
[新课导入]
做实验引入力和运动的关系，引发学生的思考。
[参考实验]在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态。 师：怎样才能让小车运动起来呢? 生：要用力去推它。
师：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢?本节课我们就来探究这个问题。 [新课教学]
承接刚才的实验现象，演示当物体不再受手的推力时，物体停止运动。
师：静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动；一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何?
生：一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下。 师：根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”。
生l：需要。因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持。
生2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对。
生3：例如在空中飞行的足球，已经不再受到脚的作用力，但仍然向前运动，因此“物体的运动不一定需要力的作用”。 师：相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长很多，地滚球为什么运动一会儿就停止呢?
生：因为受到阻力。
师：如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动?
生：将不会减速。
师：(鼓励)很好，现在我们看一个实验。
实验演示：让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象。
师：仔细观察实验现象并得出结论。
生1：实验现象是当斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远。
生2：说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化。
师：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢?大家大胆猜想一下。 生l：不好预测，因为没有摩擦力这种情况不可能存在。 生2：如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去。
师：现在就让我们沿着历史的足迹看一下物理学的先知们是如何一步步从黑暗走向光明的。
一、理想实验的魅力 演示多媒体课件
首先是亚里士多德的错误观点：必须有力作用在物体上，物体才能够运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。接着演示伽利略是如何利用理想实验反驳伽利略错误的观点的。
师：伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4—1—1所示的“理想实验”。将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗小球，如果不存在摩擦力，小球将上升到哪里?
生：不存在摩擦力的话，小球将上升到与A点相同高度的C点． 师：下面我们通过动画模拟验证同学们的说法， 动画模拟
师：若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置?路程是增大还是减小?
生：同样上升到与A点同高度的D点或正点，路程增大了。
师：假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢?
生：由于BF是水平的，小球就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去。
师：下面我们通过动画模拟验证同学们的说法。 动画模拟、验证学生的想法
师：伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去。由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力采维持．
师：理想实验，是科学研究中的一种重要的方法。它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度。它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋。
演示实验：把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小，推一下滑块，让学生观察滑块的运动是什么运动。
师：滑块的运动是什么运动? 生：近似匀速直线运动。
师：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端。这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去。
[知识拓展]
可以用多媒体演示伽利略的另外一个理想实验：参考实验案例。 多媒体演示：
伽利略针和单摆实验：伽利略曼教堂内吊灯搔动的启发。运用逻辑思维的方陆进行分析，得出了与亚里士多德不同的力与运动的关系的结论。在如图4—1—2所示的装置中，将摆球拉到一边，由静止开始释放小球，摆球会摆到另一边，用水平长尺标记其高度，用一报针多次改变。小球的悬点，重复实验．在当时的测量条件下。伽利略得出的结论是：摆球能上升到原来的高度。这个实验后来被称为“伽利略针和单摆实验”．
师：伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，明确指出：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态。永远不会使自己沿曲线运动．面只保持在直线上运动。他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然观的基础
二、牛顿物理学的基石——牛顿第一定律
师：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么。笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理．牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础。其中，牛顿第一定律的内容是：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 师：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系? 组织学生进行讨论。
生：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．
师：什么叫运动状态的改变?
生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变。
师：牛顿第一定律可不可以用实验来验证?什么时候可以看作不受力并举例说明。 生：不能。因为不受力作用的物体是不存在的．当物体受力但所受合力为零时可以看作物体不受力。比如：冰面上滑动的冰块、冰壶球。
师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；所以牛