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第一节 牛顿第一定律
教材分析
一、新课标与旧教材相比，有以下几点大的变动 1、旧教材的“牛顿第一定律”和“运动状态的改变”，在新课标中合成“牛顿第一定律”。 2、除“知识与技能”的设置外，增加了“过程与方法”、“情感态度与价值观”的教育。 3、质量是惯性唯一量度的问题处理上，新课标比旧教材简化了。
4、通过卡通方式引入惯性参考系（以“科学漫步”的形式）降低难度，有别于旧教材“第八节 惯性系和非惯性系”。
5、图片的处理上，牛顿的画像、伽利略的斜面实验，都变成彩色照片形式，新课程比旧教材在视觉感觉上更贴近自然，真实感更强。
6、习题方面作了较大改进，新课程只保留了旧教材习题中的两道习题，即新课程习题中的
1（2）、2。
二、三维课程的设计
从三维教改的观点看，本节内容的讲述应该有三个重点：一是知识重点，惯性定律、惯性与质量；二是方法重点，即通过伽利略的理想斜面实验推翻了统治人类认识的亚里士多德的“经验事实观”，让学生从中真正体会到“光凭经验来做判断常常是靠不住的”，伽利略之所以推翻了亚里士多德的观点，主要是利用减小摩擦的方法，利用极限的思维方式，把接触面设想成为无限光滑，进而得出物体的运动不需要外力来维持，从这一点上，让学生认识到使人们误入歧途的主要原因是摩擦力。这是一个探索的过程，体现了三维课程的“过程与方法”；三是对科学问题的思辨。科学的发现都有其深刻的社会背景和科学背景，亚里士多德的观点之所以能统治人类认识两千年，主要是这种观点与生活经验相吻合。亚里士多德力图以世界本来面目说明各种自然现象，他能够摆脱当时以神的意志支配世界的观点，形成一套自圆其说的体系，已是很大进步；而伽利略却能利用创造性的思维，敢于质疑，推翻亚里士多德的一些错误观点，说明了人类对自然界的认识过程，乃是在不断的自我否定中前进；科学家们坚持真理、为科学献身的精神，同时体现了对人对事的价值观的问题，这都是情感态度与价值观的绝好素材。若能从这三个方面来考虑，就能体味到编者的匠心独具，超前的教育理念，以及对中学教学的指导作用。而我们平时的教学都偏重了“知识与技能”重点，对另外两方面的教学相对弱些。通过本节课的教学，不仅让学生掌握惯性定律，同时也真正体现张大昌教授所主张的：“人们缺少的知识可以在一生中的任何时刻补充，而方法性的东西，特别是观念性的东西的学习，需要多次接触，才能逐步深入地领悟。在成长过程中，时机的选择是非常重要”。因此方法重点和对科学问题思辨也应与知识重点放在等同的地位。
教学建议
一、力是改变物体运动状态的原因的教学
运动和力的关系问题是动力学的基本问题，对于各种物体的运动，不仅要从运动特点来进行观察和描述，还要从物体的受力情况去分析改变它们运动状态的原因。然而使学生建立起来物体的机械运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点。不是轻而易举的事情。因为，从日常经验出发，人们往往产生错误的认识，这些认识与历史上前人产生过的错误有类似之处，教科书采用了大量的贴近学生的生活实例，例如冰壶球的照片。关于惯性参考系的卡通图片等等，这些情景设置为学生增强感性的认识和“见物说理”，使学生能在教师设置的问题情景中展开讨论和探究。除了对书中举出的实例进行分析外，还应让学生举一些实例来说明力是改变物体运动状态的原因，而不是运动原因，要使学生真正承认这一观点，就应
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让学生充分表达自己观点，教师应特别注意分析学生举例中出现的错误观点，引导学生进行讨论。例如”
①静止的物体若没有力的作用就运动不起来 ②运动的物体若去掉推力，就回停下来……
教师可以利用学生提出的问题，进行充分的讨论。 分析例①，“力使静止的物体运动，不能说明力是维持物体运动状态的原因。实质是力是改变了物体的运动状态。
分析例②，教师可以提出“去掉推力，物体是否就立即停下来？”“停止运动前的这段位移大小与什么因素有关？”“请同学设想如果接触面光滑，物体将怎样运动？”最后是学生认识到：运动的物体，如果不受力的作用，将一直保持匀速直线运动，维持物体运动状态不需要力，力是改变物体运动速度的原因。
在这里教师可以演示气垫导轨实验，在气垫导轨的两端装上减振弹簧，让学生观察在阻力很小时物体近似做匀速直线运动，当碰撞后，（直到有外力作用）物体的运动状态才发生改变。除碰撞外，滑块做近似匀速直线运动，来回碰撞，使得实验生动、有趣。在讲授人类认识运动和力的关系时，可以请学生阅读一些物理学史的资料，或者请学生通过各种媒体去查阅有关资料，比较亚里士多德的观点与伽利略的观点各是什么，它们有什么不同，请学生举例谈一谈自己所持的观点和理由。 二、牛顿第一定律的教学
在学生认识了亚里士多德的观点是错误的以后，教师再进行牛顿第一定律的教学，在此过程中教师仍要鼓励学生动脑筋思考，设置一定的问题情景，例如：如果你是伽利略你将用什么方法证明亚里士多德的观点是错误的？学生会想出许多减小摩擦的方法，从学生的设想中逐渐将理想化的方法渗透到教学中。最后讲解伽利略的理想实验，应充分说明伽利略理想实验的推理过程，知道理想实验是建立在可靠事实的基础上的一种科学方法。学生会为伽利略的这一推理过程而叫绝，牛顿第一定律也顺理成章地得出。注意伽利略理想斜面的结论与牛顿第一定律之间的过渡，不要讲完伽利略理想斜面实验后，马上得出牛顿第一定律，要把笛卡儿等人的研究结果陈述出来，让学生体会到一个定律的建立不是一个人或两个人就完成了的，在潜移默化中让学生体会到科学发现的过程，从而使学生受到过程与方法、情感态度与价值观的教育。
新课标与旧教材对牛顿第一定律的文字叙述上略有不同，编者可能是从物体实际存在状态的角度来叙述的，即不受力的物体是不存在的。在牛顿第一定律得出之后，教师应带领学生仔细分析牛顿第一定律的内容，帮助学生总结出牛顿第一定律的含义： ①明确了力和运动的关系。物体的运动并不需要力的维持，只有当物体的运动状态发生变化，即产生加速度时才需要力的作用。
②提出了惯性的概念。牛顿第一定律既有实验基础，又是一种理想化的思维产物。它在牛顿运动定律中具有极其重要的地位，它揭示了物体都具有惯性的性质。
牛顿第一定律所描述的虽然是一种理想化的状态，它却正确地揭示了自然规律。 三、惯性概念的教学 1、惯性概念的理解
教材一改以往对惯性教学的方式，采用通俗的、来自生活的语言，将惯性叙述为“物体抵抗运动状态变化的‘本领’”。教师可再举一些事例，让学生领悟这种表达的含义，如歼击机的质量比运输机、轰炸机小的多，在战斗前还要抛掉副油箱，体操运动员身材都比较矮小等，这些都说明质量小、惯性小，运动状态容易改变。相反，电动抽水站的电动机和水泵都固定在很重的机座上，就是要增大它们的质量，进而惯性大，运动状态不易改变，从而达到稳定的目的。惯性这一概念，学生在初中虽然已经学习过，但要从质量是惯性大小唯一量度
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的角度认识惯性，仍是学习的难点。因此在教学过程中要说明两个问题。 ①任何物体都有惯性，都有抵抗运动状态变化的“本领”，不同的物体这个“本领”是不同的，这种“本领”的大小是怎样体现出来的呢？力相同，质量不同，相同时间内从静止开始哪一个获得速度大。最好让学生自己举日常生活的事例。体现物理教学所应有的探索性。 ②质量是惯性大小的唯一量度，与物体的运动状态和受力情况无关。
高中物理教学不同于初中物理教学，初中物理教学是一种物理常识的教学。多数情况下，只要学生知道一种自然现象，不深究造成这种现象的原因。高中教学要探究造成这种现象的原因，这就涉及到物体的运动状态与物体受力等多方面的知识。
物体抵抗运动状态变化的“本质”，“抵抗”这个词用的恰当，换成“阻碍”不行。而楞次定律中的“阻碍”用得很恰当，因为感应电流产生的磁场随引起感应电流的磁通量的变化而变化。对于一个确定的物体，惯性大小是确定的，但其反映的是一种反抗的意愿，不涉及到能否制止事物的发展。 2、性质与特点的区别。
许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种运动状态下的特点混为一谈。容易出现的几种典型认识错误。
①物体只有在静止或做匀速直线运动状态时才有惯性。一旦破坏了这种状态，惯性就消失了。 ②惯性是一种力。
③物体的速度大，惯性大，因为速度大的物体停下来比较困难。 ④自由落体运动是惯性运动
⑤冲上斜面的物体，沿斜面向上运动过程中受到动力作用，否则物体不会向上运动。
其中难点较大的是④⑤，④的运动是变速运动，产生加速度，运动状态不断改变，因此不是惯性运动，实质上惯性运动就是匀速运动。⑤的难点在于学生应用牛顿运动定律解题，求解加速度时，有些学生总想添上一个动力（或拉力），导致在求解加速度上出问题。 3、“旁批”的处理 教材74页的旁批，说明对质量的理解的三个层次，同时也说明了人们对概念的认识规律。对于这一内容，最好让学生自己去感悟，并以课外作业的形式出现，如对于“质量”，你认为可从哪些方面（层次）来说明。 4、对“运动状态发生改变”的教学
新课标淡化了运动状态变化的教学，在这点的处理上，符合教学实际。实际上，学生只要能知道运动状态变化就是速度变化就可以了。因为速度是矢量，其变化必涉及到大小或方向的 变化。速度变化对应加速度的产生，可在此处自然引出，点到为止，不必探究，因为“第二节 实验：探究加速度和力、质量的关系”还要讨论。
教学参考用题
1、（2003
上海理综）科学思维和科学方法是我们认识
世界的基本手段，在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法，理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验如图3-1-1所示，其中有一个是经验事实，其余是推论。 图4-1-1 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度。
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。 ③如果没有摩擦、小球将上升到原来释放的高度。
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