第一節牛頓第一定律一、教學目標1.知識技能目標進一步理解伽利略的研究結論，運動不需要力來維持。理解牛頓第一定律的內容。理解牛頓第一定律告訴了我們，什么是慣性，什么是力。2.過程方法目標：實驗與思考相結合的思想方法。理想實驗的方法。3.情感態度價值觀目標：使學生學會從紛繁的現象中探求事物本質的科學態度和研究方法,理解實踐是檢驗真理的惟一標準。二、教學重點牛頓第一定律的內容。慣性概念。三、教學難點理解牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產物，不可能用實驗驗證。理解慣性是物體的固有屬性。四、教學方法學生閱讀，學生動手呈獻事實，觀察。思考。教師講解。學生在教師創設的情景中練習。五、教學器材電腦投影一些個小物體桌面大小兩個鋼球六、教學設計（一）從亞里斯多德到伽利略1.介紹亞里士多德亞里士多德Aristotle亞里士(斯)多德（前384—前322年），古希臘斯吉塔拉人，是世界古代史上最偉大的哲學家、科學家和教育家之一。亞里士多德是柏拉圖的學生，亞歷山大的老師。亞里士多德一生勤奮治學，從事的學術研究涉及到邏輯學、修辭學、物理學、生物學、教育學、心理學、政治學、經濟學、美學等，寫下了大量的著作，他的著作是古代的百科全書，據說有四百到一千部，主要有《工具論》、《形而上學》、《物理學》、《倫理學》、《政治學》、《詩學》等。他的思想對人類產生了深遠的影響。他創立了形式邏輯學，豐富和發展了哲學的各個分支學科，對科學作出了巨大的貢獻。2.介紹伽利略伽利略(1564～1642)是意大利文藝復興后期偉大的意大利天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數學家。也是近代實驗物理學的開拓者，被譽為“近代科學之父”。他是為維護真理而進行不屈不撓的戰士。恩格斯稱他是“不管有何障礙，都能不顧一切而打破舊說，創立新說的巨人之一”。1564年2月15日生于比薩，1642年1月8日卒于比薩。伽利略家族姓伽利雷(Galilei)，他的全名是GalileoGalilei，但現已通行稱呼他的名Galileo，而不稱呼他的姓。1642年1月8日，78歲的伽利略停止了呼吸。但是他畢生捍衛的真理卻與世長存。具有諷刺意味的是，300多年后，1979年11月，在世界主教會議上，羅馬教皇提出重新審理“伽利略案件”。為此，世界著名科學家組成了一個審查委員會，負責重新審理這一冤案。其實，哪里還用得著審理什么呢？宇宙飛船在太空飛行，人類的足印深深地留在月球的表面，人造衛星的上天，宇宙測探器飛出太陽系發回的電波……所有這些現代科學技術的進步，早已宣告了宗教神學的徹底破產，人類將永遠記住伽利略這個光輝奪目的名字。伽利略怎樣研究物體運動和受力的關系？伽利略對水平方向的運動是否需要拉力或推力來維持的研究：學生觀察地板上運動的鋼球，鋼球能夠幾乎勻速運動到碰到墻為止。學生回憶足球在平整的操場上能運動到很遠。目的明確的斜面實驗。探究運動的原因。在比較光滑的軌道上，小球幾乎達到與出發點相同的高度，深刻的分析，阻力的覺察。推理知，如果沒有阻力，將達到相同的高度。理想實驗。伽利略通過嚴密的實驗與邏輯推理相結合的方法，否定了亞里士多德的，沿水平方向的運動要考外界的推或拉來維持的說法。得出正確結論：物體的運動并不需要拉力或推力來維持。課堂小結：伽利略對科學發展的貢獻。學生閱讀70頁課文。教師點評。伽利略創建的科學研究的思想方法：思考（猜想、假設、推理思考（猜想、假設、推理…）建立理論建立理論提出問題提出問題實驗（測量、觀察、分析實驗（測量、觀察、分析…）科學活動的本質是，通過思考和實驗之間的相互作用來建立科學的理論。實驗是檢驗真理的標準。實驗觀測的結果要用定量、邏輯的方法進行分析和合理的外推。愛因斯坦對伽利略的評價：“伽利略的發現以及他所應用的科學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。”(二)牛頓第一定律慣性1.學生閱讀71頁插圖以及文字內容：回憶前一節課中，伽利略的斜面實驗。對伽利略理想實驗的思考，地球是圓的，引出的問題。法國科學家笛卡兒的補充和完善。對于圖3－2－2的思考。思想的升華。(教師點評)2.牛頓第一定律的建立：牛頓（IsaacNewton，1642-1727）生平簡介：見附錄。牛頓是偉大的英國物理學家、天文學家、數學家,1642年12月25日生于林肯郡，是近代科學的象征。他生前就成為科學界的主宰，幾乎被當作偶像崇拜。他死后作為自然科學家又第一個獲得國葬，長眠于歷代帝王和第一流名人的墓地。他作《自然哲學的數學原理》、《光學》等流傳于世，他的思想觀念長期統率著科學戰線上的士卒。他在物理、數學研究上的主要成果，至今仍是各國大中學生必修的功課。牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。牛頓第一定律告訴了我們什么？(1)物體不受外力時的運動狀態是勻速直線運動狀態或靜止狀態。(2)定性明確了力的概念。力不是維持物體運動速度的原因。力是使物體運動狀態改變的原因。(3)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性――慣性。一切物體都有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質,這種性質叫慣性。學生討論：怎樣理解牛頓第一定律的文字表述：其中“一切物體”是說，宇宙中無一物體例外。“總是”是說，只要物體不受外力，它一定會保持勻速直線運動狀態或靜止狀態。“直到有外力迫使它改變這種狀態為止。”是說，在物體受到外力之前，它一定會保持勻速直線運動狀態或靜止狀態。至于受到外力之后，物體的運動狀態會怎樣改變，那是牛頓第二定律研究的內容。在哪里的物體才能不受力？試設想如果宇宙空間存在某一物體，該物體為距離其他一切物體為無限遠的“孤立物體”，那么這一“孤立物體”將不受其他物體的任何作用力.這是一種只能靠想象來實現的理想情況。牛頓第一定律能夠用實驗來驗證嗎？牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產物，不可能用實驗驗證。但是，以牛頓第一定律為基礎，建立起來的其他定律，經過實驗驗證，是正確的。慣性的定義：物體具有保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀體的性質，我們把這個性質叫做慣性。什么叫做慣性大？什么叫做慣性小？可以理解為物體抵抗運動狀態變化的“本領”大，就是慣性大。物體抵抗運動狀態變化的“本領”小，就是慣性小。決定物體慣性大小的因素是什么？慣性大小的實質是物體維持其運動狀態不變的能力的大小。經驗說明，物體抵抗運動狀態變化的“本領”的大小，只與質量有關。無論物體受力怎樣、運動狀態怎樣、形狀怎樣、溫度怎樣、壓力怎樣等等，只要物體的質量一定，物體慣性的大小也就一定。可見，質量是慣性大小的決定因素。也可以說質量是物體慣性大小的量度。排球以一定的速度向你飛來，你并不害怕。但是鉛球以同樣的速度向你飛來，你就會趕快躲開。為什么？排球質量小，慣性小，運動狀態容易被改變，只要用手一撥，排球的運動方向就會改變。而鉛球質量大，慣性大，它的運動狀態不易被改變，你改變不了它的運動方向，它就會砸向你的身體。什么叫做運動狀態發生了改變？物體的速度發生了變化，我們就說物體的運動狀態發生了變化。物體受到外力作用后，運動狀態發生改變，物體的慣性還能表現出來嗎？慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性，與物體所處的運動狀態、地理位置及受力與否均無關。當物體不受外力或所受外力的合力為零時，慣性表現為保持原來的運動狀態不變；當物體受到外力作用，其運動狀態正在改變時，慣性表現為運動狀態改變的難易程度，慣性越大，它的運動狀態越難以改變。從某時刻開始，物體不受外力了，物體就保持此時的運動狀態不變了。牛頓第一定律又叫慣性定律。慣性和慣性定律的區別與聯系：慣性定律慣性區別它是一條物理規律，揭示了在不受力時，物體的運動規律，它說明了力是改變物體運動狀態的原因。慣性定律的成立是有條件的，只有在慣性參照系中，它才成立。這是一個物理概念，描述了物體具有保持運動狀態不變的本性，它說明了慣性是維持物體運動的原因，慣性是物體固有屬性，物體的慣性不受任何外界條件影響。聯系慣性定律所揭示的“物體自身具有保持靜止或勻速直線運動狀態的性質”叫慣性，而“物體在不受力時，能保持速度不變”的原因正是由于物體有慣性，這就是慣性定律和慣性之間的聯系，也是牛頓第一定律又叫慣性定律的道理。甲汽車在高速公路上以30米每秒的速度前進，完全相同的汽車乙以5米每秒的速度在輔路上前進，哪輛車的慣性大？使甲車停下來要比使乙車停下來空難得多，它們的慣性怎么會一樣大呢？比較兩物體的慣性的大小，要看改變它們的運動狀態的難易。剛才兩車從運動狀態到停下來，速度的改變量不同，導致使它們停下來的難易不同。慣性不是速度。甲汽車高速前進中，不慎撞在了巨大的橋墩上，產生了很大的作用力，車和橋墩都嚴重損壞了，完全相同的汽車乙在前進中，不慎沖到了路邊的玉米地里，撞到了一些玉米后，停了下來，車并沒有損壞，說明受到的力不大。哪輛車的慣性大？慣性不是力。牛頓第一定律典型例題【例1】火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的的車廂內有一人向上跳起，發現仍落回到車上原處，這是因為[]A．人跳起后，車廂內空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動．B．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動．C．人跳起后，車在繼續向前運動，所以人落下后必是偏后一些，只是由于時間很短，偏后距離太小，不明顯而已．D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和車始終有相同的速度．【分析】人從跳起到落地的過程中，水平方向不受外力作用，保持著原來所具有的速度作勻速直線運動，所以仍落回車上原處．【答】D．【說明】如果人跳起的瞬間，車廂沿水平直軌以加速度a作勻加速運動或勻減速運動，那么人將不會落回車上原處，落地點在原處后方【例2】有人設想，乘坐氣球飄在高空，由于地球的自轉，一晝夜就能周游世界．請你評價一下，這個設想可行嗎？【分析】因為地球上的一切物體（包括地球周圍的大氣）都隨著地球一起在自轉．氣球升空后，由于慣性，它仍保持原來的自轉速度．當忽略其他與地球有相對運動（如風）的作用產生的影響時，升空的氣球與它下方的地面處于相對靜止的狀態，不可能使它相對地球繞行一周的．這個設想不符合物理原理，不可行．【說明】1632年，伽利略觀察了一個關閉的船艙內發生的現象后，寫道：“在這里（只要船的運動是勻速的），你在一切現象中觀察不出絲毫的改變，你也不能夠根據任何現象來判斷船究竟是在運動還是停止著：當你在地板上跳躍的時候，你所通過的距離和你在一靜止的船上跳躍時所通過的距離完全相同，也就是說，你向船尾跳時并不比你向船頭跳時——由于船的迅速運動——跳得更快些，雖然當你跳在空中時，在你下面的地板是在向著和你跳躍的相反的方向奔馳著；當你拋一東西給你的朋友時，如果你的朋友在船頭而你在船尾，你所費的力并不比你們兩個站在相反的位置時所費的力更大．從掛在天花板下的裝著水的酒杯里滴下的水滴，將垂直地落到地板上，沒有任何一滴水滴落向船尾方向，雖然當水滴尚在空中時，船在向前走．蒼蠅將繼續自己的飛行，在各方面都是一樣，毫不發生蒼蠅（好像它很疲倦地跟在疾駛著的船后）集聚在船尾方面的情形．”伽利略的這段精采的描述，給設想乘坐飄空氣球周游世界的人是一個很好