《第八章 第1节 牛顿第一定律》教案（附同步练习）

《第八章第1节牛顿第一定律》教案（一）第1课时牛顿第一定律【教学目标】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。过程与方法1．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。2．通过经历实验探究阻力对物体运动的影响，学生能够建立牛顿第一定律的推理过程，体会科学的思维方法(分析、概括、推理)。通过讨论、激励，学生能自觉主动地合作、交流。情感、态度与价值观通过科学史的简介，学生了解物理规律认识的过程，树立严谨的科学态度，不迷信权威，勇于探索的科学精神。【教学重点】通过对小车实验的分析、推理得出牛顿第一定律。【教学难点】1．明确“力是维持物体运动的原因”的观点是错误的。2．伽利略理想实验的推理过程。【教具准备】斜面、小车、毛巾、棉布、木板、多媒体课件等。【教学过程】一、情景引入实验批驳亚里士多德的观点。演示：在桌面上推动木块从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力，木块立即停止。分析：日常生活中也有许多类似的现象(如推桌子)，这些现象从表面上看，“必须有力作用在物体上，才能使物体继续运动，没有力的作用，物体就要停下来”，即木块的运动需要推力来维持。于是，古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力来维持”。这种观点是否就一定正确呢？演示：在桌面上推动木块从静止使之向前运动，用力推出，木块向前运动一段距离后停止。分析：推力撤掉，还要向前运动，与亚里士多德的观点不符。分析：木块从静止→运动→静止的两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？二、新课教学探究点：牛顿第一定律1．伽利略的贡献：理想实验。实验探究：阻力对物体运动的影响。让学生阅读课本P17“阻力对物体运动的影响”，完整地看一遍实验内容。分组实验：在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体，让小车自斜面顶端从静止开始滑下。观察小车从同一高度滑下后，在不同表面运动的距离，记下每次小车停下时的位置。实验记录：实验次数表面材料阻力大小滑行距离1毛巾最大最短2棉布较大较长3木板较小长推理光滑表面阻力为零无限长实验分析：提出问题让学生讨论：(1)三次实验，小车最终都静止，为什么？(2)三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？(3)小车运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？(4)若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？(5)根据上面的实验及推理，还可以推理出什么结论？(6)推理：小车在光滑的(阻力为零)表面，将会怎样运动？实验结论：平面越光滑，小车运动的距离越远，说明小车受到的摩擦力越小，速度减小得越慢。如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去，即做匀速运动。多媒体展示：伽利略理想实验。笛卡尔的补充：如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。老师：物体除了运动，还有静止。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？牛顿的补充：将保持静止状态。老师(引导学生概括)：我们现在已经有了伽利略的研究成果，又有了笛卡尔和牛顿的补充，把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？(对概括出来大致意思的同学给予鼓励。)介绍：牛顿抓住时机，概括总结得出著名的牛顿第一定律。2．定律分析。(1)牛顿第一定律说明了物体的运动不需要力来维持。运动物体之所以会停下来，是由于物体受到了力的作用。(2)“一切”表示这个定律具有普遍性，没有例外。“不受外力”是本定律成立的条件，定律要成立的前提条件是不受外力，或者是合外力为零。“总保持”是指物体不受外力时只有保持静止或匀速直线运动两种可能，要改变这种状态，物体必须受力的作用。强调：牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的，不是直接的实验结论，但其中符合逻辑的科学推理是非常重要的。老师(回应课题引入实验)：回想我们最开始的实验，有推力时木块运动，撤去推力后木块停下来，从表面现象得到的结论——运动需要力来维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛顿第一定律的观点正确地解释这个现象呢？请同学们思考、讨论、交流。【板书设计】第1节牛顿第一定律第1课时牛顿第一定律【教学反思】1．学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体之所以运动是因为力的作用。如推一下物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是运动状态改变的概念，为揭示力和运动的关系作出重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变物体运动状态的原因”的概念，再通过推理建立“不受力时物体运动状态不变”的概念。2．通过实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在实验演示中，可通过设计不同的问题渗透研究方法。第2课时惯性及其应用【教学目标】知识与技能1．知道什么是惯性，认识一切物体都有惯性。2．会解释惯性现象。过程与方法培养和提高实验设计与操作、现象描述、总结归纳等能力。情感、态度与价值观培养实事求是的科学态度。【教学重点】1．认识任何物体在任何运动状态下都具有惯性。2．解释日常生活中简单的惯性现象。【教学难点】1．任何物体在任何运动状态下都具有惯性。2．正确解释惯性现象。3．惯性与惯性定律的区别。【教具准备】纸板、水杯、多媒体课件、展示台、生鸡蛋和熟鸡蛋各一只、象棋子、钢尺等。【教学过程】一、情景引入多媒体课件展示，复习牛顿第一定律内容。教师设疑：力不是维持物体运动的原因，那么是什么维持了物体的运动呢？为解决这个问题，从而引入“惯性”这个课题。二、新课教学探究点一：惯性演示实验1：迅速弹出鸡蛋下的硬纸板，鸡蛋会怎么样？演示实验2：用尺子迅速打出较下面的棋子，上面的棋子会怎么样？教师提问：(1)迅速弹出纸板的时候，鸡蛋为什么没有飞出，而是落进杯子？(2)为什么打出较下面的棋子，上面的几个棋子能够保持原来的状态？以四人为小组，针对老师提出的问题，结合自己所观察到的实验现象，积极展开讨论。学生回答后，教师总结分析实验现象：实验1现象分析：因为鸡蛋原来是静止在硬纸板上的，当纸板飞出去时，鸡蛋由于惯性依然保持原来的静止状态，所以鸡蛋最后没有随硬纸板飞出去，而是掉进玻璃杯里。实验2现象分析：用尺子迅速打出较下面的棋子，上面的棋子由于惯性要保持原来的静止状态，所以就会落在正下方。教师总结：物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。教师引导学生得出关于惯性的几点理解。多媒体课件展示对惯性的几点理解：(1)惯性是物体固有的属性，一切物体都具有惯性。(2)惯性与运动状态无关，物体不论处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。(3)惯性与是否受力无关，与速度大小无关。多媒体展示：乘客坐在行驶的汽车上，汽车转弯时，乘客向左(或向右)倾斜；汽车急刹车时，乘客向前倾斜。学生分析、解释看到的现象。(从研究对象→原来的运动状态→受力情况→运动状态变化情况来分析)教师随时纠正不准确之处。惯性与惯性定律的区别和联系。1．教师先引出上节课所学的牛顿第一定律的概念。牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。由于物体有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。2．教师利用表格对两者进行对照比较，并跟学生一起总结填写表格内容。多媒体展示：惯性(性质)≠惯性定律(运动规律)两者的区别及联系：探究点二：生活中的惯性现象多媒体展示：动画演示以下两个实验：学生观察实验后，小组讨论分析现象，学生大胆举手发言，与班上同学分享自己对此现象的分析结果。最后师生交流得出，分析惯性现象这类问题的一般解题思路。学生小组讨论得出结论后，教师在学生总结的基础上进一步总结现象。现象(1)分析：木块处于静止状态，突然拉动小车时，木块下部随车一起运动，上部由于惯性保持原来的静止状态所以向后倒。现象(2)分析：木块处于运动状态而小车突然停下时，木块下部随车一起停止运动，上部由于惯性保持原来的运动状态，所以向前倒。教师归纳总结：分析惯性现象的一般解题思路：1．交代研究对象初始状态；2．物理过程(突然发生的情况)；3．研究对象由于惯性要保持原来状态。活动1：在日常生活中如何区分生鸡蛋和熟鸡蛋呢？教师拿两枚鸡蛋演示，学生观察实验后，小组讨论分析现象，学生举手发言，与同学分享自己对此现象的分析结果。综合学生分析得出结论：因为生鸡蛋里面的蛋黄和蛋白是液体，当我们转动鸡蛋后，蛋壳开始旋转，而鸡蛋里面的液体由于惯性的作用，要保持原来的静止状态，所以生鸡蛋转起来比较慢！活动2：请学生列举惯性现象的实例并进行分析。如奔跑的人不易停下来；公共汽车在进站前几米处就关闭油门；用力甩手可将手上的水甩掉；宇航员走出飞船后，仍然能与飞船并肩前进，不会落在飞船的后面等。【板书设计】第1节牛顿第一定律第2课时惯性及其应用1．惯性——物体具有保持原来匀速直线运动状态或者静止状态的性质2．任何物体在任何情况下都具有惯性3．惯性是物体固有的属性，是一种性质；而惯性定律则是一种运动规律4．分析惯性现象的一般解题思路：【教学反思】对于惯性的认识，学生在生活中已经有所了解，但由于惯性这个概念比较抽象，所以理解不深。因此，在上这一节内容时，在教学中紧扣物理学科的特点，突出实验教学，让学生充分动手、动口、动脑，激发他们的学习兴趣，培养他们观察、分析、归纳的能力，增强实践动手的能力。通过在课堂上演示一些实验，化抽象为具体，由静到动，由易到难，使学生更易理解所学知识，充分调动学生学习的积极性，整个课堂十分轻松活跃。《第八章第1节牛顿第一定律》教案（二）【设计理念】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.【三维教学目标】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.【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【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？通过这样的实例分析，使学生总结出：运动状态变化的难易程度与质量有关.结论：惯性大小与质量有关，质量大的物体惯性大；质量小的物体惯性小.【课堂训练】1.下列关于惯性的说法中，正确的是（）A.人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B.百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了C.物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关解析：惯性是物体的固有属性，与其内在因素即质量有关，与受力与否及运动状态无关.一切物体都有惯性，质量是物体惯性大小的量度，静止物体的惯性是保持静止，匀速运动的物体的惯性是保持其速度不变.当物体在外力作用下运动状态发生变化时，只要其质量不变，其惯性大小不发生变化.答案：D2.如图4-图4解答：对比用力蹬和不用力蹬两种情况，发现不蹬车时，车减速，运动状态改变，这是因为有阻力作用；而蹬车时，虽用力蹬车，但合外力为零，因此可以匀速前进，仍然符合牛顿第一定律.课堂小结通过本节的学习，我们知道了：1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究.2.伽利略得到力和运动关系的研究方法.3.牛顿第一定律的内容.4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法.布置作业1.教材；2.建议作业。活动与探究课题：比较惯性大小与质量的关系方法：在相同的路面上，穿相同运动鞋的甲、乙两人进行拔河比赛.原理：双方与地面间的动摩擦因数相同，则双方与地面间的最大静摩擦力取决于各方的质量，而最大静摩擦力大的一方易获胜.结论：质量大的物体惯性大.【设计点评】本节课先通过多媒体播放画面引出束缚人类思想近两千年的亚里士多德的观点，通过让学生亲自实验操作，并举例分析认识到他的观点是错误的，引出伽利略的观点，并通过实验来验证它的正确性.在此基础上引出牛顿的观点，即牛顿第一定律的内容及惯性的概念.对惯性的理解对学生来说是一个难点，本节课是通过实验来增强学生的感性认识，并通过实例分析让学生理解质量是物体惯性大小的量度，实现从感性认识到理性认识的过渡.《第1节牛顿第一定律》同步练习1．历史上首先正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是 ()A．阿基米德B．牛顿C．伽利略D．以上三个都不是2．分别让小车从斜面的同一高度滑下，滑到铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板的平面上，小车在不同的平面上运动的距离如图8－1－4所示。实验结论可以反驳下列哪一条说法 ()图8－1－4A．摩擦力越小，小车的速度减缓就越慢B．若平面非常光滑，小车将永远运动下去C．小车受到力的作用就运动，不受力的作用就不运动D．运动的物体不受力作用时，将保持匀速直线运动3．下列事例中，属于避免惯性带来危害的是 ()A．拍打刚晒过的被子，灰尘脱落B．锤头松了，将锤柄在地面上撞击几下，锤头就紧套在锤柄上C．汽车在行驶时要保持一定的车距D．跳远时，助跑能使运动员跳得更远4．下列关于惯性的说法中，正确的是 ()A．火箭升空时速度增大，惯性增大B．汽车刹车时速度减小，惯性减小C．宇航员从地球到太空，惯性不变D．只有静止或匀速运动的物体才有惯性5．坐在原来做匀速直线运动的汽车里的人，身体突然向右倾斜，这可能是()A．汽车正在加速B．汽车正在减速C．汽车正在向左拐弯D．汽车正在向右拐弯6．如图8－1－5所示，甲、乙两位同学坐在向左匀速行驶的列车上，在他们之间的水平桌面上有一个静止的鸡蛋。如果列车突然刹车，则桌上的鸡蛋()A．向甲滚动 B．向乙滚动C．静止不动 D．在原地转动图8－1－57．如图8－1－6所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计摩擦，小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时，细线恰好断开，则小球将()图8－1－6A．在B点保持静止 B．沿BE方向运动C．沿BC方向运动 D．沿BD方向运动8．如图8－1－7所示，汽车里的乘客突然前倾。由此可以判断这辆汽车的运动状态可能是 ()图8－1－7A．静止 B．突然开动C．匀速行驶 D．突然刹车9．关于惯性，下列说法正确的是 ()A．只有不受任何力的物体才有惯性B．汽车的运动速度越大惯性也越大C．汽车只有在紧急刹车时才有惯性D．物体在任何情况下都具有惯性10．断开电风扇的开关后，电风扇的叶片不能立即停止转动是因为叶片具有__________，过一会儿叶片慢慢停下来是因为叶片受到__________作用。11．如图8－1－8所示，是伽利略著名的斜面理想实验，实验设想的步骤有：①减小第二个斜面的倾角，小球在该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继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面作持续的匀速运动。④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。图8－1－8(1)请将上述步骤按照正确的顺序排列_________________________________(填写序号)。(2)在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论。下面关于这些事实和推论的分类正确的是 ()A．①是事实，②③④是推论B．②是事实，①③④是推论C．③是事实，①②④是推论D．④是事实，①②③是推论12．如图8－1－9所示的运输液体货物的槽车，液体上有气泡，当车开动时，气泡将向________运动；刹车，气泡将向________运动，其原因是________具有惯性。图8－1－913．如图8－1－10所示，小车在水平面上向右匀速直线行驶，车厢内水平，光滑桌面上放着物体m1和m2，m1>m2，在车突然停止时，两物体会由于惯性而运动，当它们离开桌面前 ()图8－1－10A．一定相撞 B．一定不相撞C．不一定相撞 D．条件不足，无法判断14．美国一架轰炸机沿水平方向匀速飞行，从飞机上先后投下三枚炸弹，若不计空气的阻力，在地面上的人看到的三枚炸弹在空中的排列位置应是 ()ABCD图8－1－1115．小刚同学把一只熟鸡蛋和一只生鸡蛋都放