江苏省丰县初级中学八年级物理下册 第八章 运动和力《第1节 牛顿第一定律》教案 （新版）新人教版.doc

第1节 牛顿第一定律本专题属于课标三大主题之一“运动和相互作用”主题的二级主题“机械运动和力”。物质运动和相互作用的规律是物理学的核心内容，也是学习物理学的基础。这部分内容涉及较多的物理概念和规律，比较抽象。本条目课程内容主要涉及认知性学习目标，具体说明如下：“通过实验，认识牛顿第一定律”中的“认识”属于认知性目标行为动词，该条目处于“认识”水平。让学生了解牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，它指出了力与运动的关系，即力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。运动和力是人们在生产和生活中经常接触到的物理现象。早在两千多年前人们就开始研究运动和力的关系，直到伽利略和牛顿时代，这个问题才得以解决。运动和力的关系问题不仅深化了人类对自然的认识，而且体现了科学研究的基本方法，对人类思维发展产生了重要影响。“阻力对物体运动的影响”是研究力与运动关系的重要实验。要了解实验中让小车在水平面上受到的阻力发生改变，就要改变水平面的粗糙程度。为此需要做好对比实验，需要准备两种或两种以上粗糙程度不同的平面。根据控制变量的要求，小车刚进入水平面的速度必须相同，为此需要让同一小车从同一斜面的同一高度由静止开始下滑。通过观察实验现象可以看出小车在水平面上受到的阻力越小，小车运动的距离运动的距离越远。这样通过实验，使学生确认阻力对物体运动的影响。在实验事实的基础上，进行合理的推理，设想当小车在水平面上不受到的阻力时，小车将永远运动下去不会停止。在此基础上总结出牛顿第一定律。要能准确理解牛顿第一定律的内容：“一切”说明该规律适合于所有物体，具有普遍意义。“没有受到外力的作用”这是一种理想情况，现实中不存在，但物体在某个方向上“没有受到外力作用”的情况是有的。“总保持”是指物体保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体则以原来的速度做匀速直线运动。“或”说明物体只能处于“静止”或“匀速直线运动”中的一种状态，究竟处于哪种状态，由物体不受外力时的瞬时状态决定。由牛顿第一定律还可以知道，不受力的作用物体的也可以做“匀速直线运动”，这说明物体的运动不需要力来维持。牛顿第一定律的教学过程，最重要的是让学生经历建立牛顿第一定律的科学推理过程。需要明确，虽然牛顿第一定律不是直接由实验得出的，但其中符合逻辑的科学推理是非常重要的。科学推理是自然科学理论研究中重要的科学方法之一。它以真实的科学实践为基础，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，以正确的逻辑法则为依据，对实际过程做出更深入地抽象分析。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验，它已经成为公认的物理学基本定律之一。 “用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象”中的“解释”属于认知性目标行为动词，该条目处于“理解”水平。要认识惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质。即原来静止的物体具有保持静止状态的性质，原来运动的物体具有保持做匀速直线运动状态的性质。惯性反映了物体保持原来状态的本领，惯性大小只与物体的质量大小有关。即质量大的物体保持原来状态的本领大，物体的惯性大。反之质量小的物体惯性小。任何物体在任何情况下都有惯性，惯性与物体是否受力、受力大小，是否运动、怎样运动等因素都无关。惯性现象在生产、生活中广泛存在，对我们有利的要加以利用，有害的虽然无法避免，但要设法减轻其危害。了解惯性与力是两个不同的物理概念，同学们之所以把两者混淆，源于两者都能使物体继续向前运动。其实这种认识非常片面，要了解惯性是物体保持运动状态不变的性质，它不仅能使原来运动的物体继续向前运动，还能使原来静止的物体保持静止。力能使物体由静止到运动，还能使物体运动到静止，即力能改变物体的运动状态。只有不受力时，物体的运动状态才能保持不变。所以力是改变物体的运动状态的原因，而惯性是维持物体运动状态不变的原因。惯性是一切物体本身固有的性质，不是物体对物体的作用，惯性不是力。自然界和生活中有很多与惯性有关的现象，了解人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。要会用惯性来解释这些的现象。解释这类问题时通常采用的步骤如下：（1）确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或同一个物体的哪一部分；（2）弄清要研究的物体（或物体的某一部分）原来处于什么运动状态（静止还是运动，向哪个方向运动）；（3）在突发情况下，物体（或物体的某一部分）由于惯性，仍要保持原来的运动状态（原来静止的仍保持静止；原来向前运动的仍向前运动）。“例4 运用惯性，解释当汽车急刹车、转弯时，车内可能发生时现象”中的“解释”属于认知性目标行为动词，该条目处于“理解”水平。根据生活经验，会判断汽车突然启动、急刹车、转弯时，车内可能发生时现象。还要能结合惯性知识解释出发生现象的原因，提出预防危险发生的方法。比如，公交车突然启动时，站在车里的乘客会向后倒。运用惯性来解释：乘客的上半身原来是静止的，公交车突然启动时，由于惯性上半身仍然要保持静止，但下半身已经随公交车向前运动了，所以乘客会向后倒。如果汽车突然启动时，乘客能抓紧扶手，就会使整个身子一切向前运动，避免摔倒。再比如公交车急刹车时，若不采取措施，司机和乘客都会向前倾倒，运用惯性来解释：司机和乘客的上半身原来随公交车一起向前运动，公交车突然急刹车时，由于惯性他们的上半身仍然要保持静止，但下半身已经随公交车停止运动了，所以他们会向前倒。避免摔倒的办法就是司机系好安全带，乘客抓紧扶手。再如公交车突然左转弯时，乘客会向右倾倒，运用惯性解释就是：乘客的上半身原来随公交车一起向前运动，公交车突然左转弯时，由于惯性乘客的上半身仍然要向前运动，但下半身已经随公交车向左运动了，所以他们会向右倒。重难点突破江苏省丰县初级中学刘庆贺一、教学内容分析本节内容由“阻力对物体运动的影响”“牛顿第一定律”“惯性”三部分内容组成。重点是把物体的运动状态和物体是否受力联系起来，从而使学生初步认识力和运动的关系。这将为后面学习二力平衡、压强、浮力、物体的浮沉条件、杠杆的平衡条件等打下基础。“阻力对物体运动的影响”是研究力与运动关系的重要实验，做好这个实验并在实验的基础上进行合理的猜想是得出牛顿第一定律的关键。运动和力是人们在生产和生活中经常接触到的物理现象。早在两千多年前人们就开始研究运动和力的关系，直到伽利略和牛顿时代，这个问题才得以解决。运动和力的关系问题不仅深化了人类对自然的认识，而且体现了科学研究的基本方法，对人类思维发展产生了重要影响。牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，它指出了力与运动的关系，即力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。它是整个初、高中物理课程的基础。要让学生完成对它的认识，最重要的是揭示建立牛顿第一定律的思维过程，帮助学生突破思维障碍。牛顿第一定律说明了物体有惯性，一切物体都有保持原有运动状态不变的性质。惯性与生活联系紧密，人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。本节重点是探究阻力对物体运动的影响，难点是建立牛顿第一定律的科学推理过程。二、重难点突破首先让学生确信让物体在水平方向上只受到阻力作用，最终会停下来。然后展示两种对立的观点，实验研究阻力大小对物体运动的影响。在此基础上进行科学推理、建立规律，最后引导学生会用物体的惯性知识解释有关现象。1阻力对物体运动的影响突破建议：通过视频展示滑板车、列车、草地上滚动的足球等物体，让学生感受水平方向只受阻力作用的物体最终会停下来，引导学生思考运动和力的关系。然后用科学探究的形式完成“阻力对物体运动的影响”实验。实验时，应引导学生注意思考下面几个问题：（1）每次实验都使用一个小车，并从斜面上同一高度处由静止开始释放，这样做的目的是什么？（体现控制变量的思想，目的是使小车到达水平面上的速度大小相同）（2）棉布、木板和玻璃板的粗糙程度是否相同？使用粗糙程度不同的水平面，目的是什么？（棉布最粗糙，木板次之，玻璃板最光滑，它们对小车的阻力不同。使用粗糙程度不同的水平面，目的是便于比较阻力对物体运动的影响）（3）为增加实验效果的可见度，可依次在小车停止运动的位置插一面小旗子作为标志，以便比较小车运动的距离。（4）实验结果表明：小车受到的阻力越小，它运动的距离越远。2牛顿第一定律突破建议：学生通过实验直观地看到，物体所受阻力越小，运动得越远。引导学生在此基础上思考：小车在比木板更光滑的水平面上运动时，能比在木板上前进更远吗？设想一下，如果小车运动时不受任何阻力，小车会永远运动下去吗？换言之，小车不受力作用时也能做匀速直线运动。当然，不要忘了提醒学生，不受任何力，小车还可能静止。英国著名物理学家牛顿在前人的基础上，对大量的实验事实进行了深入的研究，总结出了牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。对于牛顿第一定律的理解应突出下面几个关键词：“一切”说明该规律适合于所有物体，具有普遍意义。“没有受到外力的作用”，这是一种理想情况，现实中不存在，但物体在某个方向上“没有受到外力作用”的情况是有的。“总保持”是指物体保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体则以原来的速度做匀速直线运动。“或”说明物体只能处于“静止”或“匀速直线运动”中的一种状态，究竟处于哪种状态，由物体不受外力时的瞬时状态决定。由牛顿第一定律可知：不受力作用物体的也可以做“匀速直线运动”，说明物体的运动不需要力来维持。力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。这改变了人们长期以来对力和运动关系的错误认识，使人的认识由直观的感觉上升到科学的理性。3惯性突破建议：课标要求学生能用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。教学中要以学生能解释现象为目的，可以通过组织学生动手操作或观察实验，尝试解释观察到的惯性现象。例如：水杯装着水，轻木块放在杯口上，熟鸡蛋静止在木块上，迅速敲击木块。看到什么现象？鸡蛋为什么没有随木块飞出？再如：回忆我们乘坐汽车的情景：当汽车突然启动时，我们的身体会有什么现象发生？为什么会发生这种现象？怎样预防？鼓励学生举例说明：生活中有哪些做法是利用了惯性和预防惯性造成的危害的。指出：自然界和生活中有很多与惯性有关的现象，了解人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。要会用惯性来解释这些的现象。解释这类问题时通常采用的步骤如下：（1）确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或同一个物体的哪一部分（2）弄清要研究的物体（或物体的某一部分）原来处于什么运动状态（静止还是运动，向哪个方向运动）；（3）在突发情况下，物体（或物体的某一部分）由于惯性，仍要保持原来的运动状态（原来静止的仍保持静止；原来向前运动的仍向前运动）。关于惯性还要让学生明确以下方面：（1）惯性反映了物体保持原来状态的本领，惯性大小只与物体的质量大小有关。即质量大的物体保持原来状态的本领大，物体的惯性大。反之质量小的物体惯性小。（2）一切物体都有惯性，惯性是物体的物理属性。物体在任何情况下都有惯性，惯性与物体是否受力、受力大小，是否运动、怎样运动等因素都无关。（3）惯性不是力，惯性是物体具有保持运动状态不变的性质，而力是要改变物体的运动状态。牛顿第一定律教学设计江苏省丰县初级中学刘庆贺一、教学目标一、知识与技能1认识牛顿第一定律。2认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。二、过程与方法1通过实验，探究并确认阻力对物体运动的影响。2经历建立牛顿第一定律的科学推理过程。2能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性。（三）情感、态度与价值观1通过建立牛顿第一定律的科学推理过程学习科学思维方法。2通过惯性现象的认识，树立交通安全意识。3体会物理与生活的密切联系。二、教学重难点本节内容由“阻力对物体运动的影响”“牛顿第一定律”“惯性”三部分内容组成。“阻力对物体运动的影响”是研究力与运动关系的重要实验，做好这个实验并在实验的基础上进行合理的猜想是得出牛顿第一定律的关键。运动和力是人们在生产和生活中经常接触到的物理现象。早在两千多年前人们就开始研究运动和力的关系，直到伽利略和牛顿时代，这个问题才得以解决。运动和力的关系问题不仅深化了人类对自然的认识，而且体现了科学研究的基本方法，对人类思维发展产生了重要影响。牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，它指出了力与运动的关系，即力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。它是整个初、高中物理课程的基础。要让学生完成对它的认识，最重要的是揭示建立牛顿第一定律的思维过程，帮助学生突破思维障碍。牛顿第一定律说明了物体有惯性，一切物体都有保持原有运动状态不变的性质。惯性与生活联系紧密，人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。重点：探究阻力对物体运动的影响难点：建立牛顿第一定律的科学推理过程三、教学策略首先以水平方向只受阻力作用逐渐停下来的日常生活实际为基础引出两种对立的观点，进一步用亚里士多德和伽利略两个伟人来强化这种矛盾，从而激发学生的学习兴趣；以“探究阻力对物体运动的影响”为核心，在基本的实验事实的基础上，调动学生的积极性，引导学生积极思维，进一步概括、推理得出结论。通过惯性实验展示运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性维持其原有运动状态的实质。最后应用所学习的惯性知识解决实际问题，使学生的能力得到进一步的提高。四、教学资源准备斜面、小车、毛巾、棉布、木板、惯性演示仪、多媒体、实物投影等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟）视频展示：滑板车、列车等运动的物体，停止施加动力，还会继续运动吗？为什么最终要停下来？教师简介古人对这样的问题的认识，亚里士多德认为：如果要使物体持续运动，就必须对它施加力的作用。伽利略则认为：物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停止下来，是因为受到摩擦阻力。你们同意谁的观点？学生针对问题积极思考讨论并说出自己的观点从生活中的实例引出两种对立的观点，激发学生的学习兴趣。新课教学（30分钟）一、阻力对物体运动的影响1提出问题：阻力对物体的运动有什么影响，如果物体不受阻力会怎么样？2制定计划与设计实验：引导学生思考：实验中要控制哪些条件保持不变？要改变哪些条件？要注意观察什么？设计实验记录表。3进行实验：让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，逐渐减小平面的粗糙程度，测量小车的运动距离。接触面小车受到阻力（填“大、较大、最小”）小车运动的距离（填“短、较长、最长”）毛巾 棉布 木板4分析与论证：对数据比较分析能得到什么结论？学生通过交流讨论，明确要研究阻力大小与物体运动的路程的关系，应该用控制变量的思想去设计实验。要让小车一开始进入水平面的速度相同。为此，要让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下。然后动手做实验，并在表格中填好数据。实验结果表明：小车受到的阻力越小，它运动的距离越远。让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。二、牛顿第一定律根据上面的实验结果思考：小车在比木板更光滑的水平面上运动时，能比在木板上前进更远吗？设想一下，如果小车运动时不受任何阻力，小车会永远运动下去吗？由于有前三次实验做基础，这种无限光滑的平面虽然没有，但是我们也有充分的理由认为小车将永远运动下去。这就是历史上伽利略所做过的实验和通过实验得到的结论。法国的科学家笛卡儿进一步补充了伽利略得出的结论，使人们的认识又深化了一步。笛卡儿认为，物体不受外力时，除了速度的大小不会改变，永远运动下去，也不会改变运动的方向。最后，英国的著名物理学家牛顿总结了前人研究的成果，建立了力和运动的关系的一条规律牛顿第一定律。怎样准确理解牛顿第一定律？指出：牛顿第一定律不是从实验中直接得出来的，但是它又有深厚的实验基础。它是在实验的基础上通过进一步的科学推理而得到的，由这个定律进一步得出的一切科学推论都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律早已成为大家公认的力学基本定律之一。在实验的基础上，让学生充分发挥想象力，积极思考：小车运动时不受任何阻力，小车会永远运动下去。学生交流讨论明确：“一切”表明这条规律的普遍适用性，没有例外，不符合这条规律的物体是不存在的；“不受外力”是定律成立的条件，这是一种理想情况，它也包含物体在某一方向上不受外力的情况。“总保持”指物体在不受外力时，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。物体不受外力作用时，原来运动的物体要保持匀速直线运动；原来静止的物体要保持静止状态。这个规律说明了维持物体的匀速直线运动是不需要力的。即：力不是维持物体运动的原因而是改变物体运动的原因。通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新。三、惯性牛顿第一定律告诉我们，任何物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。牛顿第一定律也叫惯性定律。按图1演示：图1水杯装着水，轻木块放在杯口上，熟鸡蛋静止在木块上，迅速敲击木块。看到什么现象？鸡蛋为什么没有随木块飞出？回忆我们乘坐汽车的情景：当汽车突然启动时，我们的身体会有什么现象发生？为什么会发生这种现象？怎样预防？鼓励学生举例说明：生活中有哪些做法是利用了惯性和预防惯性造成的危害的。指出：自然界和生活中有很多与惯性有关的现象，了解人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。要会用惯性来解释这些的现象。解释这类问题时通常采用的步骤如下：（1）确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或同一个物体的哪一部分。（2）弄清要研究的物体（或物体的某一部分）原来处于什么运动状态（静止还是运动，向哪个方向运动）。（3）在突发情况下，物体（或物体的某一部分）由于惯性，仍要保持原来的运动状态（原来静止的仍保持静止；原来向前运动的仍向前运动）。学生观察得出：鸡蛋会落入杯中。通过交流得出：鸡蛋原来静止，迅速敲击木块后，由于惯性，仍要保持静止的状态，所以不会随木块飞出而是掉落到杯子里面去。学生回答：向后仰。乘客的上半身原来是静止的，公交车突然启动时，由于惯性上半身仍然要保持静止，但下半身已经随公交车向前运动了，所以乘客会向后倒。如果汽车突然启动时，乘客能抓紧扶手，就会使整个身子一切向前运动，避免摔倒。洗衣机脱水的原理，拍打衣服上的灰尘，抖落伞上的雨点，跳远前的助跑，高速公路上对汽车之间的车距有限制，在一些拐弯较多的地方限制车速等。感受身边的物理，从生活走向物理，从物理走向社会，让学生应用知识指导实际的生产生活，以促进学生素质的全面提高。课堂小结（5分钟）通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存在哪些问题？还有什么想探究的问题？学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结。促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。