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牛頓第一定律物理課件
牛頓第一定律簡稱牛頓第一定律。又稱慣性定律、惰性定律。下面就隨小編一起去閱讀牛頓第一定律物理課件，相信能帶給大家?guī)椭?/p>
一、三維目標(biāo)
1.知識與技能
⑴體會伽利略的理想實驗思想。
⑵理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運(yùn)動的關(guān)系。
�、抢斫鈶T性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。
2.過程與方法
⑴通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律的形成過程。
�、评斫饫硐雽嶒炇强茖W(xué)研究的重要方法。
3.情感態(tài)度與價值觀
�、磐ㄟ^運(yùn)動和力的關(guān)系的歷史探究過程，使學(xué)生體會規(guī)律的形成都有一個從感性到理性、從低級到高級的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過程。
�、仆ㄟ^理想斜面的教學(xué)，體會理想實驗的魅力。
二、教材分析
牛頓運(yùn)動定律是整個力學(xué)體系的基石，而牛頓第一定律又是這個“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和運(yùn)動的關(guān)系，提出慣性的概念，為定量研究力和運(yùn)動的關(guān)系拉開了序幕。
高中教材與初中相比，主要有四方面的不同。
一是定律內(nèi)容深淺不同：初中教材敘述為“一切物體在沒有受到外力作用的時候，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)”;高中教材敘述為“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”。高中教材中的表述具有更為豐富的內(nèi)涵，它強(qiáng)調(diào)了力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，突出了第一定律的獨(dú)立性和重要意義，也為學(xué)習(xí)牛頓第二定律做了一定的鋪墊。
二是慣性的認(rèn)識層次不同：初中強(qiáng)調(diào)一切物體都有慣性，高中側(cè)重慣性與質(zhì)量的關(guān)系。
三是實驗的設(shè)計、探究及思維深度不同：初中為斜面小車實驗;高中為伽利略理想實驗，突出了理想實驗這種科學(xué)方法的價值所在。
四是情感、態(tài)度、價值觀的體現(xiàn)不同：初中對牛頓第一定律建立的歷史一語帶過，高中教材回顧了歷史，讓學(xué)生體會一個規(guī)律的獲得是一代又一代人努力的結(jié)果，能夠激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)，勇于創(chuàng)新的情感。
三、學(xué)情分析
經(jīng)過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步知道了牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的概念，但是缺乏對牛頓第一定律建立歷史的了解，對內(nèi)容也是一知半解。
學(xué)生對于“質(zhì)量是慣性唯一的量度”更是缺乏認(rèn)識，憑借自己的生活經(jīng)驗，認(rèn)為速度也是慣性的量度。教師要在課堂上充分引導(dǎo)，配合實驗、結(jié)合生活事例來澄清概念。
教學(xué)實踐表明，學(xué)生在頭腦中建立正確的力和運(yùn)動關(guān)系的過程，并非一帆風(fēng)順，常常形成與亞里士多德相似的觀點(diǎn)，且根深蒂固。處理具體的實際問題時，一些直覺的錯誤觀點(diǎn)不時冒出來，存在著嚴(yán)重的"口是心非"問題。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)：通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律;慣性的理解。
2.教學(xué)難點(diǎn)：力和運(yùn)動的關(guān)系;慣性和質(zhì)量的關(guān)系。
五、教學(xué)活動設(shè)計
(一)創(chuàng)設(shè)游戲，引入課題
撕紙游戲
猜一猜：
1.一張紙已剪成兩截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
2.現(xiàn)在把紙剪成三截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
大家不要動手，先猜一猜。
3.如果在中間的紙下面夾一個夾子，然后迅速撕兩邊，紙會斷成幾截?
請大家想一想：為什么是這樣一個結(jié)果呢?怎樣解釋我們的游戲呢?其實，在我們的游戲中還涉及到一個古老的話題──力和運(yùn)動：用力撕紙，紙條斷開運(yùn)動起來。運(yùn)動和力之間到底有什么關(guān)系呢?帶著這些問題，我們一起來體驗古人的探究過程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進(jìn)一步理解論述運(yùn)動和力關(guān)系的牛頓第一定律。
(二)回顧歷史，探究定律
1.情景設(shè)問，經(jīng)驗猜想
在人類歷史的長河中，運(yùn)動和力如影隨形，總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。比如：馬拉車則車前進(jìn)，不再拉，前進(jìn)的車會停下來;人象推車則車前進(jìn)，不再推，前進(jìn)的車會停下來;踢球，球沿草地向前滾動，不再踢，滾動的球會慢慢停下來。
思考：運(yùn)動和力之間有什么關(guān)系呢?
最早提出這個問題并給出經(jīng)驗猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德。
他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗猜想：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動;沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運(yùn)動需要力維持。
他的觀點(diǎn)來自實際經(jīng)驗，還能用實際經(jīng)驗驗證，所以被人們廣泛接受，并維持了近兩千年。
設(shè)問：我們現(xiàn)在知道，他的觀點(diǎn)是錯誤的。那么他有貢獻(xiàn)嗎?
亞里士多德的貢獻(xiàn)：開創(chuàng)了一個新的研究領(lǐng)域。
首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀(jì)的伽利略。他觀察了球的滾動。
2.質(zhì)疑假設(shè)，科學(xué)猜想
當(dāng)球沿斜面向下滾動時，它的速度增大，而向上滾動時，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動時，它的速度應(yīng)該不增不減。實際觀察的結(jié)果是：沿水平面滾動的球越來越慢，最后停下來。
①現(xiàn)象：沿水平面滾動的球越來越慢，最后停下來。
按照亞里士多德的觀點(diǎn)，球停下來是因為沒有力的作用。伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā)，對亞里士多德的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。
②質(zhì)疑：滾動的球之所以停下來，真的是因為沒有力的作用嗎?
設(shè)問：球停下來的原因是什么呢?
在伽利略之前，人們還沒有意識到摩擦力這種無形的力，伽利略是第一個意識到摩擦力的人。
他改變了水平面的粗糙程度，發(fā)現(xiàn)：水平面越光滑，球滾得越遠(yuǎn)。于是，他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果。
結(jié)論：滾動的球停下來，是摩擦阻力作用的結(jié)果。
③假設(shè)：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動呢?
④猜想：若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。
過渡：伽利略設(shè)計了一個雙斜面實驗。
3.實驗探究，得出結(jié)論
(1)雙斜面實驗
左斜面固定，右斜面傾角可變。實驗中我們設(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放。
�、俟潭ㄓ倚泵�，改變小球所受的摩擦，觀察小球上升的最大高度怎樣變化。重復(fù)一次。
思考：
1.小球所受摩擦阻力的.大小與小球上升的最大高度之間有什么關(guān)系?
2.摩擦阻力的大小與釋放點(diǎn)到上升的最高點(diǎn)的高度差是什么關(guān)系?
3.如果沒有摩擦，小球會上升到多高的地方?
�、跍p小右斜面傾角，觀察小球沿斜面運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化。重復(fù)一次。
思考：
1.減小右斜面傾角，小球沿斜面運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離如何變化?
2.如果沒有摩擦，減小右斜面傾角，沿斜面滾動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化?小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤?
③將右斜面放平，釋放小球，觀察小球的運(yùn)動。
思考：
1.如果水平木板足夠長，小球會停下來嗎?
2.如果沒有摩擦，水平木板足夠長，小球?qū)L到哪里去呢?
過渡：現(xiàn)在通過動畫來模擬沒有摩擦阻力時小球的運(yùn)動。我們?yōu)閯赢嬇淞艘欢卧拕 ?/p>
(2)動畫模擬
(老師扮演伽利略，學(xué)生扮演小球。)
伽利略：小球先生(小姐)，如果沒有摩擦，你會爬上什么高度呢?
小球：我會搭乘夢想的階梯一步一步往上爬，直到爬上原來的高度。
伽利略;如果我減小右斜面的傾角，你還會爬到原來的高度嗎?
小球：夢想有多高，我就可以爬多高，只是我要走的路程更長了。
伽利略：如果我繼續(xù)減小右斜面的傾角呢?
小球：我心依舊，只是又多了一段山水之程。
伽利略：如果我把右斜面放平，你還會為了自己的夢想而前行嗎?
小球：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。既然選擇了高度，留給世界的便只能是背影。
播放周杰倫的《蝸�！饭�(jié)選：我要一步一步往上爬/在最高點(diǎn)乘著葉片往前飛 /小小的天 留過的淚和汗/總有一天我有屬于我的天
希望同學(xué)們像小球一樣懷著夢想，沿著人生的軌道一步一步往前行!總有一天，你有屬于你的天!
過渡：伽利略的雙斜面實驗是一個理想實驗。
(3)理想實驗的魅力：
實驗(事實)+邏輯推理
通過可靠的實驗事實，加上合理的邏輯推理，得出規(guī)律的一種方法。
理想實驗的魅力：實驗不能實現(xiàn)的地方，思維向前一步。
這種方法非常了不起!愛因斯坦是這樣評價的：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。這個評價實事求是，從亞里士多德到伽利略，經(jīng)歷了2000多年，物理學(xué)徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦，只經(jīng)歷300多年，物理學(xué)的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實驗研究方法。
過渡：通過雙斜面理想實驗，伽利略得出了結(jié)論。
(3)伽利略：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。運(yùn)動不需要力維持。
回顧、思考：
�、凫o止的車、足球為什么運(yùn)動起來?
�、谶\(yùn)動的車、足球為什么會停下來?
③力和運(yùn)動之間有什么關(guān)系?
力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。
設(shè)問：運(yùn)動狀態(tài)是用什么物理量描述?
車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，受到了推、拉力;由運(yùn)動變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，受到了腳的力;由運(yùn)動變?yōu)殪o止，受到了草地的摩擦阻力。
過渡：與伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾對他的觀點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充。
4.補(bǔ)充完善，形成定律
(1)笛卡爾的補(bǔ)充：除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(yùn)動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動，而只保持在直線上運(yùn)動。這應(yīng)成為一個原理，它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。
笛卡爾補(bǔ)充了物體不受力時保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。
過渡： 1642年，伽利略逝世，1643年牛頓在英國誕生。牛頓是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。主要貢獻(xiàn)有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學(xué)，設(shè)計并制造了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等等。
牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出了三條運(yùn)動定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第一定律，它是牛頓物理學(xué)的基石。
(2)牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
過渡：現(xiàn)在我們來理解定律。
(三)理解定律，了解慣性
思考：牛頓第一定律中論述的運(yùn)動和力的關(guān)系是怎樣的?
1.運(yùn)動和力的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。
物體不受力，保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài);運(yùn)動狀態(tài)變化，物體一定受到力的作用。
思考：物體不受力時“總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能通過實驗驗證呢?
不能。由于不受力作用的物體是不存在的。許多阻力很小的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。
2.阻力很小的現(xiàn)象：冰壺
從視頻可以看出，冰壺在一段時間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變，直到碰上另一個冰壺。
思考：定律中還論述了什么呢?
3.慣性：
�、俑拍睿何矬w保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
設(shè)問：一切物體都有慣性。做變速運(yùn)動的物體有慣性嗎?
當(dāng)物體做變速運(yùn)動時，由于慣性，物體會抵抗速度的改變，從而使速度的改變需要一段時間。比如汽車緊急剎車時不會立即停下來，而是繼續(xù)向前滑行一段距離。
②一切物體有慣性，有抵抗運(yùn)動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。
物體慣性大，“本領(lǐng)”大，運(yùn)動狀態(tài)難改變;物體慣性小，“本領(lǐng)”小，運(yùn)動狀態(tài)易改變。
思考并猜想：物體的慣性大小和什么因素有關(guān)?
游戲：用嘴吹書
提起書，用最大力氣吹垂下的封面;用手提起封面，用最大力氣吹垂下的書。
思考：你觀察到了什么現(xiàn)象?這個現(xiàn)象能說明慣性和質(zhì)量的關(guān)系嗎?
�、蹜T性與質(zhì)量：質(zhì)量是慣性大小的量度。
質(zhì)量只有大小，沒有方向，是標(biāo)量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，單位符號為kg。
在初中質(zhì)量定義為物體所含物質(zhì)的多少;現(xiàn)在進(jìn)一步從慣性的角度認(rèn)識了質(zhì)量;以后還要從物體間的引力認(rèn)識質(zhì)量。
過渡：現(xiàn)在，就可以解釋撕紙游戲了。
(四)再設(shè)情景，規(guī)律應(yīng)用
1.思考：怎樣解釋撕紙游戲?
有夾子，增大了中部的質(zhì)量，增大了慣性。當(dāng)迅速撕開兩邊時，中部仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以撕成三截。無夾子，中間紙條慣性很小，靜止?fàn)顟B(tài)易改變。由于撕開紙條的力左右有差異，所以撕成兩截。
過渡：了解了慣性的知識，我們還能用它判斷是非。
2.美國空軍UFO檔案記載，1952.12.6黎明前，一架B29轟炸機(jī)在墨西哥灣上空訓(xùn)練時，一個很大的不明飛行物以4000km～15000km的時速靠近、經(jīng)過、遠(yuǎn)離它。在目擊描述中，不明飛行物能迅速增減速度，甚至還能驟然停止。
思考：1.如果沒有特別的裝置，UFO驟然停止時，外星人飛行員的命運(yùn)是怎樣的?
2.人們想象外星人持有慣性消除器，用來消除自身的慣性，以便應(yīng)對速度的迅速變化，你怎么看?
我們利用慣性的知識發(fā)現(xiàn)了UFO檔案記載中的疑點(diǎn)。希望大家在遇到問題時利用所學(xué)知識，冷靜分析。
(五)課堂總結(jié)，課外探究
1.了解了運(yùn)動和力關(guān)系的探究過程。
在探究過程中，亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實驗方法;笛卡爾補(bǔ)充了伽利略的觀點(diǎn);牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。
2.體會了理想實驗的魅力：實驗(事實)+邏輯推理
3. 深入理解了牛頓第一定律，知道了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4.后來愛因斯坦等科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓第一定律。沒有哪一個定律是終極真理，物理學(xué)的大廈永不封頂，還等待你們?yōu)樗泶u加瓦!
課外探究：有人說劉謙的螺絲魔術(shù)顛覆了牛頓第一定律：不給螺帽力的作用，螺帽也能運(yùn)動起來。你怎么看?請在百度中搜索“劉謙螺絲魔術(shù)揭秘”，弄清劉謙螺絲魔術(shù)的原理。
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