人教版高中物理必修一教案：4.1 牛顿第一定律

第一节 牛顿第一定律

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道伽利略的理想试验以及主要推理过程跟推论，知道理想试验是科学探究的重要手段。

2、理解牛顿第一定律的内容及含义。

3、知道哪些是惯性，会正确地解释有关惯性的现象。

（二）过程与方式

1、观察生活中的惯性现象，了解力跟运动的关系。

2、通过实验加深对牛顿第一定律的理解。

3、理解理想试验是科学探究的重要手段。

（三）情感态度与价值观

1、通过伽利略和亚里士多德对力跟运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。

感悟科学是人类进步的不竭动力。

教学重点：

1、对牛顿第一定律和惯性的恰当理解。

2、科学观念的构建过程。

教学难点：

1、力跟运动的关系。

2、惯性的有关因素。

教学方法：讲练法，归纳法，实验法

教学用具：投影仪、投影片、斜面实验设备

教学过程：

（一）导入新课

前面我们将要学习了怎样描述物体的运动，不同的物体运动状况为什么会不同呢？这个难题并没有做深入的剖析，实际上物体的运动状况是由它的受力状况决定的，有如何的受力状况，就有如何的运动状况。这一章，我们还要来探究运动与力的关系，物理学中，把研究运动跟力的关系的理论，称作动力学。

（二）新课教学

一、历史上人类对运动与力的关系的了解

师：前面我们将要学过了表述运动的方式，也学过了力的基本常识，现在，请同学们讨论一下，力跟运动有什么样的关系呢？请结合日常生活中的事例来表明。

学生进行讨论

师：在研究物体运动的诱因的过程中，很长一段时期，人们凭直觉认为物体只有得到力的作用，才会运动起来。代表人物有古欧洲的哲学家、物理学家亚里士多德。这种错误的判定维持了近两千年。直至三百多年前意大利物理学家伽利略才用试验否定了这些推断，得出了恰当的论断。

二、伽利略的理想实验

学生活动：阅读 P68伽利略实验的过程，讨论伽利略如何用试验来推翻亚里士多德的推论的，伽利略的论断又是哪个。

师：伽利略用斜面实验证明了，力不是维持物体的运动，即保持物体的速率的诱因，而是改变物体运动状况，即改变物体速度的诱因。大家应留意，这里斜面实验是一个理想实验，是他们在抽象思维中假设出来而实际上无法做到的“实验”，但是，“理想实验”并不是脱离实际主观臆断的。它是以实践为基础的，理想实验的结论过程是以一定的逻辑法则为依据的。

生：牛顿第一定律不是实验定律，没法用实验验证。

师：哪位科学家完善了伽利略的看法，如何完善？

生：法国科学家笛卡儿强调：除非物体得到外力作用，物体将依然维持其静止或运动状况，永远不会使自己沿曲线运动，而只维持在直线上运动。

教师总结：大家应留意运动状况出现改变，通常是指速度出现改变，包括大小跟方向的改变。

三、牛顿物理学的基石-----惯性定律

师：牛顿在前人研究的基础上强调总结了动力学的一条基本法则-----牛顿第一定律：一切物体总维持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它里面的力使得他改变这些状况。

生：什么是运动状况的改变？

师：运动状况的颠覆是指物体速度的改变，即速度大小改变，或方向改变，或两者都出现差异。请你们考举例说明。

学生列举例子，教师予以点评。

师：大家在理解牛顿第一定律的之后需要留意一下几方面：

（1）明确力与运动的关系：运动并不需要力来保持，因而力并不是使物体运动的诱因；只有当物体的运动状况出现改变的之后，才必须力，所以力是改变物体运动状况的诱因。

（2）定律揭示了质点具有维持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质，称惯性。所以牛顿第一定律又称惯性定律。

（3）不受力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一描述的一种理想化的状况，无法用试验直接验证，但是它带有试验基础高中物理教案下载，正确的阐明了自然规律。

四、惯性与质量

师：牛顿第一定律又叫惯性定理，从定义可知，物体有抵抗运动状况差异的“本领”，这种本领我们叫它惯性。惯性是物体的固有属性。对于不同的物体来说，这种“本领”的大小，也就是惯性的大小是不是相同的呢？比如，有一辆货车跟一辆独轮车静止在地板，要让人们运动起来，哪个比较容易呢？如果一个大人和一个小孩爆炸，谁容易受伤呢？

生：自行车容易动起来，小孩容易受伤。师：很容易看出，不同物体惯性的大小是不同的。

师：请你们思考一下，物体的惯性与哪些原因有关系，（跟运动状况，受力情况有没有关系？）结合实例进行探讨。

学生活动：讨论上述难题，发表各自的看法。

师：观察和试验证实，对于任何物体，在他们得到同样的作用力时，决定他们运动状况差异无法程度的唯一原因就是它们的品质，所以高中物理教案下载，我们可以得出结论：量度物体惯性大小的物理量是他们的质量。

课堂练习

例1 下列关于惯性的表述中，正确的是……………………( D )

人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性

百米赛跑到终点时不能立即停下来是鉴于惯性，停下来时就没有惯性了

物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被消除了

物体的惯性与物体的运动状况及受力情况均无关

解 惯性是物体的固有属性，与其内在原因即品质有关，与受力与否及运动状况无关，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，匀速运动的质点的惯性是维持其速率不变。当物体在外力作用下运动状况出现差异时，只要其品质不变，其惯性大小不出现改变。

例2. 火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗狭小的车箱内有两人向上跳起，发现却落回到车上原处，这是因为（ D ）

A. 人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他跟随火车一起向前运动。

B. 人跳起的顿时，车厢的地面给他一个向前的力，推动他跟随火车一起向前运动。

C. 人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必是偏后一些，只是鉴于时间最短，偏后距离很小，不明显而已。

D. 人跳起后直至落地，在水平方向上人和车一直有相似的速度。

解 人从跳起到落地的过程中，水平方向不受外力作用，保持着以前所具备的速率做匀速直线运动，所以却落回车上原处。

小结 这节课我们重点学习了牛顿第一定律，要求你们理解的有三方面的内容：

1、伽利略如何用理想实验推翻人类陈旧的思想；

2、牛顿第一定律定性揭示了力跟运动的关系：力是物体运动状况出现改变的诱因。

3、惯性是物体的固有属性，只与物体的品质有关。 从下面几方面来理解惯性

①惯性就是使原本运动的物体(不管是匀速、加速还是减速)匀速直线运动，使原本静止的物体静止。

②惯性是物体的固有性质，宇宙万物中任何物体都带有惯性，没有惯性的物体是不存在的。

③质量是物体惯性大小的量度。物体惯性大小与物体的运动速率、物体的硬度、形状、体积无关。物体的品质越大，物体的惯性就越大,越难改变物体的运动状况。

④只要物体的质量不变，物体的惯性就不变。所以“克服惯性”“惯性增大”“惯性减小”是错误的。

⑤惯性大小表示物体改变运动状况的难易程度。物体惯性越大，越难改变运动状况，惯性越小，越容易改变物体的运动状况。

作业：课本P70物体与练习