牛頓第一定律教案
牛頓第必須律教案（一）：
一、教學(xué)目標(biāo)
知識與技能：
1.明白伽利略和亞里士多德對力和運動關(guān)系的不同認(rèn)識
2.明白伽利略的理想實驗及其推理過程和結(jié)論
3.明白什么是慣性，會正確理解有關(guān)現(xiàn)象
過程與方法：
1．觀察生活中的慣性現(xiàn)象，了解力和運動的關(guān)系．
2．透過實驗加探對牛頓第必須律的理解．
3．理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法．
情感態(tài)度與價值觀：
1．透過伽利略和亞里士多德對力和運動關(guān)系的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性．
2．感悟科學(xué)是人類進(jìn)步的不竭動力．
二、教學(xué)資料剖析
本節(jié)課的地位和作用：
本節(jié)慣性定律的資料及導(dǎo)出過程，強調(diào)它在科學(xué)中的地位與作用，意在引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展。科學(xué)的發(fā)現(xiàn)都有其深刻的社會背景和科學(xué)背景，同時，科學(xué)家自身的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅持真理的獻(xiàn)身精神又成為情感態(tài)度價值觀教育的好素材。
本節(jié)課教學(xué)重點：
牛頓第一運動定律、慣性的概念。
本節(jié)課教學(xué)難點：
1．消除“力是維持物體運動的原因”的錯誤觀點。
2．牛頓第一運動定律。
3、慣性概念的理解及應(yīng)用。
三、教學(xué)準(zhǔn)備
電化教室、“3.1牛頓第必須律.”ppt”文件
[教學(xué)過程設(shè)計]
一.引入
播放視頻剪輯《汽車事故實驗》，在視頻剪輯中，我們看到撞車后假人和車子的運動狀況.我們要討論的是，
牛頓第必須律教案(高中版)
人和車子為什么會做這種或那種運動.要討論這個問題，務(wù)必明白運動和力的關(guān)系.在力學(xué)中，只研究物體怎樣運動而不涉及運動和力的關(guān)系的分科叫做運動學(xué)，研究運動和力的關(guān)系的分科叫做動力學(xué).
動力學(xué)的奠基人是英國科學(xué)家牛頓.牛頓在1687年出版了他的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》.這部著作中，牛頓提出了三條運動定律，這三條定律總稱為牛頓運動定律，是整個動力學(xué)的基礎(chǔ).這一章我們要學(xué)習(xí)的就是牛頓運動定律.
二.正課
1、歷史的回顧.
遠(yuǎn)在兩千多年以前，人們已經(jīng)提出了運動和力的關(guān)系問題.但是直到伽利略和牛頓時代，才對這個問題給出了正確的答案
演示實驗:用力推車，車子才前進(jìn)，停止用力，車子就要停下來.
1.1亞里士多德(Aristotle)
在17世紀(jì)前人們普遍認(rèn)為力是維持物體運動的原因.用力推車，車子才前進(jìn)，停止用力，車子就要停下來.古希臘的哲學(xué)家亞里士多德（公元前384—前322）根據(jù)這類經(jīng)驗事實得出結(jié)論說：務(wù)必有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來.（力是維持物體運動狀態(tài)的原因）
在亞里士多德以后的兩千年內(nèi)，動力學(xué)一向沒有多大進(jìn)展.直到17世紀(jì)，意大利著名物理學(xué)家伽利略才根據(jù)實驗指出，在水平面上運動的物體所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故.
教師對亞里士多德做簡單的介紹，以培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)家們的熱愛。
1.2伽利略(Galileo)
牛頓第必須律教案(高中版)牛頓第必須律教案(高中版)
在水平面上運動的物體所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故.
若阻力十分小，物體將做什么運動呢
課件演示實驗:物體沿氣墊導(dǎo)軌的運動很接近勻速直線運動.
介紹:上海磁懸浮列車示范運營線、設(shè)計最高時速430公里/小時.
若阻力減少到零，狀況又會怎樣呢
計算機(jī)模擬實驗:伽利略的理想實驗.
結(jié)論:設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將持續(xù)這個速度繼續(xù)運動下去.
而水平桌面上推物體物體動起來，不推物體就不動，正是由于摩擦力的作用使物體改變了運動狀態(tài)，所以力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
伽利略的研究方法:以可靠的事實為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律.
對伽利略進(jìn)行簡單的介紹。
牛頓第必須律教案(高中版)
1.3笛卡兒(Descartes)
如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原先的方向.
講解:牛頓在伽利略等人研究的基礎(chǔ)上，并根據(jù)他自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力學(xué)的知識，提出了三條運動定律.
2牛頓第必須律
牛頓第必須律教案(高中版)
2.1資料
一切物體總持續(xù)勻速直線運動狀態(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)。
牛頓:“站在巨人的肩上”.
學(xué)生討論:牛頓第必須律的含義.
2.2含義
2.2.1我們所遇到的實際問題中，物體不受力的狀況是沒有的.物體受平衡力時，或者說合力為零時的狀況跟不受力的狀況是相同的.
2.2.2物體運動狀態(tài)的改變需要外力.
力是改變物體速度的原因.
2.2.3一切物體都有持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的特性.
3、慣性
3.1定義
物體的這種持續(xù)原先的勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性.
情景介紹并回映本課開頭的視頻:
牛頓第必須律教案(高中版)
當(dāng)汽車突然開動的時候，汽車?yán)锏某丝蜁蚝竺鎯A斜.當(dāng)汽車突然停止的時候，汽車?yán)锏某丝蜁蚯懊鎯A斜.
提問:在視頻《汽車事故實驗》實驗的剪輯中，當(dāng)車撞到墻時，假人為什么會從車子中往前飛出。并適當(dāng)?shù)膶W(xué)生進(jìn)行安全教育。
3.2性質(zhì)
3.2.1一切物體都具有慣性，物體的運動并不需要力來維持.
3.2.2慣性是物體的固有性質(zhì)，不論物體處于什么狀態(tài)，都具有慣性.
講解:天上的飛機(jī)、地上的汽車、羽毛都具有慣性.
3.2.3慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)，物體質(zhì)量越大慣性越大
牛頓第必須律教案(高中版)
如：課件演示慣性炮實驗，從而讓學(xué)生明白質(zhì)量小的物體慣性也小，用很小的力就能把靜止的空氣變成運動的空氣。
三.小結(jié)
1.伽利略對力和運動關(guān)系的研究方法.
伽利略對科學(xué)的貢獻(xiàn)就在于毀滅直覺的觀點而用新的觀點來代替它.
2.歷史上對力和運動關(guān)系的看法和研究.
教會對伽利略的迫害.
3.牛頓第必須律的資料及含義.
4.慣性及應(yīng)用慣性知識解決實際問題的方法.
五.作業(yè)
1.教科書:P75.問題與聯(lián)系1、2、3
2.教科書:P74.科學(xué)漫步
[板書設(shè)計]
1、歷史的回顧
1.1亞里士多德(Aristotle)
務(wù)必有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來.
1.2伽利略(Galileo)
在水平面上運動的物體所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故.
伽利略的斜面實驗.
1.3笛卡兒(Descartes)
如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原先的方向.
2牛頓第必須律
2.1資料
一切物體總持續(xù)勻速直線運動狀態(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.
2.2含義
2.2.1物體不受外力時，總持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).
力不是維持物體速度的原因.
2.2.2物體運動狀態(tài)的改變需要外力.
力是改變物體速度的原因.
2.2.3一切物體都有持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的特性.
3慣性
3.1定義
物體的這種持續(xù)原先的勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性.
3.2性質(zhì)
3.2.1一切物體都具有慣性，物體的運動并不需要力來維持.
3.2.2慣性是物體的固有性質(zhì)，不論物體處于什么狀態(tài)，都具有慣性.
3.2.3慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大慣性越大。
教學(xué)資源：
亞里士多德是第一個嘗試研究物理學(xué)并給出“物理學(xué)”這一
名稱的人。他生活在古希臘禮貌發(fā)展的鼎盛期。從17歲開始，跟
隨大哲學(xué)家柏拉圖一向?qū)W習(xí)了20年。
亞里士多德力圖以世界的本來面目來說明各種自然現(xiàn)象，這
是他的進(jìn)步之處。但由于當(dāng)時研究物理學(xué)只是依靠直覺和思維來
進(jìn)行，所以他的很多關(guān)于物理方面的論述，顯然這天看來是錯誤
的，然而在當(dāng)時，能夠擺脫神的意志，個性是構(gòu)成一套自圓其說的體系，這是很不簡單的。
亞里士多德曾說過：“我沒有現(xiàn)成的根據(jù)，沒有可照抄的模
式。我是一位開拓者，所以我是渺小的。我期望讀者諸君能夠承認(rèn)我已成就的，原諒我所未能成就的。”
亞里士多德幾乎在每一個科學(xué)領(lǐng)域（如：植物、動物、天文
、氣象、數(shù)學(xué)和物理等）都作出了自己的貢獻(xiàn)，其學(xué)說對后世的西方思想和科學(xué)產(chǎn)生了重大的影響。這一點沒有其他任何一位古希臘思想家能夠相比。
公元前323年，馬其頓王朝被希臘人推翻。亞里士多德也遭到不幸，失去了他苦心搜集的各種標(biāo)本和資料，失去了他的全部書稿。第二年，在極度失望的狀況下，這位科學(xué)的始祖飲毒而死。
亞里士多德曾說過一句名言：“我敬愛柏拉圖，但我更愛真理。”由此可見亞里士多德追求真理的執(zhí)著精神。
當(dāng)今世界著名的高等學(xué)府美國哈佛大學(xué)的校訓(xùn)就是：
“讓柏拉圖與你為友，
讓亞里士多德與你為友，
更重要的是，讓真理與你為友。”
伽利略，著名意大利數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家。是首先在科學(xué)實驗的基礎(chǔ)之上融會貫通了數(shù)學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)三門科學(xué)的科學(xué)巨人。伽利略是科學(xué)革命的先驅(qū)。伽利略科學(xué)上的成就與他首創(chuàng)的實驗與理論相結(jié)合的研究方法分不開。他對物理規(guī)律的論證十分嚴(yán)格，這個論證過程可概括為：
觀察－假說－數(shù)學(xué)分析、推論－實驗驗證……
他不但親自設(shè)計和演示過許多實驗，而且親自研制出不少技術(shù)精湛的實驗儀器，例如浮力天平、溫度計、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等。他倡導(dǎo)實驗與理論計算相結(jié)合的方法，把實驗事實與抽象思維結(jié)合起來，用實驗檢驗理論推導(dǎo)，開創(chuàng)了以實驗為基礎(chǔ)具有嚴(yán)密邏輯理論體系的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。
愛因斯坦為之評論說：“伽利略的發(fā)現(xiàn)，以及他使用的科學(xué)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。”
牛頓第必須律教案（二）：
一、三維目標(biāo)
1．知識與技能
�、朋w會伽利略的理想實驗思想。
⑵理解牛頓第必須律的資料及好處；理解力和運動的關(guān)系。
⑶理解慣性的概念，明白質(zhì)量是慣性大小的量度。
2．過程與方法
�、磐高^回顧歷史探究過程理解牛頓第必須律的構(gòu)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
�、磐高^運動和力的關(guān)系的歷史探究過程，使學(xué)生體會規(guī)律的構(gòu)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。
�、仆高^理想斜面的教學(xué)，體會理想實驗的魅力。
二、教材分析
牛頓運動定律是整個力學(xué)體系的基石，而牛頓第必須律又是這個“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和運動的關(guān)系，提出慣性的概念，為定量研究力和運動的關(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。
一是定律資料深淺不同：初中教材敘述為“一切物體在沒有受到外力作用的時候，總是持續(xù)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)”；高中教材敘述為“一切物體總持續(xù)勻速直線運動狀態(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，它強調(diào)了力是改變物體運動狀態(tài)的原因，突出了第必須律的獨立性和重要好處，也為學(xué)習(xí)牛頓第二定律做了必須的鋪墊。
二是慣性的認(rèn)識層次不同：初中強調(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：初中對牛頓第必須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)生初步明白了牛頓第必須律的資料和慣性的概念，但是缺乏對牛頓第必須律建立歷史的了解，對資料也是一知半解。
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)實踐證明，學(xué)生在頭腦中建立正確的力和運動關(guān)系的過程，并非一帆風(fēng)順，常常構(gòu)成與亞里士多德相似的觀點，且根深蒂固。處理具體的實際問題時，一些直覺的錯誤觀點不時冒出來，存在著嚴(yán)重的"口是心非"問題。
四、教學(xué)重難點
1．教學(xué)重點：透過回顧歷史探究過程理解牛頓第必須律；慣性的理解。
2．教學(xué)難點：力和運動的關(guān)系；慣性和質(zhì)量的關(guān)系。
五、教學(xué)活動設(shè)計
�。ㄒ唬﹦�(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．此刻把紙剪成三截，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──力和運動：用力撕紙，紙條斷開運動起來。運動和力之間到底有什么關(guān)系呢？帶著這些問題，我們一齊來體驗古人的探究過程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進(jìn)一步理解論述運動和力關(guān)系的牛頓第必須律。
（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：務(wù)必有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運動需要力維持。
他的觀點來自實際經(jīng)驗，還能用實際經(jīng)驗驗證，所以被人們廣泛理解，并維持了近兩千年。
設(shè)問：我們此刻明白，他的觀點是錯誤的。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，它的速度就應(yīng)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，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提出質(zhì)疑。
�、谫|(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。
�、奂僭O(shè)：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\動呢？
�、懿孪耄喝魶]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倚泵妫淖冃∏蛩艿哪Σ�，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到上升的最高點的高度差是什么關(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仙蕉喔叩牡胤剑?/p>
�、蹖⒂倚泵娣牌�，釋放小球，觀察小球的運動。
（2）動畫模擬
�。ɡ蠋煱缪葙だ�，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，直到爬上原先的高度。
伽利略；如果我減小右斜面的傾角，你還會爬到原先的高度嗎？
小球：夢想有多高，我就能夠爬多高，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。既然選取了高度，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
期望同學(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
透過可靠的實驗事實，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。
這種方法十分了不起！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：透過雙斜面理想實驗，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。運動不需要力維持。
回顧、思考：
�、凫o止的車、足球為什么運動起來？
�、谶\動的車、足球為什么會停下來？
③力和運動之間有什么關(guān)系？
力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
設(shè)問：運動狀態(tài)是用什么物理量描述？
車由靜止變?yōu)檫\動，受到了推、拉力；由運動變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\動，受到了腳的力；由運動變?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進(jìn)行了補充。
4．補充完善，構(gòu)成定律
（1）笛卡爾的補充：除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)持續(xù)其靜止或運動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運動，而只持續(xù)在直線上運動。這應(yīng)成為一個原理，它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。
笛卡爾補充了物體不受力時持續(xù)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(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)成為牛頓第必須律，它是牛頓物理學(xué)的基石。
�。�2）牛頓第必須律：一切物體總持續(xù)勻速直線運動狀態(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：此刻我們來理解定律。
�。ㄈ├斫舛�，了解慣性
思考：牛頓第必須律中論述的運動和力的關(guān)系是怎樣的？
1．運動和力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
物體不受力，持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；運動狀態(tài)變化，物體必須受到力的作用。
思考：物體不受力時“總持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能透過實驗驗證呢？
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)象能夠幫忙我們理解牛頓第必須律。
2．阻力很小的現(xiàn)象：冰壺
從視頻能夠看出，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持續(xù)原先的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
設(shè)問：一切物體都有慣性。做變速運動的物體有慣性嗎？
當(dāng)物體做變速運動時，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，有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。
物體慣性大，“本領(lǐng)”大，運動狀態(tài)難改變；物體慣性小，“本領(lǐng)”小，運動狀態(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；此刻進(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：此刻，就能夠解釋撕紙游戲了。
（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，中部仍持續(xù)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，我們還能用它決定是非。
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．如果沒有個性的裝置，UFO驟然停止時，外星人飛行員的命運是怎樣的？
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，你怎樣看？
我們利用慣性的知識發(fā)現(xiàn)了UFO檔案記載中的疑點。期望大家在遇到問題時利用所學(xué)知識，冷靜分析。
�。ㄎ澹┱n堂總結(jié)，課外探究
1．了解了運動和力關(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；笛卡爾補充了伽利略的觀點；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．深入理解了牛頓第必須律，明白了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4．之后愛因斯坦等科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓第必須律。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)顛覆了牛頓第必須律：不給螺帽力的作用，螺帽也能運動起來。你怎樣看？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。
牛頓第必須律教案（三）：
教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能
⑴體會伽利略的理想實驗思想。
�、评斫馀ｎD第必須律的資料及好處;理解力和運動的關(guān)系。
�、抢斫鈶T性的概念，明白質(zhì)量是慣性大小的量度。
2.過程與方法
�、磐高^回顧歷史探究過程理解牛頓第必須律的構(gòu)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
�、磐高^運動和力的關(guān)系的歷史探究過程，使學(xué)生體會規(guī)律的構(gòu)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。
�、仆高^理想斜面的教學(xué)，體會理想實驗的魅力。
教學(xué)重點
1.教學(xué)重點：透過回顧歷史探究過程理解牛頓第必須律;慣性的理解。
2.教學(xué)難點：力和運動的關(guān)系;慣性和質(zhì)量的關(guān)系。
教學(xué)過程
(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.此刻把紙剪成三截，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──力和運動：用力撕紙，紙條斷開運動起來。運動和力之間到底有什么關(guān)系呢帶著這些問題，我們一齊來體驗古人的探究過程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進(jìn)一步理解論述運動和力關(guān)系的牛頓第必須律。
(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：務(wù)必有力作用在物體上，物體才能運動;沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運動需要力維持。
他的觀點來自實際經(jīng)驗，還能用實際經(jīng)驗驗證，所以被人們廣泛理解，并維持了近兩千年。
設(shè)問：我們此刻明白，他的觀點是錯誤的。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，它的速度就應(yīng)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，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提出質(zhì)疑。
�、谫|(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\動呢
�、懿孪耄喝魶]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到上升的最高點的高度差是什么關(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?/p>
�、蹖⒂倚泵娣牌�，釋放小球，觀察小球的運動。
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
實驗事實邏輯推理(無摩擦，右斜面足夠長)
右斜面固定摩擦越小，球滾得越高球?qū)L上原先的高度
減小右傾角球沿斜面滾得越遠(yuǎn)球沿斜面滾得越遠(yuǎn)，一向滾到原先的高度
放平右斜面球滾得最遠(yuǎn)球?qū)⒁幌驖L動下去
過渡：此刻透過動畫來模擬沒有摩擦阻力時小球的運動。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，直到爬上原先的高度。
伽利略;如果我減小右斜面的傾角，你還會爬到原先的高度嗎
小球：夢想有多高，我就能夠爬多高，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。既然選取了高度，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
期望同學(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
透過可靠的實驗事實，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。
這種方法十分了不起!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：透過雙斜面理想實驗，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。運動不需要力維持。
回顧、思考：
�、凫o止的車、足球為什么運動起來
�、谶\動的車、足球為什么會停下來
�、哿瓦\動之間有什么關(guān)系
力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
設(shè)問：運動狀態(tài)是用什么物理量描述
車由靜止變?yōu)檫\動，受到了推、拉力;由運動變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\動，受到了腳的力;由運動變?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進(jìn)行了補充。
4.補充完善，構(gòu)成定律
(1)笛卡爾的補充：除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)持續(xù)其靜止或運動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運動，而只持續(xù)在直線上運動。這應(yīng)成為一個原理，它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。
笛卡爾補充了物體不受力時持續(xù)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(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)成為牛頓第必須律，它是牛頓物理學(xué)的基石。
(2)牛頓第必須律：一切物體總持續(xù)勻速直線運動狀態(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：此刻我們來理解定律。
(三)理解定律，了解慣性
思考：牛頓第必須律中論述的運動和力的關(guān)系是怎樣的
1.運動和力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
物體不受力，持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài);運動狀態(tài)變化，物體必須受到力的作用。
思考：物體不受力時“總持續(xù)勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能透過實驗驗證呢
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)象能夠幫忙我們理解牛頓第必須律。
2.阻力很小的現(xiàn)象：冰壺
從視頻能夠看出，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持續(xù)原先的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
設(shè)問：一切物體都有慣性。做變速運動的物體有慣性嗎
當(dāng)物體做變速運動時，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。
�、谝磺形矬w有慣性，有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。
物體慣性大，“本領(lǐng)”大，運動狀態(tài)難改變;物體慣性小，“本領(lǐng)”小，運動狀態(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;此刻進(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：此刻，就能夠解釋撕紙游戲了。
(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，中部仍持續(xù)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，我們還能用它決定是非。
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.如果沒有個性的裝置，UFO驟然停止時，外星人飛行員的命運是怎樣的
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，你怎樣看
我們利用慣性的知識發(fā)現(xiàn)了UFO檔案記載中的疑點。期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;笛卡爾補充了伽利略的觀點;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.深入理解了牛頓第必須律，明白了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4.之后愛因斯坦等科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓第必須律。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!
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