八年级物理下册第八章第一节《科学探究——牛顿第一定律》教案

科学探究教与学：《牛顿第一定律》教学案例
泉州五中杨晓霞
教学目标：
知识目标：
1．知道力不是维持物体运动的原因；知道伽利略的“斜面理想实验”。

2．理解牛顿第一定律。

3．理解惯性的概念，会解释常见的惯性现象。

能力目标：
1. 培养学生研究物理的正确方法和逻辑推理的能力。

2. 会应用《牛顿第一定律》解决一些实际问题。

培养学生的观察、思维能力
教学方法设计：
本课总体教学方法是先在教师的引导下，给学生交代清楚本节课的重要地位，以精采的语言来描述人类对力与运动的研究进程激发学生学习热情．教师做好演示实验，学生动手做实验，通过观察、分析、推理，师生共同探究、讨论总结牛顿第一定律，并分析其与惯性的不同．
组织学生通过对一些现象的分析，实现对新知识的意义建构。

教具学具准备
1.伽利略理想实验演示装置：自制斜面导轨，在斜面上滚动的小球．
2．学生分组实验的小车、木块
3．气垫导轨
新课导入：
前一章我们学习了怎样描述物体的运动，但是没有进一步讨论物体为什么会做这种或那种运动。

为解决这一问题，我们从本节开始有必要进一步研究物体受力与物体运动之间的关系，这就是我们本节的中心
问题。

新课讲授：
［学生实验］将木块放于桌面上，木块是静止的，用力去推木块，木块就运动起来，说明了木块从静止到运动，需要对它施加力的作用，物体的运动与力有什么关系呢，木块的运动需要力来维持吗?（学生回答）不需要还是需要呢，对这个问题，在2021多年以前，人们就进行了研究．
历史的回顾：
一、亚里士多德之直觉错误
介绍他的观点：力是维持物体运动的原因。

2021多年前古希腊哲学家基于当时人们对运动和力的关系的认识，提出了必须有力作用在物体上，物体才能运动的观点．凭人们的直觉这个观点很容易被人们接受，例如，车不推不走，门不推不开，因此这种观点统治人们思维2021余年．
二、伽利略的逻辑批判
1.介绍伽利略的理想实验：
17世纪，意大利著名物理学家伽利略，根据实验，打破了人们凭直觉得出的力是维持物体运动原因的
错误观点，指出运动的物体之所以停下，是物体受到摩擦阻力之缘故，也就是说，力是改变物体运动状态的原因，他断言，一旦物体有了速度，只要没有力的影响物体的这个速度将保持不变，伽利略的结论并没有脱离日常经验，而是对经验进行分析．伽利略用一个理想斜面实验，有力的证明了他提出的结论的正确性．
［实验］用铁丝制成的两个斜面连在一起的导轨，如图，将小球放到左边的斜面上释放，小球从左边斜面加速滚下，从右边斜面减速上升，若没有摩擦力，小球滚上右边斜面的高度应该与左边释放点等高，将铁丝右边轨道的倾角放平缓些，小球仍要滚到与左边释放等高处，这样小球走过的距离更远些，试想，若将铁丝右边的轨道放成水平，小球永远达不到此高度，于是将一直运动下去．说明，在没有外力影响的
情况下，小球将以不变的速度运动下去．
分析、推理得出：小球的运动不需要外力来维持
当然，这个实验是一个理想实验，因为没有摩擦力的情况是不可以实现的，但是这个实验却是符合科学道理的，是令人信服的．
2．学生实验分析（讨论方式）
将小车放于桌面上，小车是静止的，用力去推小车，小车就运动起来，观察小车的运动情况
教师提问：1.人推小车时，小车受那些力？（学生必然各抒已见，但不一定能说准确，教师总结：小车向前运动受：重力、支持力、向前推力、摩擦力。

2．小车开始运动后的短时间内速度怎样变化？（大部分学生能答出逐渐增大）
教师总结：速度不可能猛地一不达到一定速度，而是有一个逐渐增大的过程。

3．小车速度为何会渐增加？（学生必然考虑到是向前推力作用的结果）
4．推力作用改变了小车的什么？（学生自然理解了：推力改变了小车的运动速度）
到此可初步得出结论：力是改变物体运动速度的原因。

（继续讨论）
5．若小车开始运动后达到一定速度时做匀速直线运动，则在该时程中摩擦力与推力是什么关系？（学生也能想到此两力相等，是初中学过的二力平衡知识）
总结：当小车做匀速直线运动时，受到的四个力的合力为O，相当于小车不受力，而此过程中，小
车仍然运动说明力不是维持物体运动的原因
三、笛卡儿的观点
伽利略同时代的法国科学家笛卡儿进一步补充和完善伽利略观点，即如果没有其它原因，物体的运动将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．
［实验］：用气垫导轨近似地验证上述结论。

把物体放在一个水平导轨上，并设法使物体和导轨之间形成气层，物体沿这种气垫导轨运动时受到的阻力很小，推动一下物体，可以看到物体沿气垫导轨的运动很接
近匀速直线运动．
四、牛顿最精彩的总结
牛顿在前人的基础上总结出他的第一定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第一定律的重要意义：
（1）“一切物体”是指宇宙中所有物体，不论物体是固体、液体还是气体。

可见牛顿第一定律是自然界
中的普遍规律。

（2）“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。

牛顿第一定律是建立在实验的基础上，经过推理得出的。

（3）“时候”强调了“没有受到外力作用”与“保持匀速直线运动或静止状态”是瞬时对应的关系。

物体在什么时候不受外力，这个物体就保持匀速直线运动或静止状态这一瞬时的运动状态不变。

（4）“总”是指“一直”的意思。

（5）“保持”是指“不变”。

（6）“或”是指一个物体只能处于一种状态，到底处于哪种状态，由原来的状态决定，原来静止就保持静止，原来运动就保持匀速直线运动状态。

1．该定律说明了物体受力与运动之关系：
物体不受力（或受合力为0）：匀速直线运动
物体受外力：物体运动状态会改变
2．否定了力是维持物体运动的原因
3．指出了一切物体都有惯性。

五、惯性的概念:
惯性是一切物体都具有的属性,具体在以下几点说明(并讲解各点含义)
（1）惯性是物体的固有的属性
（2）物体的惯性大小与物体的受力情况、运动情况无关
（3）物体的惯性大小由物体的自身质量来决定
六、总结、扩展
牛顿第一定律初步揭示力和运动的关系即力是改变物体运动状态的原因，至于力和运动间的量的关系，我们将在下面几节课继续讨论．
一切物体都有保持自己静止状态或匀速直线运动状态的性质——惯性，惯性是物体固有性质，它只与
物体质量大小有关，而与物体运动状态无关，它时时刻刻都存在．
人的直观感觉虽然是外界事物的真实反映但它具有片面性，表面性，在认识客观世界的同时，必须对客观事物及现象加以分析，去伪存真，由外及里，洞悉事物的本质，达到从感性到理性的飞跃．
理想化实验是物理学进行研究的主要手段，它使我们在研究问题时避开次要因素，抓住主要矛盾，准确及时地探讨事物的本质，揭示规律．。