牛顿第一定律

牛顿第一定律

【教学目标】

（一）知识与技能

1．借助伽利略的理想实验理解力和运动的关系，知道其主要推理过程及结论。

2．理解牛顿第一定律及其意义。

3．理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度，会正确解释有关的惯性现象。

（二）过程与方法

让学生经历实验探究的过程，理解由真实实验推广到理想实验的科学思想，体会分析归纳、推理总结的思维方法。

（三）情感、态度和价值观

通过物理学史的简介，对学生进行严密的科学态度教育，让学生了解人类认识事物本质的曲折，培养学生追求真理、勇于探索真理的科学精神。

【教学重难点】

教学重点：牛顿第一定律。

教学难点：力和运动的关系，惯性。

【教学过程】

一、导入新课

出示图片：推小车

在实际生活中我们观察到一些现象：我们推车时，给车施加推力，车就运动，而且推力越大车运动越快；不给车推力，车就停止。

出示图片：运动的汽车

但有时我们又观察到：让车达到一定速度后，即使不再给车施力，车还会运动。那么力和运动有关系吗？

今天我们一起来探讨这个问题。

二、讲授新课

（一）历史回顾

1．古希腊哲学家亚里斯多德观点：物体的运动需要力来维持。

必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用,物体就要静止下来。

在探究运动原因的“侦探小说”里，这正是由明显的线索引出错误判断的案例，而且这个“错案”维持了很久。

2．意大利物理学家伽利略的观点：物体的运动不需要力来维持。

出示图片：伽利略

物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停下来，是因为受到了摩擦阻力。

（二）伽利略的理想实验

出示图片：现代人所做伽利略斜面实验的频闪照片。

让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。

出示动画：伽利略理想实验

如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。

当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。

这个实验说明：力不是维持物体运动的原因。

思考讨论：为什么说伽利略的实验是一个“理想实验”？

第一：阻力不可能完全消除；第二：斜面也不可能做得无限长。所以，伽利略的实验是一个“理想实验”。

说明：虽然这个实验无法实现，但是，伽利略在实验基础上进一步推理的方法，帮助我们找到了解决运动和力的关系问题的方法。

伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。

出示图片：法国科学家笛卡儿

他认为，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

针对练习：

1．关于伽利略理想实验，以下说法正确的是（）

A．完全是理想的，没有事实为基础的。

B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的。

C．没有事实为基础，只是理想推理。

D．以上说法都不对。

答案：B

（三）牛顿第一定律

在伽利略和笛卡儿工作的基础上，英国科学家牛顿提出了动力学的一条基本定律：

1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，这就是牛顿第一定律。

（1）物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作惯性定律。

（2）惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物体都具有惯性。

2．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：

（1）物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静止状态，说明力不是维持物体运动的原因。

（2）外力的作用是迫使物体改变其运动状态，说明力是使物体运动状态改变的原因。

思考1：牛顿第一定律可不可以直接用实验来验证？为什么？

参考答案：牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，所以不能用实验来验证。

思考2：什么时候可以看作不受力？并举例说明。

当物体受力但所受外力的合力为零时可以看作物体不受力。

（四）惯性与质量

1．惯性的表现

（1）在不受力的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态；

出示视频：惯性现象

（2）在受力条件下，惯性表现为阻止物体运动状态的改变。

出示图片：推小车和汽车图片

让大小不同的车由静止获得同样的速度，需要的力就不同，质量大的汽车需要的力大。

出示图片：大小不同的沙袋

让摆动的大沙袋停下来就比让摆动的小沙袋停下来费力得多。

思考讨论：从牛顿第一定律得知，物体都要保持它们原有的匀速直线运动状态或静止状态。也可以说，它们都具有抵抗运动状态变化的“能力”，即都具有惯性。那么，怎样描述惯性的大小呢？

参考答案：不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大。描述物体惯性的物理量是它的质量。

2．惯性与质量

（1）质量是惯性大小的唯一量度。质量越大惯性越大，质量越小惯性越小。

（2）惯性是一切物体所固有的一种属性。惯性与物体的运动状态、所处位置等外部条件无关。

（3）质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。

课堂练习

1．物体具有保持原来状态或状态的性质，叫作惯性，物体惯性大小的唯一量度是物体的。

答案：匀速直线运动；静止；质量。

2．正在运动着的物体，如果它所受的一切外力同时消失，那么它将（）

A．立即停下来

B．先慢下来，然后再停下来