牛顿第一定律示例之二

牛顿第一定律示例之二

牛顿第一定律示例之二

（一）教学目的

1．知道惯性定律，常识性了解伽利略理想实验的推理过程．

2．通过实验分析，初步培养学生科学的思维方法．

（二）重点与难点

重点：牛顿第一定律

难点：伽利略理想实验的推理过程．

（三）教学过程

1．引入新理

师：力能使静止的物体运动起来，力又能使运动物体速度增大或减小，还可以改变物体运动的方向，物体不受力又怎样呢？从这节课开始，我们就来研究有关力和运动的一系列问题．

[板书1]第九章 力和运动

2．新课教学

师：请同学们观察实验

[实验1]静止在木板面上的小车．

师：小车处于什么状态？

生：静止．

师：静止的小车，水平方向不受推动和拉力的作用，它将会怎样？

生：永远处于静止．

[实验2]如图1所示，小车受水平拉力作用时．（让小车运动一段距离后立即用手使它静止下来）

师：观察小车的状态发生怎样变化？

生：由静止到运动．

[实验3]如图1．继续实验2，钩码使小车水平运动后，用手托住下落的钩码．小车失去水平拉力后，继续向前滑行一段距离停止．

师：你看到什么现象？

生：小车继续运动一段距离后才静止．

师：小车运动一段距离后，变为静止的原因是什么呢？

生：受到木板的摩擦阻力作用．

师：是不是这样呢？请大家继续观察下面实验．

[实验4]用同一小车分别（三次）从同一斜面不同的高度自由滑向相同的平面，记下三次小车静止在相同水平面上的位置．如图2(A)、(B)、(C)所示．

师：哪一次水平滑行距离最短？

生：第一次．

师：为什么？

生：小车在斜面上高度最小，它在水平面上开始运动时速度最小（后半句话学生回答不出来，第一次可由老师说）．

师：哪一次水平滑行距离最长？

生：第三次．

师：为什么？

生：小车在斜面上高度最大，它在水平面上开始运动时速度最大．

师：同理如果小车三次处于同一斜面、相同高度，自由滑向水平面，小车在水平面上开始运动的速度大小会怎样呢？

生：相同．

师：（介绍牛顿第一定律演示装置）这是一个斜面，把它放在讲台桌上．（如图3所示．）

[实验5]让小车分别三次从同一斜面的相同高度自由滑下，观察小车在不同材料的水平面上运动的情况．（在桌面铺上毛巾、棉布．）

师：哪次小车在水平面上运动距离最短，为什么？

生：第一次（或最上面那一次）．表面材料是毛巾，阻力最大，滑行距离最短．（在学生回答过程中，填写表1第一行前三项）

师：很短距离，速度变为零．速度变化快呢，还是慢呢？

生：最快．（填写表1第一行最后一项）

师：第二次实验的情况如何，大家一起填表1的第二行．

生：棉布、阻力较大、滑行距离较长、速度变化较快．（填写表1第二行）

师：第三次实验的情况如何；大家一起填表的第三行．

生：桌子表面、阻力较小、滑行距离长、速度变化较慢．（填写表1第三行）

师：假定我们做第四次实验，水平表面用玻璃板，玻璃板的阻力比木板小，实验结果会怎样呢？（填写表1第四行前两项）

生：小车滑行的距离长，速度变化最慢．（填写表1第四行后两项）

师：假定我们还能找到某种材料，对小车的阻力比玻璃板还小，最最小，来做水平表面的材料，实验结果又会怎样呢？

生：那么小车滑行距离就更长，最最长，速度变化最最慢．

师：大家一起来填表1第五行（见表）

师：假如水平表面对小车没有阻力，实验结果又会怎样呢？

生：小车永不停止地运动下去！

师：一起来填表1的第六行．（见表）

表1

师：大家注意这个表格的前三行我们是做了实验的．第四、五行没有做实验，只是根据前三行的实验结果，加上逻辑推理得出来的结论．虽然没有做实验，但是在正确实验的基础上加上正确的推理，得到的结论也是正确的．

大家再仔细琢磨表的第六行，它和第四、第五行有什么不同．

生：没有阻力，而第四、五行还有阻力，只是一次比一次小．

师：非常正确，逻辑推理就是这样进行的．阻力逐渐变小，实验结论如何呢？阻力没了，结果又会怎样呢？

师：没有阻力的平面叫做理想光滑的平面，实际上并不存在．第六行的结果就是理想实验，实际上不存在，是在正确实验的基础上正确推理得出来的．

师：这种建立在实验的基础上，通过逻辑推理得到理想状况下的结论，也是研究物理的一种方法．

300多年前著名的物理学家伽利略就是这样通过实验推理得出来物体不受阻力将如何运动的．

师：谁给大家朗读书第104页倒数第三段？

生：（读课文略）

师：大家把这段倒数第三行“如果表面绝对光滑……运动下去”．画下来．

师：法国科学家笛卡儿，又对伽利略的结论作了补充，他是怎样说的，请一位同学读教材第104页倒数第二段．

生：（读课文略）．

师：大家从此段的倒数第三行“如果运动物体……运动下去”．画下来．

师：笛卡儿的说法和伽利略的说法有什么不同？不同又说明了什么？

生：笛卡儿把伽利略的“物体受到的阻力为零”改为“物体不受任何力的作用．”说明，不是仅仅限于阻力了，而是任何力．

师：再后来英国的科学家总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理定律．叫做牛顿第一定律．

[板书2]

一、牛顿第一定律

一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态．牛顿第一定律．

师：牛顿的结论和伽利略、笛卡儿的结论有什么不一样？

生甲：牛顿和伽利略的结论比较有两点不同：第一把阻力为零，改为不受作用力；第二伽利略结论中无保持静止状态．

生乙：牛顿和笛卡儿结论比较，增加了保持静止状态．

师：现在给大家2分钟，看谁最先把牛顿第一定律内容背下来．

生：（背诵略）

师：大家看牛顿第一定律都说了些什么？定律的研究对象是（板书3(1)前半部分）

生：一切物体．（板书3(1)后半部分）

[板书3(1)](1)定律的研究对象一切物体．

师：一切物体的意思是包括固体、液体和气体．

师：定律成立的条件是（板书3(2)中的前半部分）

生：不能受外力作用．（板书3(2)中后半部分）

[板书3(2)](2)定律成立的条件不受外力作用．

师：谁不能受外力作用？

生：研究的物体．

师：定律的结论是（板书3(3)中的前半部分）

生：物体总保持静止状态或匀速直线运动状态．（板书3(3)中后面部分）

[板书3(3)](3)定律的结论总保持静止状态或匀速直线运动状态．

师：有同学把结论中的“或”读成“和”把“或”改作“和”对吗？

生：不对．

师：非常好，你能继续说一下为什么不对吗？

生：一个物体不可能同时存在两种状态，它要静止，就不可能做匀速直线运动．所以不能用“和”字．

师：大家同意他的看法吗？（在板书2中的“或”字下加点）

师：定律中“总保持”的含义是什么呢？

生：好像是不改变的意思．

师：你能给大家举例说明吗？

生：刚才第一个实验中小车在水平板上，不受钩码的拉力，原来静止，后来仍然静止．而由斜面滑下的小车，在理想平面上原来做匀速直线运动，后来仍然做匀速直线运动．

师：谁能再举出一些事例？

生：放在桌上的书，停在车站上的汽车，假如没有别的物体推拉它们，它们原来静止就永远静止下去，在地面上踢出去的球，假如地面和空气对它没有阻力作用，原来做匀速直线运动的球，永远匀速直线运动下去．

师：他说的大家同意吗？

生答：同意．

师：可见“总”字体现了“恒”，“或”字体现了不是静，就是动．（在板书2中的“总保持”三个字下加点）

师：物体不受力的时候，它后来的运动状态由什么决定呢？

生：由它原来状态决定的．

3．巩固练习

1．打出投影片

(1)已知某物体没有受到外力作用，那么该物体可能处于怎样的运动状态？为什么？

(2)在什么条件下，物体一定处于匀速直线运动状态？

(3)在什么条件下，物体一定处于静止状态？

师：同学们想一想，互相议论议论，然后回答．

生：物体可能处于静止状态，也可能处于运动状态．

师：为什么？

生：因为牛顿第一定律说一切物体不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态．题目中没有说明物体原来是什么状态，所以它的状态是两种可能都存在．

师：谁来回答第(2)题？

生甲：物体不受力的作用时．

师：还有不同意见吗？

生乙：物体还必须原来处于匀速直线运动状态．

师：也就是说要同时具备两个条件：第一、物体原来是运动的；第二，物体没有受到外力的作用．

师：谁来说说第(3)题？

生：要同时有两个条件，一是物体原来必须是静止的；二是物体没有受到外力作用．

师：请大家再思考这样一个问题：有人把牛顿第一定律说成“静止的物体永远静止，运动的物体永远运动”是否正确？为什么？

生：不正确，因为他把物体不受外力作用的条件丢了．

师：还有补充吗？

生：运动物体不受外力作用时，它永远作匀速直线运动．

师：可见，维持物体的运动不需要力，而物体运动状态改变则一定要有力的作用．

师：谁能总结一下，我们今天学习的知识．

4．小结

生甲：今天我们学习了牛顿第一定律，这是在实验基础上推理得到的．清楚了定律研究的对象、成立的条件和结论．

生乙：还有定律中关键字的含义．

5．布置作业

阅读教材，背诵牛顿第一定律．

教学说明

1．牛顿第一定律是难点课，困难有两点：一是如何在有限的三次实验基础上，通过逻辑推理得出理想实验的结论．二是如何使学生理解牛顿第一定律的实验．

为了克服第二个难点，本课设计了[实验4]，目的是让学生明了，从斜面上同一高度下滑的物体，在水平面上开始运动的速度相同．

为了克服第一个难点，在表81中增加了第四、五、六三行．在讲授中应仔细认真引导学生领会第四、五行的物理意义和第六行的物理意义．从中领会伽利略理想实验的逻辑思维过程．

2．关于消除“力是维持运动的原因”的错误观念，不可能毕其功于一役．本节课只能在牛顿第一定律的基础上给予初步的说明．在今后的教学中，在适当时再给予进一步的说明，只有经过多次重复（逐渐深入）的分析和说明，才能消除“力是维持运动的原因”的错误观念．

注：教材选用人教版九年义务教育第一册．