2019-2020年高一物理 牛頓第一定律教案 一、教學(xué)目標(biāo) 1．在物理知識方面學(xué)習(xí)牛頓第一定律的內(nèi)容，正確理解力跟物體運動的關(guān)系，掌握慣性的概念。 2．對客觀事物的正確認(rèn)識需要人們經(jīng)過由表及里，由片面到全面長時間的認(rèn)識過程。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)要讓學(xué)生建立起正確的認(rèn)識論的觀點，同時體會到人們認(rèn)識世界的長期性和艱巨性。 3．物理實驗是科學(xué)研究的方法，對實際問題做出合理的抽象，進行理想實驗的研究正是伽利略得到力與物體運動正確關(guān)系的基礎(chǔ)。我們要學(xué)習(xí)這種科學(xué)抽象的方法，并把它用到今后的物理研究中去。 二、重點、難點分析 1．本節(jié)的重點是正確認(rèn)識物體運動跟力的關(guān)系，在物體不受力的情況下，應(yīng)保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。通過對牛頓第一定律的學(xué)習(xí)，加深對慣性概念的理解。 2．生活常識使人們對力和運動的關(guān)系形成了不正確的認(rèn)識，通過教學(xué)要讓學(xué)生們克服傳統(tǒng)觀念，形成正確的認(rèn)識，需要下一定的功夫。 三、教具 1．說明伽利略理想實驗的裝置，自制導(dǎo)軌和小球。 2．說明物體在不受阻力下做勻速直線運動的氣墊導(dǎo)軌和滑塊。 3．演示慣性的小車和木塊。 四、主要教學(xué)過程 (一)引入新課 介紹本章的地位：在第一章我們學(xué)習(xí)了物體在靜止或勻速直線運動狀態(tài)下的受力問題，這時物體處于平衡狀態(tài)，所受的力為平衡力。這部分內(nèi)容在物理學(xué)中叫做靜力學(xué)。 第二章研究了物體在直線上的運動，包括勻速運動和變速運動。在變速運動中重點討論了勻變速直線運動。這部分內(nèi)容在物體學(xué)中屬于運動學(xué)。 在前邊兩章知識的基礎(chǔ)上，我們在第三章里來研究運動和力的關(guān)系。這部分知識的基礎(chǔ)是牛頓第一定律和第二定律。這部分內(nèi)容在物理中屬于動力學(xué)。 學(xué)習(xí)動力學(xué)的知識后，可以在知道物體受力情況后確定物體的運動狀態(tài)；在知道物體的運動狀態(tài)的情況下，可以確定它的受力情況。動力學(xué)的知識在科學(xué)研究和生產(chǎn)實際中有著非常廣泛的應(yīng)用，如研究交通工具的速度問題，天體的運動問題等。我們從牛頓第一定律開始。 (二)教學(xué)過程設(shè)計 板書：一、牛頓第一定律 實驗：在桌上放著一本物理書，它是靜止的，怎樣才能讓它運動起來呢？要用力去推它。從這個例子可以看出物體要運動，需要對它施加力的作用。力是使物體運動的原因嗎？ 這是一個運動和力的關(guān)系問題。這個問題在xx多年前人們就對它進行了研究，下面我們來回顧一下歷史。 1．歷史的回顧 xx多年前，古希臘哲學(xué)家亞里斯多德根據(jù)當(dāng)時人們對運動和力的關(guān)系的認(rèn)識提出一個觀點：必須有力作用在物體上，物體才能運動。 這種觀點的提出是很自然的。我們從周圍的事情出發(fā)，很容易就會得到這個結(jié)論。如車不推就不走，門不拉不開等。這種觀點統(tǒng)治人們的思想有兩千年。 直到17世紀(jì)，意大利科學(xué)家伽利略才指出這種說法是錯誤的，他分析到：運動的車停下來是由于摩擦力的原因，運動物體減速的原因是摩擦力。伽利略提出了自己的看法，他指出：物體一旦具有某一速度，沒有加速和減速的原因，這個速度將保持不變。這里所指的減速的原因就是摩擦力。 為了證實結(jié)論的正確，他設(shè)計了一個理想實驗(thought experiment)，下面利用一個跟他的理想實驗裝置相似的實驗向大家介紹一下伽利略的實驗。 實驗：有兩個斜面，用一個小球放到左邊的斜面上，放手后小球從左邊斜面上滾下后滾到右邊的斜面上。在有摩擦力的情況下，到達右邊斜面的高度比左邊的釋放高度要低。 伽利略所設(shè)計的實驗是這樣的：實驗裝置跟現(xiàn)在的一樣，實驗時若沒有摩擦力，(當(dāng)然沒有摩擦力是不可能的，所以他的實驗是想象中的理想實驗。)我們看一下小球在這個理想實驗中會怎樣運動。 把小球放到左邊斜面的某一個高度，放手后由于有加速的原因，所以小球會從斜面上滾下，越滾越快；到右邊斜面時，由于有減速的原因，小球會越滾越慢。在沒有摩擦力的情況下，小球應(yīng)達到左邊的釋放高度。 改變右邊斜面的傾角，傾角變小，小球要達到同樣的高度，要在斜面上走更遠(yuǎn)的距離。當(dāng)右邊傾角為零時，小球?qū)⒁恢睗L下去永遠(yuǎn)達不到左邊的釋放高度，這個速度將保持不變。 這個實驗雖然是個理想實驗，但卻是符合科學(xué)道理的。沒有摩擦的情況是很難實現(xiàn)的，現(xiàn)代技術(shù)給我們提供了阻力很小的條件。我們來看一下氣墊實驗。它的原理是氣泵給氣墊裝置打氣，導(dǎo)軌上有許多小孔，滑塊與導(dǎo)軌間形成一層空氣薄膜，滑動時阻力很小。我們觀察一下滑塊的運動情況，可以看到滑塊的速度基本不變。 法國科學(xué)家笛卡爾補充和完善了伽利略的論點，提出了慣性定律：如果沒有其它原因，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，也不會偏離原來的方向。 伽利略和笛卡爾對物體的運動作了準(zhǔn)確的描述，但是沒有指明原因是什么，這個原因跟運動的關(guān)系是什么。 牛頓總結(jié)了前人的經(jīng)驗，指出了加速和減速的原因是什么，并指出了這個原因跟運動的關(guān)系，這就是牛頓第一定律。 2．牛頓第一定律：一切物體總保持勻速運動狀態(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。 從牛頓第一定律可以看出： (1)物體在不受力時，總保持勻速運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。 (2)物體有保持勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，叫做慣性。在初中已經(jīng)學(xué)過慣性的概念，下面通過實驗再來看一下物體具有慣性的例子。 小車起動時，車上的木板向后倒；剎車時，木塊向前倒。人在坐汽車時也有同樣的感受。 (3)物體運動狀態(tài)的改變需要外力。 我們所遇到的實際問題中，物體不受力的情況是沒有的。物體受平衡力時，或者說合力為零時的情況跟不受力的情況是相同的。 3．小結(jié) 毛主席在《實踐論》中對感性認(rèn)識和理性認(rèn)識的關(guān)系作出如下的論述：“感性材料固然是客觀外界某些真實性的反映，但它們僅是片面的和表面的東西，這種反映是不完全的，是沒有反映事物本質(zhì)的。要完全地反映整個的事物，反映事物的本質(zhì)，反映事物的內(nèi)部規(guī)律性，就必須經(jīng)過思考作用，將豐富的感覺材料加以去粗取精，去偽存真，由此及彼，由表及里的改造制作工夫，造成概念和理論的系統(tǒng)。就必須從感性認(rèn)識躍進到理性認(rèn)識?！? 人們對運動和力的關(guān)系的認(rèn)識經(jīng)過了從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的躍進。這個過程經(jīng)歷了兩千年的時間，在此過程中伽利略作出了主要貢獻。由此可以看出伽利略的偉大和工作的卓越。就是這樣一個偉大的科學(xué)家，因為他的科學(xué)思想不符合教會的統(tǒng)治思想，受到教會的禁錮。直到最近，梵帝岡教庭才給他公開平反?？茖W(xué)思想得來不易，科學(xué)的真理總是要戰(zhàn)勝不科學(xué)的東西。 4．討論布置作業(yè) 五、說明 1．牛頓第一定律在初中階段學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過，在高中階段再次學(xué)習(xí)這個內(nèi)容時，要讓學(xué)生的認(rèn)識有進一步的提高。教師在授課時應(yīng)注意到這一點。 2．幾個科學(xué)家在研究力與物體運動的關(guān)系中做出了貢獻，在講課時可以把他們的畫像用投影幻燈打出來，增加課堂的活躍氣氛，加深學(xué)生的記憶。 3．說明伽利略理想實驗的裝置可以自制，用兩根粗鐵絲按下圖制作，末端彎成小環(huán)，兩根軌道用螺絲燈連起來，可以改變兩軌的傾角，選用鋼球，注意小球在最低點時要能圓滑地通過軌道。