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第四章 牛顿运动定律
第一节牛顿第一定律
一、教学目标
知识与技能：
1.知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识
2.知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论
3.知道什么是惯性，会正确理解有关现象
过程与方法：
1．观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系．
2．通过实验加探对牛顿第一定律的理解．
3．理解理想实验是科学研究的重要方法．
情感态度与价值观：
1．通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性．
2．感悟科学是人类进步的不竭动力．
二、教学内容剖析
本节课的地位和作用：
本节惯性定律的内容及导出过程，强调它在科学中的地位与作用，意在引导学生了解科学的发现和发展。科学的发现都有其深刻的社会背景和科学背景，同时，科学家自身的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神又成为情感态度价值观教育的好素材。
本节课教学重点：
牛顿第一运动定律、惯性的概念。
本节课教学难点：
1．消除“力是维持物体运动的原因”的错误观点。
2．牛顿第一运动定律。
3、惯性概念的理解及应用。
三、教学准备
电化教室、“3.1 牛顿第一定律.”ppt”文件
[教学过程设计]
一.引入
播放视频剪辑《汽车事故实验》，在视频剪辑中,我们看到撞车后假人和车子的运动情况.我们要讨论的是,
人和车子为什么会做这种或那种运动.要讨论这个问题,必须知道运动和力的关系.在力学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科叫做运动学,研究运动和力的关系的分科叫做动力学.
动力学的奠基人是英国科学家牛顿.牛顿在1687年出版了他的名著《自然哲学的数学原理》.这部著作中,牛顿提出了三条运动定律,这三条定律总称为牛顿运动定律,是整个动力学的基础.这一章我们要学习的就是牛顿运动定律.
二.正课
1、历史的回顾.
远在两千多年以前，人们已经提出了运动和力的关系问题.可是直到伽利略和牛顿时代，才对这个问题给出了正确的答案
演示实验:用力推车,车子才前进,停止用力,车子就要停下来.
1.1 亚里士多德(Aristotle)
在17世纪前人们普遍认为力是维持物体运动的原因.用力推车，车子才前进，停止用力，车子就要停下来.古希腊的哲学家亚里士多德（公元前384—前322）根据这类经验事实得出结论说：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.（力是维持物体运动状态的原因）
在亚里士多德以后的两千年内，动力学一直没有多大进展.直到17世纪，意大利著名物理学家伽利略才根据实验指出，在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故.
教师对亚里士多德做简单的介绍，以培养学生对科学家们的热爱。
1.2 伽利略(Galileo)
在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故.
若阻力非常小,物体将做什么运动呢?
课件演示实验:物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动.
介绍:上海磁悬浮列车示范运营线、设计最高时速430公里/ 小时.
若阻力减少到零,情况又会怎样呢?
计算机模拟实验:伽利略的理想实验.
结论:设想没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度继续运动下去.
而水平桌面上推物体物体动起来，不推物体就不动，正是由于摩擦力的作用使物体改变了运动状态，所以力是改变物体运动状态的原因。
伽利略的研究方法:以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律.
对伽利略进行简单的介绍。
1.3 笛卡儿(Descartes)
如果没有其他原因,运动的物体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.
讲解:牛顿在伽利略等人研究的基础上,并根据他自己的研究,系统地总结了力学的知识,提出了三条运动定律.
2 牛顿第一定律
2.1 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。
牛顿:“站在巨人的肩上”.
学生讨论:牛顿第一定律的含义.
2.2 含义
2.2.1我们所遇到的实际问题中,物体不受力的情况是没有的.物体受平衡力时,或者说合力为零时的情况跟不受力的情况是相同的.
2.2.2 物体运动状态的改变需要外力.
力是改变物体速度的原因.
2.2.3 一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性.
3 、惯性
3.1 定义
物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性.
情景介绍并回映本课开头的视频:
当汽车突然开动的时候,汽车里的乘客会向后面倾斜.当汽车突然停止的时候,汽车里的乘客会向前面倾斜.
提问:在视频《汽车事故实验》实验的剪辑中,当车撞到墙时,假人为什么会从车子中往 前飞出。并适当的对学生进行安全教育。
3.2 性质
3.2.1 一切物体都具有惯性,物体的运动并不需要力来维持.
3.2.2 惯性是物体的固有性质,不论物体处于什么状态,都具有惯性.
讲解:天上的飞机、地上的汽车、羽毛都具有惯性.
3.2.3惯性与物体的质量有关，物体质量越大惯性越大
如：课件演示惯性炮实验，从而让学生知道质量小的物体惯性也小，用很小的力就能把静止的空气变成运动的空气。
三.小结
1.伽利略对力和运动关系的研究方法.
伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它.
2.历史上对力和运动关系的看法和研究.
教会对伽利略的迫害.
3.牛顿第一定律的内容及含义.
4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法.
五.作业
1.教科书:P75.问题与联系1、2、3
2.教科书:P74.科学漫步
[板书设计]
1、 历史的回顾
1.1 亚里士多德(Aristotle)
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.
1.2 伽利略(Galileo)
在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故.
伽利略的斜面实验.
1.3 笛卡儿(Descartes)
如果没有其他原因,运动的物体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.
2 牛顿第一定律
2.1 内容
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
2.2 含义
2.2.1 物体不受外力时,总保持匀速直线运动状态或静止状态.
力不是维持物体速度的原因.
2.2.2 物体运动状态的改变需要外力.
力是改变物体速度的原因.
2.2.3 一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性.
3 惯性
3.1 定义
物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性.
3.2 性质
3.2.1 一切物体都具有惯性,物体的运动并不需要力来维持.
3.2.2 惯性是物体的固有性质,不论物体处于什么状态,都具有惯性.
3.2.3惯性与物体的质量有关，质量越大惯性越大。
教学资源：
亚里士多德是第一个尝试研究物理学并给出“物理学”这一
名称的人。他生活在古希腊文明发展的鼎盛期。从17岁开始，跟
随大哲学家柏拉图一直学习了20年。
亚里士多德力图以世界的本来面目来说明各种自然现象，这
是他的进步之处。但由于当时研究物理学只是依靠直觉和思维来
进行，所以他的很多关于物理方面的论述，显然今天看来是错误
的，然而在当时，能够摆脱神的意志，特别是形成一套自圆其说的体系，这是很不简单的。
亚里士多德曾说过：“我没有现成的根据，没有可照抄的模
式。我是一位开拓者，所以我是渺小的。我希望读者诸君能够承认我已成就的，原谅我所未能成就的。”
亚里士多德几乎在每一个科学领域（如：植物、动物、天文
、气象、数学和物理等）都作出了自己的贡献，其学说对后世的西方思想和科学产生了重大的影响。这一点没有其他任何一位古希腊思想家可以相比。
公元前323年，马其顿王朝被希腊人推翻。亚里士多德也遭到不幸，失去了他苦心搜集的各种标本和资料，失去了他的全部书稿。第二年，在极度失望的情况下，这位科学的始祖饮毒而死。
亚里士多德曾说过一句名言：“我敬爱柏拉图，但我更爱真理。”由此可见亚里士多德追求真理的执著精神。
当今世界著名的高等学府美国哈佛大学的校训就是：
“让柏拉图与你为友，
让亚里士多德与你为友，
更重要的是，让真理与你为友。”
伽利略，著名意大利数学家、天文学家、物理学家、哲学家。是首先在科学实验的基础之上融会贯通了数学、天文学、物理学三门科学的科学巨人。伽利略是科学革命的先驱。伽利略科学上的成就与他首创的实验与理论相结合的研究方法分不开。他对物理规律的论证十分严格，这个论证过程可概括为：
观察－假说－数学分析、推论－实验验证……
他不但亲自设计和演示过许多实验，而且亲自研制出不少技术精湛的实验仪器，例如浮力天平、温度计、望远镜、显微镜等。他倡导实验与理论计算相结合的方法，把实验事实与抽象思维结合起来，用实验检验理论推导，开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学，被誉为“近代科学之父”。
爱因斯坦为之评论说：“伽利略的发现，以及他使用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”
