《牛頓第一定律》教學設計

趙彥剛

【教材分析】牛頓運動定律是經典力學的基礎，牛頓第一定律更是牛頓運動定律的基石，第一次闡明了力和運動關系，確立了力和慣性的科學概念地位，是學好物理的關鍵。

【學情分析】學生在初中物理中對“慣性”概念有了初步了解。

【教學目標】能大致敘述發現牛頓第一定律的歷史過程，并能做出初步評述。

能清楚地描述伽利略關于力與運動的思想觀念，以及對應設計出的理想實驗和相應的推理結論；能準確表述牛頓第一定律（慣性定律），并能對定律有較為深入的理解，體會定律深刻的思想性和認識問題的本質性。

【教學重點】理解力和運動的關系；知道牛頓第一定律不是一個實驗定律。

【教學難點】伽利略理想斜面實驗理解。

【教學用具】多媒體小車滑塊等。

【教學方法】本節課采用情景導入，分組討論和實驗相結合的教學，讓學生通過自主學習、合作交流的方式完成本節內容的學習。課前首先針對本節內容設置問題和預習任務。利用網絡和書本查閱歷史上人們對力和運動的關系的認識，主要關注亞里士多德、伽利略、笛卡爾、牛頓對力和運動的關系的觀點和研究。

總結他們對力和運動關系研究的方法。預習課本伽利略理想斜面實驗。

【教學過程】

一、新課導入

同學們，前面我們分別學習和了解了運動和力的基本知識。在實際生活中我們觀察到一些現象，如我們推人力車、自行車時，給車施加推力，車就運動，而且推力越大車運動越快；不給車推力，車就停止。但有時我們又觀察到讓車達到一定速度后，即使不再給車施力，車還會運動。那么力和運動有關系嗎？今天我們一起來探討這個問題。

二、分組討論

總結課前預習得出的結論，每組選一位同學回答下列問題。1.亞里士多德對力和運動的關系持什么觀點？他的根據是什么？生：物體的運動需要力來維持，他通過觀察馬拉車，車就運動，馬停下了，不對車施力了，車就停止運動了。所以得出運動需要力來維持這一結論。師：你對亞里士多德是怎么評價的？生：亞里士多德其實是古希臘一個很有學識的圣賢，是世界古代史上最偉大的哲學家、科學家和教育家之一。亞里士多德一生勤奮治學，他創立了形式邏輯學，豐富和發展了哲學的各個分支學科，對科學做出了巨大的貢獻。2.伽利略對力和運動的觀點是什么？伽利略是一個什么樣的人？生：300多年前意大利偉大的學者伽利略對物體的運動需要力來維持這一觀點提出質疑，通過自己的觀察和思考指出此結論錯誤的根源在于研究力和物體運動的關系時，忽視了摩擦力這一客觀存在的事實，從而使人們對力和運動的關系誤入歧途。師：以上兩位同學的發言都很精彩，到底物體的運動需不需要力來維持呢？哪位同學能舉例說明？（學生舉手回答）生1：我們在推自行車時，用力推自行車就運動，不用力了自行車就不動了。這說明物體的運動需要力的維持。生2：我認為物體的運動不需要力來維持，如我們騎自行車時，蹬一段時間后停止蹬車，自行車還會運動一段距離；踢足球時，踢出的足球要滾很遠才能停下。這些案例說明物體的運動不需要力來維持。師：哪位同學的觀點正確，讓我們再通過實驗來分析。

三、實驗演示

1.先讓學生自己實驗：（1）要讓靜止的書（文具盒）運動，該怎么辦？（2）停止用力，又會如何呢？（學生實驗后上臺演示）誤導學生：物體受力就會運動，不受力就停止。得出謬論：物體運動要靠力維持。

2. 教師實驗演示：推一輛小車，撤去推力，小車沒有立即停下。

得出結論：物體運動不需要力維持。

3.用多媒體展示伽利略的理想實驗，對學生的實驗過程進行肯定和總結。

四、科學推理，得出新知

學生通過實驗和觀察動畫能夠總結出：如果表面絕對光滑，運動物體受到的阻力為零，物體將以恒定不變的速度運動下去。

提問：運動的物體不受阻力時將永遠運動下去，那靜止的物體不受阻力時會怎樣呢？學生通過討論能夠得出：靜止物體在不受力時，將保持靜止狀態。結論有了，再引導學生得出：我們在科學正確的實驗基礎上，進行合理的推理，最終得出可信的結論，即一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，這就是牛頓第一定律。教師強調：物理定律一般都是通過實驗總結的規律，但是牛頓第一運動定律卻是利用邏輯思維對事物進行分析的產物。

五、練習鞏固

1. 關于牛頓第一定律，下列說法正確的是（ ）

A.牛頓第一定律是實驗定律

B.慣性定律與慣性的實質是相同的

C.在水平面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊運動

D.物體運動狀態發生變化時，必定受到外力的作用

2. 16世紀末，伽利略用實驗和推理，推翻了已在歐洲流行了近兩千年的亞里士多德關于力和運動的理論，開啟了物理學發展的新紀元。在以下說法中，與亞里士多德觀點相反的是（ ）

A.四匹馬拉的車比兩匹馬拉的車跑得快；這說明物體受的力越大，速度就越大；B.一個運動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明，靜止狀態才是物體長時間不受力時的“自然狀態”；C.兩物體從同一高度自由下落，較重的物體下落較快；D.一個物體維持勻速直線運動，不需要受力。

六、布置作業，布置預習

七、板書設計

1.歷史回顧：（1）亞里士多德對力和運動的觀點；（2）伽利略對力和運動的觀點；（3）笛卡爾對力和運動的觀點。

2.伽利略理想斜面實驗。 注意：該實驗第一步是事實，其余是推理。

3.牛頓第一定律。一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。這就是牛頓第一定律。

課堂反思：本節課的設計從學生的認知規律出發，力求教給學生探求知識的方法，教會學生獲取知識的本領。通過“牛頓第一定律”的學習讓學生經歷主動參與，積極探求，創造性地發現物理知識的過程，力求讓學生全身心地投入學習活動之中。