资源简介

7．3　牛顿第一定律　惯性
1．物理观念：
(1)知道力是改变物体运动状态的原因，能从物理学视角认识运动与力的关系。
(2)知道牛顿第一定律的内容。
(3)知道惯性，会解释简单的惯性现象。
2．科学思维：
(1)通过实验现象，推理总结得出牛顿第一定律，知道它是科学推理的结果，知道不受力的物体是不存在的。
(2)通过类比知道惯性和惯性定律的区别与联系，理解惯性，知道生活中该如何利用或防范惯性。
3．科学探究：
(1)通过探究阻力对物体运动的影响，体会科学探究的过程，培养分析问题的能力。
(2)通过对影响惯性大小因素的学习与研究，知道惯性只与物体质量有关，培养科学探究能力。
4．科学态度与责任：
(1)通过科学史的简介，了解物理规律得出的过程，树立严谨的科学态度，不迷信权威，培养勇于探索的科学精神。
(2)通过对惯性现象的解释，认识到生活和物理的紧密联系，激发学习物理的兴趣。
(3)知道惯性是造成很多交通事故的原因，了解相关交通安全常识，树立自我保护的意识。
教学重点：牛顿第一定律建立的过程、内容和意义；解释日常生活中简单的惯性现象。
教学难点：牛顿第一定律的表述；正确解释惯性现象；区分惯性和惯性定律。
斜面，小车，毛巾，棉布，木板，纸板，水杯，生鸡蛋和熟鸡蛋各一个，象棋子，钢尺，多媒体课件等。
一、情境引入
我们玩滑板车时，用脚蹬地，滑板车会向前运动，如果停止用脚蹬地，滑板车会停下来。根据这一现象人们普遍认为“物体的运动需要力来维持”。这种观点是否正确呢？进一步观察我们又会发现，滑板车通常会向前滑行一段距离后再停下来。滑板车从静止→运动→静止的两个过程中是否都有力存在？运动和力的关系是什么？
二、新课教学
探究点一　牛顿第一定律
1．提出问题
物体的运动一定需要力来维持吗？
2．猜想与假设
学生活动：学生对问题提出猜想，教师进行适当的评价。
3．制订计划与设计实验
教师讲解：我们现在还是回到这辆小车，我给它一个推力，它就能运动，那么它为什么运动一段距离以后又会停下来呢？小车在运动过程中受到了摩擦力的作用，阻碍了小车的前进，水平方向上没有其他力的作用，这样我们想办法让摩擦力更小，观察小车的运动情况。
学生讨论：怎样改变小车所受的摩擦力？
教师点拨：我们通过用表面光滑程度不同的材料来改变小车所受的摩擦力。
教师展示：出示三种材料：毛巾、纸板、玻璃。让学生感觉它们表面的光滑程度。
学生讨论：小车滑行的距离会不会受到其他因素的影响呢？
教师讲解：摩擦力和初始速度都对小车滑行距离有影响，这里就有两个变量，我们讲过当探究多个变量对实验结果的影响时，我们可以采用控制变量法，在保持速度不变的情况下改变摩擦力的大小，观察小车在水平轨道上的运动情况。
教师提问：如何让物体在水平轨道上运动时的初始速度保持一样呢？
学生讨论，教师引导：我们可以将小车放在斜面的同一高度，让其自由下滑，注意不能给小车力，保证小车在水平轨道上开始运动时具有相同的速度。
4．进行实验与收集证据
实验：让小车分别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。(分别铺上毛巾、棉布、木板)，记录情况填入教材表格。
5．分析与论证
小车从同一高度由静止释放，水平面越光滑，小车受到的摩擦力就越小，小车运动的距离就越大。假如水平面对小车完全没有摩擦，小车将一直运动下去。
这里，用设想完全没有摩擦的理想化的方法进行推理，通常叫“理想实验”，它是科学推理的一种重要方法。
教师讲解：如果接触面光滑，摩擦力为零，速度也就不再减小，小车将永远运动下去，此时小车不受阻力，说明力不是维持物体运动的原因，只是改变物体运动状态的原因。
意大利物理学家伽利略就是根据类似的实验推理认为：“物体的运动并不需要力来维持。运动的物体会停下来，是因为它受到了摩擦阻力的缘故。”
英国科学家牛顿总结了前人的研究成果，进一步得出了力和运动的第一条定律，也就是牛顿第一定律：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
解释：
(1)“一切”，表示这个定律具有普遍性，没有例外。
(2)“总保持”是指物体只有保持匀速直线运动或静止状态两种可能，要改变这种状态，物体必须受到使它改变这种状态的外力。
(3)“没有外力迫使它改变”是本定律成立的条件，定律要成立的前提条件是不受外力或者是合外力为零。
强调：牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的，不是直接的实验结论，但其中符合逻辑的科学推理是非常重要的。
探究点二　惯性
演示实验1：迅速击打硬币下的硬纸片，上面的硬币会怎样？
演示实验2：用尺子迅速打出较下面的象棋子，上面的象棋子会怎样？
根据观察到的现象，引导学生思考。
(1)弹飞纸片的时候，硬币为什么没有飞出，而是落进杯子？
(2)为什么打出较下面的象棋子，上面的象棋子能够保持原来的状态？
以四人为小组，针对教师提出的问题，结合自己所观察到的实验现象，积极展开讨论。
学生回答后，教师总结：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性，牛顿第一定律又叫惯性定律。
对惯性的几点理解：
(1)惯性是物体的一种普遍属性，一切物体都具有惯性。
(2)惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。
(3)惯性与是否受力无关，与速度大小无关，只与物体的质量大小有关。
惯性和惯性定律的区别和联系：
项目 惯性 惯性定律
区别
普遍属性 运动规律
物体处于任何运动状态都存在 不受外力的作用(即合外力为零)的情况下才成立
联系,惯性定律是物体不受外力作用时，物体惯性的直接表现探究点三　生活中的惯性现象
多媒体展示：乘客坐在行驶的汽车上，汽车转弯时，乘客倾斜；汽车急刹车，乘客向前摔倒。
学生分析：解释看到的现象。(从研究对象→原来的运动状态→受力情况→运动状态变化情况来分析)
教师随时订正不准确之处。
多媒体展示：动画演示以下两个实验。
学生观察实验后，小组讨论分析现象，学生大胆举手发言，与班上同学分享自己对此现象的分析结果。最后师生交流得出，分析惯性现象这类问题的一般解题思路。
教师归纳总结：分析惯性现象的一般解题思路。
1．交代研究对象初始状态。
2．物理过程(突然发生的情况)。
3．研究对象由于惯性要保持原来状态。
教师提问：生活中有哪些利用惯性的实例呢？
学生回答后，教师进行说明：衣服上落了灰尘，拍打衣服，由于灰尘具有惯性，还要保持原来的静止状态，所以会从衣服上掉落下来。
教师提问：惯性有没有危害呢？
学生回答后，教师进行说明：跑步时，脚被障碍物绊到，身体由于惯性还要继续向前运动，从而向前跌倒。
自学教材P57“汽车安全带和安全气囊”的知识，了解乘车、驾车的相关规定和汽车上的其他安全措施。
教师总结：惯性无处不在，我们有时需要利用惯性，有时又要防止惯性带来的危害。
活动：在日常生活中如何区分生鸡蛋和熟鸡蛋呢？教师拿两枚鸡蛋演示，学生观察实验后，小组讨论分析现象，学生举手发言，与同学分享自己对此现象的分析结果。
教师解释：因为生鸡蛋里面的蛋黄和蛋白是液体，当我们转动鸡蛋后，蛋壳开始旋转，而鸡蛋里面的液体由于惯性，要保持原来的静止状态，所以生鸡蛋转起来比较慢！
三、板书设计
7．3　牛顿第一定律　惯性
1．阻力对物体运动的影响
2．牛顿第一定律：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
3．惯性：物体的一种普遍属性，只与物体质量的大小有关
4．生活中的惯性现象
学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体之所以运动是因为力的作用。如推一下物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是运动状态改变的概念，为揭示力和运动的关系作出重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变物体运动状态的原因”的概念，再通过推理建立“不受力时物体运动状态不变”的概念。通过实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在实验演示中，可通过设计不同的问题渗透研究方法。

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