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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
8.1　牛顿第一定律
【素养目标】
【知识要求】
1.通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。
2.能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
【教学重难点】
1.探究阻力对物体运动的影响。
2.对牛顿第一定律文字叙述的理解。
3.认识、解释生活中的惯性现象。
教学准备
斜面、长木板、小车、毛巾、棉布等
教学过程
导入新课
玩滑板车时，人不蹬地，车最终会停下来，说明物体运动需要力来维持。滑板车滑行时，人没有蹬地，车还继续前进，说明物体运动不需要力来维持。联系日常生活中的体验，你认为运动和力之间有什么关系？
新课讲解
一、阻力对物体运动的影响
自古以来，就有很多人认为：物体的运动需要力来维持。
伽利略认为：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用。
实验1：实验探究“阻力对物体运动的影响”。
1.让学生阅读课本“阻力对物体运动的影响”的相关内容，完成实验。
2.如下图，在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体，让小车自斜面顶端从静止开始滑下。观察小车从同一高度滑下后，在不同表面运动的距离，记下每次小车停下时的位置。
实验记录如下表所示：
实验次序 表面材料 阻力大小 滑行距离
1 毛巾 最大
2 棉布 较大
3 木板 较小
推理 光滑表面 阻力为零
　　提出问题让学生讨论：
（1）三次实验，小车最终都静止，为什么？
（2）三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？
（3）小车运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？
（4）若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？
（5）根据上面的实验及推理，还可以推理出什么结论？
小组同学根据以上实验并结合观察到的现象，归纳总结出实验结论：
平面越光滑，小车运动的距离越远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，而是以恒定不变的速度永远运动下去，即做匀速直线运动。
3.实验时应注意的几个问题
（1）实验的设计思路：让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在不同表面上滑行的距离，从而得出阻力对物体运动的影响。
（2）在每次实验中，都是让小车从斜面顶端由静止滑下，是为了保证小车从同一高度滑下，使小车在水平面上的初速度相等。
（3）在实验中，应用了控制变量法、理想实验法（科学推理法）等科学研究方法。
4.物理研究方法的认识
本实验中应用了“科学推理法”和“控制变量法”。所谓的“科学推理法”，就是在实验的基础上，经过科学推理，得出实验结论的方法。实际上，完全没有阻力是做不到的。这里设想完全没有阻力是一种理想化的推理方法。物理学中把这种推理方法叫作“理想实验法”，是科学推理的一种重要方法。
例题讲解：
【例1】在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，在水平桌面上分别铺上粗糙程度不同的毛巾、木板、玻璃，让小车自斜面顶端从静止开始滑下，小车从同一高度滑下后，在不同物体表面上运动的距离如下图所示。
（1）实验时小车每次都从斜面顶端滑下，是为了让小车在这些物体表面开始运动时的　　　　相同。
（2）由图可知，小车在玻璃上运动的距离最　　　　，这说明小车受到的阻力　　　　，速度减小得越慢。
（3）根据这个实验推理：若水平物体表面绝对光滑（小车不受任何阻力作用），那么小车将一直保持　　　　。
【解析】（1）在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，要保持物体在粗糙程度不同的水平桌面上起点处的速度相同，方法是让小车每次都从斜面顶端由静止滑下，即保证小车从斜面的同一高度滑下。（2）小车在水平面上滑行时，平面越光滑，小车运动的距离就越远，也就是说，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。从实验中观察到，物体表面越光滑，小车受到的阻力越小，小车运动的距离越远。（3）根据实验现象可进一步推理，若水平物体表面绝对光滑，小车不受任何阻力作用，则小车运动的速度将不再减小，即小车将一直保持匀速直线运动状态。
【答案】（1）速度　（2）远　越小　（3）匀速直线运动状态
二、牛顿第一定律
教师引导学生阅读课本“牛顿第一定律”的相关内容，小组讨论并归纳总结：
牛顿第一定律内容：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。
1.牛顿第一定律是牛顿在总结伽利略、笛卡尔等人研究成果的基础上，经过归纳、总结得出的。
2.牛顿第一定律不是实验定律，不可能用实验来直接验证。
3.牛顿第一定律表明，力不是维持物体运动的原因。一切物体如果不受外力，都能保持匀速直线运动状态或静止状态不变，这彻底否定了亚里士多德流传了两千多年的错误观点。
4.把握以下几点，正确理解牛顿第一定律。
（1）定律中的“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体在没有受到力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，而原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
（2）由牛顿第一定律可知：一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质，说明物体的运动不需要力来维持，原来运动的物体，不受任何力的作用时，将保持匀速直线运动状态。因此，我们应当切记“力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因”。
（3）牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理而概括出来的。但是，由该定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验。
例题讲解：
【例2】详见PPT，引导学生回答……
三、惯性
教师引导学生阅读课本相关内容，并讲解：
1.惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
2.牛顿第一定律也叫惯性定律。
3.惯性是一切物体固有的属性。一切物体，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。
4.惯性的大小只与物体的质量有关，与物体是否运动、是否受力以及怎样运动无关。
例题讲解：
【例3】详见PPT，引导学生回答……
四、惯性现象的解释
实验2：见课本相关图示“小球的惯性”，学生观察并讨论。
学生回答：簧片撞击金属片前，金属片和小球都处于静止状态；簧片撞击金属片时，金属片由于受力，运动状态发生改变，飞了出去；而小球由于惯性，仍保持原来的静止状态，所以，并没有随金属片一道飞出。
小组讨论并总结解答有关惯性现象问题的一般步骤：（1）明确研究对象，即确定所研究的是哪个物体或物体的哪个部分；（2）弄清研究对象原来的状态，即所处的状态是运动的还是静止的；（3）分析研究对象是否突然受到其他外力及运动状态是否改变；（4）确定研究对象由于惯性导致的结果。
教师引导学生解释利用惯性和防止惯性的事例：
（1）撞击可以使锤头、斧头紧套在把上。
（2）使劲甩手可把手上的水甩掉。
（3）拍打衣服可除去灰尘。
（4）走路时绊石头、踩西瓜皮，通常会摔倒（突然被石块绊了一下，脚停止前进，身子仍会向前行，因此会摔倒，这都是由于人具有惯性而产生的现象）。
（5）大货车从坡顶下坡时，速度会越来越大，当货车遇到紧急情况刹车时，由于强大的惯性，速度仍会很大，且会驶出很长一段距离才能停下，这样造成的车祸是很惨重的。
例题讲解：
【例4】详见PPT，引导学生回答……
板书设计
第1节　牛顿第一定律
1.阻力对物体运动的影响
2.牛顿第一定律和惯性
教学反思
　　一个运动需要力来维持，另一个运动不需要力来维持（有力反而改变了运动状态），先从两个看似矛盾的事例引出学生的思考，从而引出本节课的内容。通过实验来比较、分析、综合、推理是本节课的核心，也是本节课的难点之一。对于惯性的认识，学生在生活中已经有所了解，但惯性这个概念比较抽象，所以理解不深。因此，在教学中紧扣物理学科的特点，突出实验教学，让学生充分动手、动口、动脑，激发他们的学习兴趣，培养他们观察、分析、归纳的能力，增强实践动手的能力。特别是对惯性现象的解释，将比较复杂的解释归纳成一般解答过程，使问题更为简单化。

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