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人教版八年级物理（2024）下册 第八章 运动和力
第1节 牛顿第一定律 （教学设计）
【课题】第1节 牛顿第一定律
【学习目标】
1. 通过实验，确认阻力对物体运动的影响。
2. 经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。
3. 能通过生活经验和大量事实认识一切物体都具有惯性，能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
【学习重点】
1. 通过实验和生活中现象理解力对物体运动的影响。
2. 理解牛顿第一定律。
3. 知道一切物体都有惯性，会分析生活中的惯性现象。
【学习难点】
认识一切物体都具有惯性，能利用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
【教学器材】
小车、斜面、长木板、毛巾、棉布、刻度尺等（演示用）。
【新课导入】
问题：玩滑板车时，滑板车运动一段时间后会停下来，再次蹬地，滑板车又会继续运动下去。你认为运动需要力来维持吗
【播放视频】物体的运动需要力来维持吗？
板书课题 第八章 运动和力 第1节 牛顿第一定律
【新课学习】
知识点一 阻力对物体运动的影响
自古以来，就有很多人认为：要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用；如果这个力被撤掉，物体就会停止运动。（亚里士多德的观点）
意大利著名科学家伽利略认为：物体的运动并不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力。
实验探究 （演示） 阻力对物体运动的影响
【设计实验】
让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。
【实验器材】
小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。
【进行实验与收集证据】
（1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察、测量小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。
（2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察、测量小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。
（3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察、测量小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。
【播放视频】演示实验 阻力对物体运动的影响
【实验记录】
【分析论证】
实验中水平面的粗糙程度反映物体所受阻力的大小。
小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到了阻力的作用。小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越大，速度减小得越慢。
对上述实验结论进一步推理得出：
如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。由此说明伽利略的说法是正确的，即物体的运动不需要力来维持。
【实验结论】
运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。
【交流评估】
（1）实验方法
①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，使小车到达斜面底端（或水平面）时具有相同的速度；
②转换法：用小车在水平面上滑行的距离来显示小车运动状态改变的快慢（速度减小的快慢）；用水平面的粗糙程度显示运动小车所受阻力大小；
③科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。
（2）对小车受力情况的分析：小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，所以做减速直线运动。
（3）本实验选用小车而不选用木块的原因是：相同条件下，小车受到的阻力较小，实验现象较明显。
一、阻力对物体运动的影响
运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。
【课堂练习】
【例题1】在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车每次从斜面顶端处由静止自由滑下，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离，结果记录在下表中。
（1）每次实验均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小______（选填“相等”或“不相等”）；本实验是通过观察小车在水平面上运动的距离来判断阻力对物体运动的影响，这种研究问题的方法叫_________法；
（2）第三次实验中，小车在水平木板上滑行后，停下来的位置如图所示，读出小车在木板上滑行的距离并填写在上面表中相应空格处；分析表中内容可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，前进的距离就越______；
（3）伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果运动的物体受到的阻力为_____，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
【答案】（1）相等 转换 （2）32.50 大 （3）0
【解析】（1）每次实验均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小相等；本实验是通过观察小车在水平面上运动的距离来判断阻力对物体运动的影响，这种研究问题的方法叫转换法；
（2）第三次实验中，小车在木板上滑行的距离为32.50cm；分析表中数据可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，前进的距离就越大；
（3）伽利略对实验进行分析，进一步推测：如果运动的物体受到的阻力为0，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
知识点二 牛顿第一定律
【播放视频】伽利略实验
伽利略分析大量实验，进行推测，如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度运动下去。
总结伽利略等人的成果，推理得出牛顿第一定律。
二、 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
原来静止的物体不受力时，保持静止，运动状态不改变；
原来运动的物体不受力时，仍以原来的速度做匀速直线运动，运动状态不变。
牛顿第一定律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。我们周围的物体，都要受到力的作用，因此不可能用实验来直接验证这条定律。但是，从这个定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律已经成为公认的物理学基本定律之一。
力和运动的关系
物体不受力时，物体的运动状态不变，物体保持静止状态或做匀速直线运动；
物体受力（非平衡力）时，运动状态改变。
【课堂练习】
【例题2】关于牛顿第一定律，下例说法正确的是【　 】
A．牛顿第一定律是用实验直接得到的一个科学的结论
B．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理而概括出来的，是一个科学的理论
C．牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力作用时，能同时保持静止状态和匀速直线运动状态
D．牛顿第一定律是理论推出的，所以不一定是正确的
【答案】B
【解析】牛顿第一定律的内容是：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。牛顿第一定律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。我们周围的物体，都要受到力的作用，因此不可能用实验来直接验证这条定律。但是，从这个定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律已经成为公认的物理学基本定律之一。
【例题3】【新情景】（2025年江西中考题）如图所示，我国航天员在处于失重环境的中国空间站中做太空抛物实验，抛出的冰墩墩将做_____直线运动，该现象可以用______第一定律来解释。
【答案】匀速 牛顿
【解析】在中国空间站处于微重力状态，重力几乎可以忽略不计，抛出的冰墩墩不受力的作用，根据牛顿第一定律可知，物体在不受力时将保持静止或匀速直线运动状态，因此抛出的冰墩墩将近似做匀速直线运动。
知识点三 惯性
三、惯性
从牛顿第一定律可以知道，如果物体不受力作用，原来静止的物体将一直保持静止状态，原来运动的物体将保持其速度沿直线一直运动下去。
物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。因此，牛顿第一定律又被称为惯性定律。
【想想议议】
1.拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。想一想，发生这个现象的原因是什么
【播放视频】小球的惯性
金属片受力被弹出时，上面的小球由于惯性保持原来的静止状态，所以不会随金属片飞出，受重力作用而落下。
2.行驶中的汽车突然刹车时，乘客的身体会向前倾；汽车突然开动时，乘客的身体会向后仰。想一想，身体向前倾、向后仰的原因是什么
【播放视频】乘客的惯性
当汽车突然刹车时，乘客的脚已随车慢下来，而身体的上部由于惯性要保持原来的运动状态，因此身体会前倾。
当汽车突然开动时，乘客的脚已随车开始运动，而身体的上部由于惯性要保持原来静止的状态，因此身体会向后仰。
生活中的大量事实都表明，一切物体无论是否受力、运动还是静止，都具有惯性。惯性是一切物体的固有属性。
惯性不是力，不能说物体“受到惯性（或受到惯性力）”、 “获得惯性或得到惯性”，只能说物体“由于具有惯性”、“具有惯性”。
物体的质量是物体惯性大小的量度。物体的惯性只跟质量有关，跟其它任何因素均无关。物体的质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。质量改变，物体的惯性改变。
3.惯性的利用和防止惯性造成的危害
在生活中，人们常常利用物体的惯性。
①跳远运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩。
②锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。
惯性有时也会给人们带来危害，需要防范。
①交通工具必须配备刹车系统，行驶时要保持一定的安全距离。
②乘客和驾驶员必须系上安全带，以免造成危险。
【科学世界】汽车安全带和安全气囊
快速行驶的汽车，一旦发生碰撞，车身突然停止运动，而乘客的身体由于惯性会继续向前运动，在车内与车身撞击，严重时可能会把挡风玻璃撞碎而飞出车外。为防止撞车时发生类似的伤害，公安交通管理部门要求小型客车的驾驶员和乘客必须使用安全带，万一发生事故，安全带能对人体的碰撞起到缓冲作用。在轿车上，除了前、后排座位都有安全带，还安装了安全气囊，一旦车辆发生严重撞击，安全气囊会自动充气弹出，使人不至于撞到车身。
【课堂练习】
【例题4】（2025年四川宜宾中考题）在体育活动中，斜向上投掷的实心球离开手后由于___________（填“推力”或“惯性”）会继续上升一段距离。在匀速行驶的高铁车厢内，小明在座位上竖直向上抛出一个苹果，苹果___________（填“能”或“不能”）落回小明的手中。
【答案】惯性 能
【解析】斜向上投掷的实心球离开手后，推力已消失，会继续向上运动是由于物体具有保持原来运动状态的属性，即物体具有惯性。
高铁匀速行驶时，车厢内物体与车厢具有相同的水平速度，苹果被竖直抛出后，由于具有惯性，保持水平方向上运动速度不变，仍与车厢一致，因此苹果能落回小明的手中。
【例题5】（2025年福建中考题）《考工记》记载：“马力既竭，辀犹能一取焉。”展现出古人观察到马已停止用力，车还能前进一段距离。车继续前进的主要原因是其【 】
A. 具有惯性 B. 受到推力 C. 受力平衡 D. 受到摩擦力
【答案】A
【解析】A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质。当马停止用力后，车由于具有惯性，会保持原来的运动状态继续向前运动一段距离。所以车继续前进的主要原因是其具有惯性；
B．当马停止用力后，马对车不再施加推力，所以车继续前进不是因为受到推力；
C．车在前进过程中，会受到地面的摩擦阻力的作用，其受力并不平衡。而且受力平衡时物体将保持静止或匀速直线运动状态，而车在前进过程中速度逐渐减小，说明其受力不平衡；
D．摩擦力是阻碍物体相对运动的力，车受到的摩擦力方向与车前进的方向相反，它会使车的速度逐渐减小，而不是使车继续前进。
【例题6】（2025年四川乐山中考题）生活中，人们常常利用物体的惯性。下列场景中属于利用惯性的是【　　】
①通过拍打窗帘清除它上面的浮灰
②汽车驾驶员和乘客必须使用安全带
③标枪运动员为取得好成绩，掷标枪前需要助跑
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③
【答案】B
【解析】①拍打窗帘时，窗帘在力的作用下运动，由于浮灰具有惯性要保持原来静止状态不变，就使得浮灰与窗帘分离，是利用了浮灰的惯性；
②汽车行驶过程中，如果碰到突发事件，汽车的运动状态在力的作用下容易发生改变，如果没有系安全带，驾驶员和乘客由于具有惯性要保持原来的运动状态不变，就使得驾驶员和乘客容易受到伤害，故系安全带是为了防止惯性对人造成伤害的；
③掷标枪前助跑是为了使标枪在离手前具有一定的速度，由于标枪具有惯性，就使得掷出的标枪在空中飞行的距离更远，成绩更好，是利用了标枪的惯性。
【例题7】（2024年吉林长春中考题）生活中防止惯性带来危害的实例是【 】
A. 系安全带 B. 向前泼水
C. 掷实心球 D. 跳远助跑
【答案】A
【解析】安全带，是防止汽车在刹车时由于惯性带来得危害；
向前泼水、掷实心球和跳远助跑都是利用物体的惯性。
【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4、5题

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