2021学年第1节 牛顿第一运动定律教案设计

这是一份2021学年第1节 牛顿第一运动定律教案设计，共8页。教案主要包含了教材分析，教学目标与核心素养，物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任，教学重难点，教学重点等内容，欢迎下载使用。
【教材分析】
牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，牛顿第一定律把基本的匀速直线运动和物体是否受力联系起来，它定性地揭示了力和运动的关系。牛顿第一定律是正确理解和掌握牛顿第二、第三乃至整个动力学知识的基础和关键，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。
【教学目标与核心素养】
【物理观念】能理解牛顿第一定律的内涵；知道力与运动之间的关系。
【科学思维】能领悟科学实验的科学推理方法及其意义；能从不同的角度解决动力学问题。
【科学探究】能从生活现象中提出可探究的物理问题。
【科学态度与责任】能对一些既有的结论有质疑和创新的意识；通过与伽利略、牛顿相关的史实，能认识物理学研究是不断完善的。
【教学重难点】
【教学重点】对牛顿第一定律和惯性的理解；科学思想的建立过程。
【教学难点】力与运动的关系；惯性和质量的关系。
【教学过程】
【导入新课】
观察这三幅图片，思考：力和运动之间有何关系？（引出本节主题）
【讲授新课】
一、力与运动的关系
1、根据实例体验得到亚里士多德观点
（观察思考）静止在桌面上的课本，观察当有推力时和无推力时，课本的运动状态。（根据课本受力情况和运动情况，看能得到什么结论）
有推力时——课本运动 【结论】用力推静止在桌面上的课本
撤去推力后——课本停止运动 【结论】力是维持物体继续运动的原因
总结得出亚里士多德观点：“有外力作用时物体才能运动，物体运动需要力来维持。”
思考：他的观点正确么？
2、观察冰壶的受力及运动情况，体验总结伽利略观点
观察冰壶的运动情况。
静止在地面上的冰壶，当人推它时，冰壶开始运动。——力推物动，符合亚里士多德观点
当冰壶脱离运动员的作用时，冰壶没有立即停下，而是继续向前运动。——力撤物还动，违背亚里士多德观点
思考：撤去推力之后，为什么冰壶最终还是会停下？
原因：冰壶停下来的原因是摩擦力。如果没有摩擦力，运动物体会一直运动下去。
【总结现象】运动员对冰壶有推力作用 冰壶由静变为运动
撤去推力后，运动的冰壶受到摩擦力作用 冰壶由运动最终变为静止
总结得出伽利略观点：力是改变物体运动状态的原因。
3、伽利略理想实验
提出问题：伽利略是怎么验证他的观点的？（引出伽利略理想斜面实验）
①介绍实验的客观背景
等高
A
C
D
客观事实：小球从斜面的一侧某高处滚下，会滚上斜面另一侧，摩擦力越小，越接近原来的高度。
②介绍本实验的理想情况：摩擦力大小为零，小球将会达到同一高度。
等高线
A
C
③合理外推：小球将会达到同一高度对接斜面倾角越小，运动距离越远对接斜面倾角为零，小球永远运动。
A
B
C
D
E
v
总结归纳理想实验法
（1）理想实验是一种理想化的实验，是科学研究中的一种重要方法，在现实生活并不能实现。
（2）理想实验的结论是正确的，因为它是建立在可靠的科学事实基础上，并把实验结果合理外推到一种理想状态的科学方法。
4、笛卡儿完善观点
笛卡儿观点：在没有重力、摩擦力、空气阻力等的理想情况下，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动。
[判断正误]
（1）物体的运动状态发生了变化，该物体速度大小一定发生了变化。（ ）
（2）亚里士多德认为物体的自然状态是静止，只有当它受到力的作用才会运动。（ ）
（3）伽利略认为力不是维持物体运动的原因。（ ）
（4）笛卡儿认为只有当物体受到力的作用才会运动。（ ）
二、牛顿第一运动定律及其意义
1、牛顿第一定律的内容
最终牛顿在总结前人成果的基础上提出“牛顿第一定律”。
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。
[思考]
一个在足球场上滚动的足球最终会静止下来，没有保持匀速直线运动状态。这与牛顿第一定律是否矛盾？为什么？
提示：这与牛顿第一定律不矛盾。牛顿第一定律指出物体不受外力时处于静止状态或匀速直线运动状态，即物体的运动状态不改变。只有在受到外力的作用时，物体的运动状态才会发生改变。足球最终会静止下来，是受到了摩擦力的作用。
eq \a\vs4\al([方法技巧])
巧用牛顿第一定律
（1）由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。
（2）由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力的作用，所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况。
（3）应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。
2、牛顿第一定律的意义
结合牛顿第一定律的内容，思考其意义：
（1）正确揭示了力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。
（2）不受外力或合外力为0时：物体处于静止或匀速直线运动状态。受外力或合外力不为0时：物体运动状态改变。
3、惯性的概念及特点
①根据牛顿第一定律总结惯性的概念，任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性，物理学中将这种属性称为惯性。
得出“牛顿第一定律”又可以叫做“惯性定律”的结论。
②特点：（1）一切物体都具有惯性；
（2）惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。
【体验思考】光滑的水平面上，质量大的小球去碰撞质量小的小球，哪个小球的运动状态容易改变？
以此为例，得出惯性大小的决定因素。“惯性的大小与质量有关”
完善惯性的特点
特点：（1）一切物体都具有惯性；
（2）惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。
（3）惯性只与物体的质量有关。质量大,惯性大,物体的运动状态就难以改变。
4、体验生活中的惯性
为什么汽车紧急刹车时，我们的身体会前倾？
【解释】乘客原来随车向前运动，忽然车子急刹车，车子由于摩擦力停止运动，由于惯性，乘客保持向前运动。
如图，撞击锤子把柄，可以使锤头紧套在把柄上。
【解释】锤头随锤子一起向下运动，当锤子碰到椅子时，锤子把柄突然停止，但锤头仍具有向下的速度，所以松动的锤头紧套在把柄上。
三、随堂练习
1、关于伽利略实验，下列说法正确的是（ ）
A．完全是理想的，没有事实为基础；
B．是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律的；
C．没有事实为基础，只有理想推理；
D．以上说法都不对；
2、下列关于惯性的说法中,正确的是（ ）
A.物体只有在静止时才具有惯性
B.物体运动速度越大,其惯性也越大
C.太空中的物体没有惯性
D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯性
3、火车在长直轨道上匀速行驶,门前紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回原处的原因是（ ）
A.人跳起后，车厢内空气给他以向前的推力，带着他随同火车一起向前运动
B.人跳起瞬间，车厢地板给他一向前推力，推动他随同火车一起向前运动
C.人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后的距离的不明显
D.人跳起后直到落地，在水平方向上始终和车具有相同的速度
四、素养达标检测
1．在物理学史上，正确认识运动与力的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是（ ）
A．亚里士多德、伽利略B．亚里士多德、牛顿
C．伽利略、牛顿D．伽利略、爱因斯坦
解析：在物理学史上，正确认识运动与力的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是伽利略和牛顿，故选C。
答案：C
2．下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是（ ）
A．牛顿第一定律是实验定律
B．牛顿第一定律只是提出了惯性的概念
C．牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态
D．牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因
解析：牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的，故A错误；牛顿第一定律既提出了物体不受力作用时的运动规律，即惯性，又提出了力是改变物体运动状态的原因，故B错误，D正确；当物体受到的合外力为零时，物体可以处于匀速直线运动状态，故C错误。
答案：D
3．如图所示，惯性最大的是（ ）
解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大，故选B。
答案：B
4．下列关于惯性的说法正确的是（ ）
A．战斗机战斗前抛弃副油箱，是为了增大战斗机的惯性
B．物体的质量越大，其惯性就越大
C．火箭升空时，火箭的惯性随其速度的增大而增大
D．做自由落体运动的物体没有惯性
解析：质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大则惯性越大，故战斗机抛弃副油箱，减小了惯性，增大了战斗机的灵活性，故A错误，B正确。火箭的速度大小与火箭的惯性大小无关，故C错误。在物体自由下落的过程中质量不变，惯性大小不变，故D错误。
答案：B
5．（多选）运动着的物体，若所受的一切力突然同时消失，那么它将（ ）
A．立即停止B．做匀速直线运动
C．惯性改变D．惯性不变
解析：因为物体在运动，当物体所受的一切外力都消失时，物体将保持原来的速度做匀速直线运动，故A错误，B正确；惯性只与质量有关，质量不变，惯性不变，与受力情况无关，故C错误，D正确。
答案：BD
6．人从行驶的汽车上跳下来后容易（ ）
A．向汽车行驶的方向跌倒
B．向汽车行驶的反方向跌倒
C．向汽车右侧跌倒
D．向汽车左侧跌倒
解析：当人在汽车上时与车具有相同的速度，因此，当人从车上跳下来时，身体由于惯性要保持原有状态继续向前运动，而脚着地后，受摩擦力作用，运动状态要发生改变，速度要减小，故人将向汽车行驶的方向跌倒。
答案：A
7．对于一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是（ ）
A．采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明：可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性
B．“强弩之末，势不能穿鲁缟”，这表明强弩的惯性减小了
C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性
D．自行车转弯时，车手一方面要适当的控制速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的
解析：惯性是物体的固有属性，大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与其他任何因素均无关，故A、B错误；摘下或加挂一些车厢，改变了质量，从而改变了惯性，故C正确；人和车的质量不变，则其惯性不变，故D错误。
答案：C
8．（多选）在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示．则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是（ ）
A．小车匀速向左运动
B．小车可能突然向左加速运动
C．小车可能突然向左减速运动
D．小车可能突然向右减速运动
解析：原来水和小车相对静止以共同的速度运动，水突然向右洒出有两种可能：原来小车向左运动，突然加速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，故相对于碗向右洒出；原来小车向右运动，突然减速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故B、D正确。
答案：BD