牛頓第一定律教案示例之二
（一）教學(xué)目的
1.知道慣性定律，常識性了解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程.
2.通過實(shí)驗(yàn)分析，初步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法.
（二）重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn)：牛頓第一定律
難點(diǎn)：伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程.
（三）教學(xué)過程
1.引入新理
師：力能使靜止的物體運(yùn)動(dòng)起來，力又能使運(yùn)動(dòng)物體速度增大或減小，還可以改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，物體不受力又怎樣呢？從這節(jié)課開始，我們就來研究有關(guān)力和運(yùn)動(dòng)的一系列問題.
[板書1]第九章 力和運(yùn)動(dòng)
2.新課教學(xué)
師：請同學(xué)們觀察實(shí)驗(yàn)
[實(shí)驗(yàn)1]靜止在木板面上的小車.
師：小車處于什么狀態(tài)？
生：靜止.
師：靜止的小車，水平方向不受推動(dòng)和拉力的作用，它將會(huì)怎樣？
生：永遠(yuǎn)處于靜止.
[實(shí)驗(yàn)2]如圖1所示，小車受水平拉力作用時(shí).（讓小車運(yùn)動(dòng)一段距離后立即用手使它靜止下來）
師：觀察小車的狀態(tài)發(fā)生怎樣變化？
生：由靜止到運(yùn)動(dòng).
[實(shí)驗(yàn)3]如圖1.繼續(xù)實(shí)驗(yàn)2，鉤碼使小車水平運(yùn)動(dòng)后，用手托住下落的鉤碼.小車失去水平拉力后，繼續(xù)向前滑行一段距離停止.
師：你看到什么現(xiàn)象？
生：小車?yán)^續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后才靜止.
師：小車運(yùn)動(dòng)一段距離后，變?yōu)殪o止的原因是什么呢？
生：受到木板的摩擦阻力作用.
師：是不是這樣呢？請大家繼續(xù)觀察下面實(shí)驗(yàn).
[實(shí)驗(yàn)4]用同一小車分別（三次）從同一斜面不同的高度自由滑向相同的平面，記下三次小車靜止在相同水平面上的位置.如圖2(A)、(B)、(C)所示.
師：哪一次水平滑行距離最短？
生：第一次.
師：為什么？
生：小車在斜面上高度最小，它在水平面上開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最小（后半句話學(xué)生回答不出來，第一次可由老師說）.
師：哪一次水平滑行距離最長？
生：第三次.
師：為什么？
生：小車在斜面上高度最大，它在水平面上開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大.
師：同理如果小車三次處于同一斜面、相同高度，自由滑向水平面，小車在水平面上開始運(yùn)動(dòng)的速度大小會(huì)怎樣呢？
生：相同.
師：（介紹牛頓第一定律演示裝置）這是一個(gè)斜面，把它放在講臺桌上.（如圖3所示.）
[實(shí)驗(yàn)5]讓小車分別三次從同一斜面的相同高度自由滑下，觀察小車在不同材料的水平面上運(yùn)動(dòng)的情況.（在桌面鋪上毛巾、棉布.）
師：哪次小車在水平面上運(yùn)動(dòng)距離最短，為什么？
生：第一次（或最上面那一次）.表面材料是毛巾，阻力最大，滑行距離最短.（在學(xué)生回答過程中，填寫表1第一行前三項(xiàng)）
師：很短距離，速度變?yōu)榱?速度變化快呢，還是慢呢？
生：最快.（填寫表1第一行最后一項(xiàng)）
師：第二次實(shí)驗(yàn)的情況如何，大家一起填表1的第二行.
生：棉布、阻力較大、滑行距離較長、速度變化較快.（填寫表1第二行）
師：第三次實(shí)驗(yàn)的情況如何；大家一起填表的第三行.
生：桌子表面、阻力較小、滑行距離長、速度變化較慢.（填寫表1第三行）
師：假定我們做第四次實(shí)驗(yàn)，水平表面用玻璃板，玻璃板的阻力比木板小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)怎樣呢？（填寫表1第四行前兩項(xiàng)）
生：小車滑行的距離長，速度變化最慢.（填寫表1第四行后兩項(xiàng)）
師：假定我們還能找到某種材料，對小車的阻力比玻璃板還小，最最小，來做水平表面的材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果又會(huì)怎樣呢？
生：那么小車滑行距離就更長，最最長，速度變化最最慢.
師：大家一起來填表1第五行（見表）
師：假如水平表面對小車沒有阻力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果又會(huì)怎樣呢？
生：小車永不停止地運(yùn)動(dòng)下去！
師：一起來填表1的第六行.（見表）
表1
師：大家注意這個(gè)表格的前三行我們是做了實(shí)驗(yàn)的.第四、五行沒有做實(shí)驗(yàn)，只是根據(jù)前三行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加上邏輯推理得出來的結(jié)論.雖然沒有做實(shí)驗(yàn)，但是在正確實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加上正確的推理，得到的結(jié)論也是正確的.
大家再仔細(xì)琢磨表的第六行，它和第四、第五行有什么不同.
生：沒有阻力，而第四、五行還有阻力，只是一次比一次小.
師：非常正確，邏輯推理就是這樣進(jìn)行的.阻力逐漸變小，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如何呢？阻力沒了，結(jié)果又會(huì)怎樣呢？
師：沒有阻力的平面叫做理想光滑的平面，實(shí)際上并不存在.第六行的結(jié)果就是理想實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上不存在，是在正確實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上正確推理得出來的.
師：這種建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過邏輯推理得到理想狀況下的結(jié)論，也是研究物理的一種方法.
300多年前著名的物理學(xué)家伽利略就是這樣通過實(shí)驗(yàn)推理得出來物體不受阻力將如何運(yùn)動(dòng)的.
師：誰給大家朗讀書第104頁倒數(shù)第三段？
生：（讀課文略）
師：大家把這段倒數(shù)第三行“如果表面絕對光滑……運(yùn)動(dòng)下去”.畫下來.
師：法國科學(xué)家笛卡兒，又對伽利略的結(jié)論作了補(bǔ)充，他是怎樣說的，請一位同學(xué)讀教材第104頁倒數(shù)第二段.
生：（讀課文略）.
師：大家從此段的倒數(shù)第三行“如果運(yùn)動(dòng)物體……運(yùn)動(dòng)下去”.畫下來.
師：笛卡兒的說法和伽利略的說法有什么不同？不同又說明了什么？
生：笛卡兒把伽利略的“物體受到的阻力為零”改為“物體不受任何力的作用.”說明，不是僅僅限于阻力了，而是任何力.
師：再后來英國的科學(xué)家總結(jié)了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的物理定律.叫做牛頓第一定律.
[板書2]
一、牛頓第一定律
一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).��牛頓第一定律.
師：牛頓的結(jié)論和伽利略、笛卡兒的結(jié)論有什么不一樣？
生甲：牛頓和伽利略的結(jié)論比較有兩點(diǎn)不同：第一把阻力為零，改為不受作用力；第二伽利略結(jié)論中無保持靜止?fàn)顟B(tài).
生乙：牛頓和笛卡兒結(jié)論比較，增加了保持靜止?fàn)顟B(tài).
師：現(xiàn)在給大家2分鐘，看誰最先把牛頓第一定律內(nèi)容背下來.
生：（背誦略）
師：大家看牛頓第一定律都說了些什么？定律的研究對象是��（板書3(1)前半部分）
生：一切物體.（板書3(1)��后半部分）
[板書3(1)](1)定律的研究對象��一切物體.
師：一切物體的意思是包括固體、液體和氣體.
師：定律成立的條件是��（板書3(2)中的前半部分）
生：不能受外力作用.（板書3(2)中��后半部分）
[板書3(2)](2)定律成立的條件��不受外力作用.
師：誰不能受外力作用？
生：研究的物體.
師：定律的結(jié)論是��（板書3(3)中的前半部分）
生：物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).（板書3(3)中��后面部分）
[板書3(3)](3)定律的結(jié)論��總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).
師：有同學(xué)把結(jié)論中的“或”讀成“和”把“或”改作“和”對嗎？
生：不對.
師：非常好，你能繼續(xù)說一下為什么不對嗎？
生：一個(gè)物體不可能同時(shí)存在兩種狀態(tài)，它要靜止，就不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng).所以不能用“和”字.
師：大家同意他的看法嗎？（在板書2中的“或”字下加點(diǎn)）
師：定律中“總保持”的含義是什么呢？
生：好像是不改變的意思.
師：你能給大家舉例說明嗎？
生：剛才第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中小車在水平板上，不受鉤碼的拉力，原來靜止，后來仍然靜止.而由斜面滑下的小車，在理想平面上原來做勻速直線運(yùn)動(dòng)，后來仍然做勻速直線運(yùn)動(dòng).
師：誰能再舉出一些事例？
生：放在桌上的書，停在車站上的汽車，假如沒有別的物體推拉它們，它們原來靜止就永遠(yuǎn)靜止下去，在地面上踢出去的球，假如地面和空氣對它沒有阻力作用，原來做勻速直線運(yùn)動(dòng)的球，永遠(yuǎn)勻速直線運(yùn)動(dòng)下去.
師：他說的大家同意嗎？
生答：同意.
師：可見“總”字體現(xiàn)了“恒”，“或”字體現(xiàn)了不是靜，就是動(dòng).（在板書2中的“總保持”三個(gè)字下加點(diǎn)）
師：物體不受力的時(shí)候，它后來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由什么決定呢？
生：由它原來狀態(tài)決定的.
3.鞏固練習(xí)
1.打出投影片
(1)已知某物體沒有受到外力作用，那么該物體可能處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？為什么？
(2)在什么條件下，物體一定處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？
(3)在什么條件下，物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)？
師：同學(xué)們想一想，互相議論議論，然后回答.
生：物體可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài).
師：為什么？
生：因?yàn)榕ｎD第一定律說一切物體不受外力作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).題目中沒有說明物體原來是什么狀態(tài)，所以它的狀態(tài)是兩種可能都存在.
師：誰來回答第(2)題？
生甲：物體不受力的作用時(shí).
師：還有不同意見嗎？
生乙：物體還必須原來處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).
師：也就是說要同時(shí)具備兩個(gè)條件：第一、物體原來是運(yùn)動(dòng)的；第二，物體沒有受到外力的作用.
師：誰來說說第(3)題？
生：要同時(shí)有兩個(gè)條件，一是物體原來必須是靜止的；二是物體沒有受到外力作用.
師：請大家再思考這樣一個(gè)問題：有人把牛頓第一定律說成“靜止的物體永遠(yuǎn)靜止，運(yùn)動(dòng)的物體永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)”是否正確？為什么？
生：不正確，因?yàn)樗盐矬w不受外力作用的條件丟了.
師：還有補(bǔ)充嗎？
生：運(yùn)動(dòng)物體不受外力作用時(shí)，它永遠(yuǎn)作勻速直線運(yùn)動(dòng).
師：可見，維持物體的運(yùn)動(dòng)不需要力，而物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變則一定要有力的作用.
師：誰能總結(jié)一下，我們今天學(xué)習(xí)的知識.
4.小結(jié)
生甲：今天我們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律，這是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上推理得到的.清楚了定律研究的對象、成立的條件和結(jié)論.
生乙：還有定律中關(guān)鍵字的含義.
5.布置作業(yè)
閱讀教材，背誦牛頓第一定律.
教學(xué)說明
1.牛頓第一定律是初中物理難點(diǎn)課，困難有兩點(diǎn)：一是如何在有限的三次實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過邏輯推理得出理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)論.二是如何使學(xué)生理解牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn).
為了克服第二個(gè)難點(diǎn)，本課設(shè)計(jì)了[實(shí)驗(yàn)4]，目的是讓學(xué)生明了，從斜面上同一高度下滑的物體，在水平面上開始運(yùn)動(dòng)的速度相同.
為了克服第一個(gè)難點(diǎn)，在表8-1中增加了第四、五、六三行.在講授中應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)第四、五行的物理意義和第六行的物理意義.從中領(lǐng)會(huì)伽利略理想實(shí)驗(yàn)的邏輯思維過程.
2.關(guān)于消除“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因”的錯(cuò)誤觀念，不可能畢其功于一役.本節(jié)課只能在牛頓第一定律的基礎(chǔ)上給予初步的說明.在今后的教學(xué)中，在適當(dāng)時(shí)再給予進(jìn)一步的說明，只有經(jīng)過多次重復(fù)（逐漸深入）的分析和說明，才能消除“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因”的錯(cuò)誤觀念.
注：教材選用人教版九年義務(wù)教育初中物理第一冊.