[模版僅供參考，請(qǐng)勿通篇使用]牛頓第一定理教學(xué)目標(biāo)曉得伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理過(guò)程和結(jié)論，曉得理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方式理解牛頓第一定理的內(nèi)容及意義；理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，曉得物體的運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持。理解慣性的概念，曉得質(zhì)量是慣性大小的量度；會(huì)用慣性解釋一些現(xiàn)象。觀察生活中的慣性現(xiàn)象，了解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系理解理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方式通過(guò)伽利略和亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的不同認(rèn)識(shí)，了解人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的坎坷性感受科學(xué)是人類(lèi)進(jìn)步的不竭動(dòng)力教學(xué)重點(diǎn)想實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)慣性和質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)過(guò)程引入師朋友們，在上面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了如何描述物體的運(yùn)動(dòng)，曉得了物體的一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但朋友們有沒(méi)有想過(guò)同一個(gè)物體不同的情況下可以作出不同的運(yùn)動(dòng)，到底是哪些決定了物體的運(yùn)動(dòng)情況要討論這個(gè)問(wèn)題，就要研究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。所以，從明天開(kāi)始，我們就一上去探究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。一、據(jù)生活現(xiàn)象思索探究師如今請(qǐng)朋友們結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)，分組闡述一下運(yùn)動(dòng)和力是如何的一種關(guān)系，并試著回答以下一些問(wèn)題。1、物體的運(yùn)動(dòng)須要力來(lái)維持嗎是不是有力物體能夠運(yùn)動(dòng)，沒(méi)力物體就靜止。給物體一初速率，物體在不同平面上滑動(dòng)，感受物體運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持。
2、物體的運(yùn)動(dòng)方向跟力的方向一樣嗎以拋粉筆為例體的運(yùn)動(dòng)僅由力決定嗎拋粉筆為例4、物體哪些情況下做直線運(yùn)動(dòng)哪些情況下做曲線運(yùn)動(dòng)以拋粉筆為例5、物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，哪些情況下加速哪些情況下減速以拋粉筆為例。【牢記】物體的運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持，沒(méi)有時(shí)物體也能運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)方向與力的方向無(wú)必然聯(lián)系；當(dāng)速率與力同仍然線時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)；速率與力不在同仍然線時(shí)，曲線運(yùn)動(dòng)；同仍然線時(shí)，力與速率同向，加速；力與速率反向，減速。要讓中學(xué)生明白物體此刻的速率是由上一刻的速率和上一刻的受力決定的，此刻的速率及此刻的受力決定下一刻的速率。（比方明天的結(jié)果是上面的表現(xiàn)決定的，要想今后的結(jié)果能改變，必須從現(xiàn)今開(kāi)始。）二、歷史上人類(lèi)對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)愛(ài)因斯坦曾把一代代科學(xué)家探求自然奧秘的努力，比做福爾摩斯偵探小說(shuō)中警察破案的過(guò)程。在偵探故事中，有時(shí)侯顯著可見(jiàn)的線索卻把人們引到錯(cuò)誤的判定起來(lái)，也就是說(shuō)光憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)做判定是靠不住的。師常年以來(lái)，在研究物體運(yùn)動(dòng)緣由的過(guò)程中，人們的經(jīng)驗(yàn)是要使一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)，必須推它或拉它。因而，人們直覺(jué)地覺(jué)得，物體的運(yùn)動(dòng)是與推拉等行為相聯(lián)系的，當(dāng)不再推、拉的時(shí)侯，原先的運(yùn)動(dòng)便停止出來(lái)。
按照這類(lèi)經(jīng)驗(yàn)，亞里士多德得出推論必須有力作用在物體上，物體能夠運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體便要停止在某個(gè)地方。我想除了是亞里士多德這樣想，就是在現(xiàn)今，好多人還是這樣想的，由于它與我們的現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)相一致。但這卻是個(gè)錯(cuò)誤的推論。是由顯著可見(jiàn)的線索引出的錯(cuò)誤判定，并且這個(gè)錯(cuò)誤推論竟維持了近兩千年。直至三百多年前，伽俐略創(chuàng)造了有效的“偵察”方法，發(fā)覺(jué)了正確的線索，闡明現(xiàn)象的本質(zhì)，成為化學(xué)學(xué)中的福爾摩斯。師伽俐略注意到，當(dāng)一個(gè)球沿斜面向上滾動(dòng)時(shí)，它的速率越來(lái)越大；向下滾動(dòng)時(shí)，速率越來(lái)越小。他由此推測(cè)當(dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，速率應(yīng)當(dāng)不增不減。實(shí)際上他發(fā)覺(jué)，球越來(lái)越慢，最后停出來(lái)。伽俐略覺(jué)得，這是因?yàn)槟ゲ磷枇Φ木売桑捎谒瑯舆€觀察到，表面越光滑，球便會(huì)滾動(dòng)得越遠(yuǎn)。于是他推測(cè)若沒(méi)有磨擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。師伽俐略為了說(shuō)明他的思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)（伽俐略斜面實(shí)驗(yàn)）讓一個(gè)小球沿一個(gè)斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，假如沒(méi)有磨擦，小球?qū)⑸皆雀叨取p少后一斜面的夾角，小球在這個(gè)斜面上依然達(dá)到同樣高度，但這一次為了達(dá)到同樣高度，比第一次滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)降低第二個(gè)斜面的夾角，小球達(dá)到同一高度時(shí)將會(huì)滾得更遠(yuǎn)。
于是他問(wèn)道若將后一個(gè)斜面放平，球會(huì)滾動(dòng)多遠(yuǎn)推論也許是，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動(dòng)下去。這就是說(shuō)物體的運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持，沒(méi)有力物體也可以運(yùn)動(dòng)（例如在光滑水平上，只要給物體個(gè)初速率，物體將以這個(gè)速率永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去），而力恰巧是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)速率）的誘因，例如物體加速和減速時(shí)都須要遭到力的作用。其實(shí)我們不能清除一切阻力，也不能把水平木板做得無(wú)限長(zhǎng)，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)是“理想實(shí)驗(yàn)”帶領(lǐng)中學(xué)生觀察動(dòng)漫及視頻文件，先看理論動(dòng)漫，再看演示實(shí)驗(yàn)。注意理想實(shí)驗(yàn)不是空想實(shí)驗(yàn)，它是可靠實(shí)驗(yàn)事實(shí)加上理論推師與伽俐略同時(shí)代的意大利科學(xué)家笛卡爾補(bǔ)充和建立了伽利略的觀點(diǎn)。明晰強(qiáng)調(diào)除非物體遭到外力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng)，而只保持在直線上運(yùn)動(dòng)。他還覺(jué)得，這應(yīng)當(dāng)作為一個(gè)原理加以確立，而且是人類(lèi)整個(gè)自然的基礎(chǔ)。三、牛頓第一定理牛頓數(shù)學(xué)學(xué)的基石慣性定理卡爾的正確推論在隔了一代人之后，由牛頓總締結(jié)動(dòng)力學(xué)的一條基本定理牛頓第一定理一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態(tài)。注意學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過(guò)程中你們?cè)缫褜?duì)亞里士多德這個(gè)名子很熟悉了，而且每次提及的都是他的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，似乎成了背面教材，這兒我要向你們說(shuō)明一下亞里士多德是個(gè)極其偉大的人。
恩格斯稱(chēng)亞里士多德是最博學(xué)的人，亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數(shù)學(xué)和化學(xué)等，成果非常豐富，是西方文化的奠基人。他追求以世界的原本面目來(lái)說(shuō)明各類(lèi)自然現(xiàn)象，例如說(shuō)他覺(jué)得天上的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)、地上的物體都應(yīng)當(dāng)是靜止的。他覺(jué)得物體的運(yùn)動(dòng)須要力來(lái)維持，是與大量的“事實(shí)”相一致的。他始終追求真理，只不過(guò)由于當(dāng)時(shí)研究化學(xué)總是靠直覺(jué)和思維來(lái)進(jìn)行。為此，他的這一錯(cuò)誤觀點(diǎn)影響了人們兩千多年。伽利略實(shí)在是一個(gè)偉大的科學(xué)家，他第一個(gè)意識(shí)到了磨擦力一個(gè)本質(zhì)至今還沒(méi)有被認(rèn)識(shí)清楚的問(wèn)題。有了這一點(diǎn)，加上他又具有豐富、發(fā)散而有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力，設(shè)計(jì)出其理想實(shí)驗(yàn)就變得比較自然了。我們覺(jué)得理想實(shí)驗(yàn)首要的意義在于它拋開(kāi)了那個(gè)單純借助思辯來(lái)研究數(shù)學(xué)的行為方法，而確立了實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的基本地位。從數(shù)學(xué)史實(shí)上可以發(fā)覺(jué)，這時(shí)伽利略覺(jué)得的地面上的物體除靜止外的另一原本面目是勻速圓周運(yùn)動(dòng)（而不是勻速直線運(yùn)動(dòng)），伽利略是一個(gè)偉大的科學(xué)家，在化學(xué)史上有著不可替代的地位，是由于他第一次確立了化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的重要性，研究化學(xué)不再是單純地靠直覺(jué)和思維。是笛卡爾第一個(gè)明晰強(qiáng)調(diào)除非物體遭到外力作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
這確實(shí)是人類(lèi)思想認(rèn)識(shí)上的一次飛越。為此，笛卡爾覺(jué)得上述論斷應(yīng)當(dāng)作為一個(gè)原理加以確立，且是人類(lèi)整個(gè)自然觀的基礎(chǔ)是非常合理的。笛卡爾當(dāng)時(shí)還強(qiáng)調(diào)在太空環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)物體不受外力的作用，這時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)就滿(mǎn)足理想實(shí)驗(yàn)的條件（解放了人們的思想，擴(kuò)寬了看問(wèn)題的視野）。牛頓所做的工作除了是進(jìn)行了總結(jié)，更是從數(shù)學(xué)上賦于了明晰的內(nèi)涵，這其中包括慣性和力作為科學(xué)概念地提出牛頓第一定律演示實(shí)驗(yàn)，以及慣性參考系等，同時(shí)明晰了力和物體運(yùn)動(dòng)及其變化之間的直接因果關(guān)【牢記】1、運(yùn)動(dòng)并不須要力來(lái)維持，因此力并不是使物體運(yùn)動(dòng)的誘因；只有當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的時(shí)侯，才須要力，所以力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的誘因2、不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定理是理想定理，不能用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。3、物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)稱(chēng)慣性。所以牛頓第一定理又稱(chēng)慣性定理。師生活中許許多多的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定理。例凄冷壺。冰球在湖面運(yùn)動(dòng)時(shí)遭到的阻力較小，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)速率的大小和方向不變直至它再一次遭到桿的嚴(yán)打或遇到障礙物，才改變這些狀態(tài)。觀看牛頓第一定理演示實(shí)驗(yàn)四、慣性率領(lǐng)中學(xué)生觀看多媒體文件。生活中的事例將鐵錘和木把往下敲。
木把遭到敲打忽然停止了。鐵錘因?yàn)閼T性要保持原先的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，使斧1、問(wèn)哪些樣的物體具有慣性物體哪些時(shí)侯具有慣性答一切物體均具有慣性。一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態(tài)。物體任何時(shí)侯都有慣性牛頓第一定律演示實(shí)驗(yàn)，慣性是一種固有性質(zhì)。2、慣性可以被克服嗎答慣性是物體的固有屬性，不是力，不能防止或克服。3、速度可以突變嗎答當(dāng)有外力作用促使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)在原有的基礎(chǔ)上發(fā)生變化，慣性的大小就表現(xiàn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。正由于物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是在原有的基礎(chǔ)上一點(diǎn)點(diǎn)變化的，所以速率是不能突變的。4、物體的慣性大小由哪些決定呢與速率有關(guān)嗎答慣性的大小僅由質(zhì)量決定。這兒有一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)好多朋友覺(jué)得速率大，慣性大；速率小，慣性小。緣由是她們把“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度理”理解為“物體從運(yùn)動(dòng)到靜止的難易程度”。剖析正是由于有外力的作用才促使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，所以要比較兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度，最至少要給它們相同的外力作用，才好進(jìn)行比較。（不恰當(dāng)?shù)谋确较肟磧蓚€(gè)人三天誰(shuí)掙的錢(qián)多，最至少要給她們相同的本錢(qián)）要比較速率變化的難易程度雖然就是比較物體的加速度，加速度反映了相同時(shí)間內(nèi)物體速率變化的大小關(guān)系，而在相同的外力作用的情況下，物體的加速度大小是僅僅是由質(zhì)量決定的。
所以慣性?xún)H僅由質(zhì)量決定。（a大，速率變化容易；小，速率變化難）慣性的大小僅由質(zhì)量決定。但因?yàn)閼T性是屬性不是數(shù)學(xué)量，所以不能具體講1千克的物體有多少慣性。比如手擋相同速率的足球和車(chē)輛。假如一輛空車(chē)和一輛裝滿(mǎn)貨物車(chē)在相同的牽引力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的情況并不相同，空車(chē)的質(zhì)量小，在較短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到某一速率，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變。裝滿(mǎn)貨物的車(chē)，質(zhì)量大，要在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到相同的速率，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)法改變。慣性大小在實(shí)際中是常常要加以考慮的。當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能減少物體的質(zhì)量。殲擊機(jī)的質(zhì)量比運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)的質(zhì)量要小得多，在戰(zhàn)斗前還要丟掉副油箱，以進(jìn)一步減少質(zhì)量，就是為了要提升殲擊機(jī)的靈活性。相反，當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量減小物體的質(zhì)量，抽水站的電動(dòng)抽水機(jī)和電機(jī)都固定在很重的機(jī)座上，就是要減小它們的質(zhì)量，以盡量減少它們震動(dòng)或防止意外的碰撞而聯(lián)通。牛頓第一定理擴(kuò)充我們?nèi)缃裨缫褧缘梦矬w不受力與受力平衡是等效的（可以由牛頓第二定理得到受力平衡時(shí)加速為0，物體靜止或勻速），所以牛頓第一定理可以這樣理解當(dāng)物體不受力或受力平衡時(shí)，物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
反過(guò)來(lái)亦創(chuàng)立，當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體必定不受力或受力平衡。有右圖物體不受力物體受力物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變受力平衡受力不平衡物體不能保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變例1、下列說(shuō)法正確是（BD）物體的運(yùn)動(dòng)不須要力來(lái)維持。例2、人在勻速行駛的封閉列車(chē)車(chē)箱里豎直向下跳起，則（D）落回原處，因?yàn)槿颂鸷螅?chē)箱空氣給人一個(gè)往前的推力使之與車(chē)箱一起運(yùn)動(dòng)。