牛頓第一定理教學雜記第 1 部分
一、教學內容：
牛頓第一定理
二、本周教學目標
1.了解伽利略和亞里士多德對力與運動關系的不同理解。
2.了解伽利略的理想實驗及其推理過程和推論。
3.知道什么是慣性，并能正確理解相關現象。
4.理解牛頓第一定理的內容和意義。
【教學過程】
1、理想實驗的魅力
（一）伽利略理想斜面實驗
理想的實驗：
如圖A所示，讓球從靜止狀態滾下一個斜坡，球就會滾上另一個斜坡。 如果沒有摩擦力，球就會上升到原來的高度。
如果第二個斜坡的傾斜角度較小，如圖B所示，球將行進更長的距離才能在這個斜坡上到達原來的高度，并繼續減小第二個斜坡的傾斜角度牛頓第一定律也叫，如圖C所示，這樣最終就變成了一個水平面，小球就不再能達到原來的高度，而是繼續沿著水平面做勻速運動。
伽利略的思維方式：
伽利略的實驗+科學推理方法推翻了亞里士多德的觀點。
伽利略的理想斜面實驗看似是一個想象出來的實驗，但這個實驗反映了一種建立在堅實事實基礎上的數學思想。 它以事實為依據，以具體形象為指導，抓住主要誘因，忽視次要誘因，深刻闡明自然規律。
（2）伽利略的觀點：水平面上的物體是在沒有摩擦的情況下構想的，一旦物體有了一定的速度，物體就會保持這個速度，繼續運動。
（3）笛卡爾觀點：除非物體受到外力作用，否則物體將始終保持靜止或運動狀態，決不使自己沿曲線運動，而只保持直線運動。 笛卡爾補充并確立了伽利略的觀點。
2.牛頓數學的基石——慣性定理
牛頓總結了伽利略等人的工作，提出了三個運動定理。 我們先看牛頓第一定理：
牛頓第一定理：
（1）內容：所有物體始終保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力促使它改變這些狀態。
（2）如何正確理解牛頓第一定理？
牛頓第一定理應該從以下幾個方面來理解：
① 明確慣性的概念：
定理前半部分中，所有物體始終保持勻速直線運動或處于靜止狀態，這闡明了物體的一個重要屬性——慣性，即物體保持某種狀態的性質。勻速直線運動或靜止狀態。 牛頓第一定理強調，所有物體無論如何都存在慣性，因此牛頓第一定理也稱為慣性定理。
② 確定力的含義：
定理的后半部分直到有外力促使其改變運動狀態，實際上就是力的定義，即力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因。物體。 這一點需要理解。
③ 定性地闡明了力與運動的關系：
牛頓第一定理強調物體不受外力作用時的運動規律。 它描述的只是一種理想狀態，但現實中沒有任何物體是不受外力影響的。 當物體所受的總外力為零時，其療效與無外力時相同。 而且，我們不能理解不受外力作用就意味著合力為零。
3.理解慣性和慣性定理
(1)慣性定理的理解
牛頓第一定理闡明，所有物體都具有保持原有運動狀態的性質，即所有物體都具有慣性。 同時，牛頓第一定理也定性地強調了力的動力學意義：力是改變物體運動狀態的原因，即改變速率的原因。 當物體的速度改變時，物體就會加速。 因此，也可以說力是物體產生加速度的原因。 不能認為力是維持物體運動（勻速直線運動）的原因，也不能認為有力就有運動，沒有力就沒有運動。
(2)慣性的理解
① 慣性是物體固有的屬性：所有物體都具有慣性。
②慣性與運動狀態無關：無論物體處于什么狀態，慣性始終存在。 當物體原本處于靜止狀態時，它仍然想保持這些靜止狀態； 當物體運動時，它仍然要以那一刻的速度做勻速直線運動。
③慣性與物體是否受力無關，與物體的速度無關，只由物體的質量決定。
4. 慣性與力的比較
(一)從概念比較
慣性是物體保持勻速直線運動或靜止狀態的性質，力是物體之間的相互作用，力是物體改變運動狀態的誘因。
（二）含義比較
任何物體都有慣性，物質無處不在，所以慣性也無處不在。 所有物體都有慣性。 我們生活的世界是一個慣性世界，也稱為慣性系。
慣性不是力。 慣性與力無關。 兩者之間有著本質的區別。
力是物體之間的相互作用，是物體改變運動狀態的誘因，也是物體加速度的誘因
5、決定物體運動狀態變化的外部因素和內部因素
決定物體運動狀態變化的因素有兩個：一是物體所受的外力；二是物體所受的外力。 另一個是物體本身的質量。 外力是改變物體運動狀態的外在誘因，質量是決定物體運動狀態難易程度的內在誘因。
當物體的質量一定時，物體所受的力越大，其運動狀態變化越快； 反之，物體受到的力越小，其運動狀態的變化就越平緩。
當物體所受的外力一定時，物體的質量越大，其運動狀態就越難改變； 相反，物體的質量越小，就越容易改變其運動狀態。 物體質量的大小決定了改變運動狀態的難度。
6. 清楚地區分改變運動狀態的難度和停止運動物體的難度的區別
有同事認為：車速越大，停車和制動所需的時間就越長，即停車越困難。 因此，車輛的速度越大，其慣性就越大。 雖然這是錯誤的。
比較物體慣性的方法是：在相同的外力作用下，加速度大的物體慣性小； 加速度小的物體慣性大； 加速度相等的物體的慣性也相等。 對于同一輛車，制動時遇到的阻力是相同的，加速度是相同的，即單位時間內的變化率是相同的，慣性也是相同的。 對于速度較高的車輛來說，速度變化越大，停下來的時間就越長，而單位時間內的速度變化仍然相同，即加速度相同，慣性也相同。 所以慣性的大小與速度無關。
【典型例子】
例1.關于牛頓第一定理，下列說法正確的是（）
A、牛頓第一定理反映了物體不受外力作用時的運動規律
B. 牛頓第一定律是慣性
C、當沒有外力時，由于物體具有慣性，物體的運動狀態保持不變
D、當物體的運動狀態發生變化時，物體必然受到外力的作用
分析：對于A，由牛頓第一定理可知，該定理反映了物體在不施加外力的情況下靜止或勻速直線運動的規律。 因此選項A正確。
對于B來說，慣性和慣性定理的數學意義有很大不同。 慣性是所有物體保持勻速直線運動或靜止狀態的性質。 無論物體處于什么狀態，物體的慣性都會以不同的方式表達。 慣性定理說：一切物體在不受外力作用時總是保持勻速直線運動或靜止狀態，直到有外力促使物體改變這種狀態。 它是物體在沒有外力作用的情況下所遵循的規律。 慣性和慣性定理很容易混淆。 只有通過數學意義上的概念分析和比較，才能做出正確的判斷。 因此B選項錯誤。
對于C來說，從牛頓第一定理可以看出，物體之所以保持原來的運動狀態，是因為物體不受外力作用，具有慣性。 因此選項C是正確的。
對于D，從牛頓第一定理的含義可以看出，力是改變物體運動狀態的原因，所以選項D是正確的。
慣性與質量關系的定性分析
例2、玉米收割除草過程中，小沙子、草屑等雜物很容易與小麥混入，籽粒中還存在干癟的籽粒。 為了將它們分開，可以通過提升機進行分選，如圖所示。 其排序原則是（ ）
A、小沙子質量最大，空氣阻力最小，飛行距離最遠
B.空氣阻力對不同質量的物體影響不同
C、干枯的谷物、草屑質量最小，在空氣阻力作用下，反向加速度最大，飛得最遠
D. 空氣阻力導致它們以不同的速率變化
分析：各種雜物以相同的速度從機器中拋出。 由于空氣阻力不同，產生的加速度也不同，從而使它們的速度變化不同，故選項D正確。 或者可以這樣理解：小沙子質量和慣性大，其運動狀態比雜質更難改變，所以飛得最遠，而固體顆粒的質量和慣性則介于小沙子和小沙子之間。粒粒干癟，所以最終的實心粒粒位置居中。
答案：D
例3、如圖（1）所示，將重球M系在細線DC的上端，將同一條細線BA系在重球M的下方。下列哪種說法是正確的？ ( )
(1)
A、當線端A處拉力逐漸加強時，線DC先斷裂
B、當線A端拉力逐漸加強時，線BA先斷裂
C、立即拉線A端，線BA會先斷
D、立即拉線A端，線DC會先斷
分析：重球M的受力如圖（2）所示。
(2)
對于A來說，當螺紋A端的拉力逐漸加強時，重球M可以稍微向上移動，然后下部細螺紋CD的拉力逐漸減小，并且由于這個過程是進行得很順利，可以感覺到重球M仍處于力平衡狀態，重球M上的力為 。 當AB線左端的力減小時，也急劇減小，并且總會有一根較低的CD繩最先達到力極限，因此CD繩先被扭轉。 因此選項A正確。
對于B，從前面的分析可以看出，選項B是錯誤的。
對于C，當立即拉動A端時，由于重球M的質量較大，其慣性也較大，且力作用時間極短，因此重球M向上的位移也極小，所以對于下線CD來說，在發生伸長變形之前，上線的拉力已經達到了極限硬度，所以必須先拉斷上線AB。 因此選項C是正確的。
例4.（2006年廣州）下列對體育運動的理解不正確的是（）
A、亞里士多德認為物體的自然狀態是靜止的，只有受到力的作用時才能運動
B.伽利略認為力不是保持物體速度的原因
C.牛頓認為力的真正作用總是改變物體的速度，而不僅僅是使其移動
D.伽利略根據理想實驗得出的結論：如果沒有摩擦力，水平面上的物體一旦有了一定的速度，就會繼續以這個速度運動
分析：亞里士多德認為力是維持物體運動的原因，因此A項是錯誤的，其他三項與歷史事實相符。
答案：A
例5.（2003年北京綜合考試試卷）科學思維和科學方法是我們認識世界的基本手段。 在研究和解決問題的過程中，除了需要相應的知識外，還必須注意運用科學的方法。 理想的實驗有時可以更深刻地反映自然規律。 伽利略設想了一個理想的實驗，其中一個是實驗事實，其余的是推測。
①減小第二個斜坡的夾角，球在該斜坡上仍應到達原來的高度；
②對接兩個斜坡，讓靜止的球滾下一個斜坡，球就會滾上另一個斜坡；
③如果沒有摩擦力，球會上升到原來釋放的高度；
④繼續減小第二個斜面的夾角，最后使其成為水平面，球應繼續沿水平面勻速運動。
請按照正確的順序排列上述理想實驗的概念步驟（只需填寫序號）。 在上述構思步驟中，有些是可靠的事實，有些則是理想化的推導。 下列事實和結論的分類正確的是（ ）
A.①是事實，②③④是推測
B.②是事實，①③④是推測
C. ③是事實，①②④是推測
D. ④是事實，①②③是推測
分析：本題是根據可靠的事實進行合理的推理，將實驗理想化，符合數學規律，從而得到正確的推論，而②是可靠的事實，所以放在第一步。 ③①在高水平上進行無摩擦的構想最終推導出水平面上理想的實驗④，所以正確的順序是②③①④。
答案：②③①④B
【模擬試卷】
1. 人從行駛的車輛中跳出是很容易的（）
A. 向車輛方向跌倒
B.向車輛相反方向摔倒
C. 跌倒在汽車左側
D. 跌倒在汽車兩側
2、有句話說，坐在地上，日行八萬里，可見月球自轉的線速度是相當大的，但是當你在同一個地點跳下來時，你會發現仍然落在同一個地方。 這是因為 （）
A. 跳躍后，你會獲得向前的力量，使你隨著月亮旋轉
B、你一跳起來，地面就給你一個力，讓你隨著月亮一起旋轉
C.你跳起來之后，月亮也在轉，但是因為你在空中停留的時間太長，落地后的距離太小，看不到
D.當你跳到地面時，水平方向的速度與月球的速度相同
3.當戰斗機進入戰斗狀態時，必須扔掉副油箱。 這是為了()
A.減小重力以保持運動狀態穩定
B.提高速度，更容易改變運動狀態
C.增大加速度使狀態難以改變
D、減少慣性，有利于運動狀態的改變
4. 下列例子中，利用物體慣性的是（）
A、跳遠運動員起跳前的助跑動作
B.跳傘員著陸前打開降落傘
C、自行車內胎做成凹凸形狀
D. 鐵餅運動員在擲鉛球前快速旋轉
5.關于慣性，下列說法正確的是（）
A、人走路的時候沒有慣性，只有被撞倒的時候才有慣性
B、百米賽跑到達終點時，由于慣性而不能立即停止。 停下來之后就沒有慣性了。
C.物體不受外力時具有慣性，受外力時慣性被克服
D、物體的慣性與物體的運動狀態和力無關
6.你嘗試自己學習如何做雞蛋燒麥。 你雙手放開一塊豬肉，現在用左手的豬肉碰右手的豬肉。 結果是什么？ 大多數情況下，只有一顆豬肉被打破，第一個打破的雞蛋是（）
A、右手 B、左手 C、同時折斷 D、無法判斷
7、人們的衣服沾上污垢時，習慣用手拍打沾有灰塵的地方幾下，污垢就會脫落。 請用你所學的知識來解釋。
8、在籃球場上，為了不讓籃球停下來，球員必須不斷地用腳輕輕地踢籃球（即運球），才能不讓籃球停下來。 例如，為了不讓自行車慢下來，他們總是用力踩踏板。 。 這種現象是不是說明運動需要力量來維持呢？ 那為什么說力不是維持物體運動的原因呢？
【測試題答案】
1.A2、D3、D4、AD5、D6、B
7.當你拍打沾有灰塵的校服時，襪子因受力而突然移動，而灰塵因慣性而保持靜止，從而與鞋子分離并掉落出來。
8、足球在草地上時，受到阻力的影響，運動狀態發生變化，速度變小，最終會停止。 因此，在運球時，人對籃球施加的力就起到了使籃球發生變化的作用。 激勵小利率再次變大。
牛頓第一定理教學雜記第二部分
教材分析
牛頓運動定理是動力學的基礎。 正確理解力與運動的關系是學好化學的關鍵。 教學要聯系生活、貼近實際，激發中學生的學習興趣。
湖理解力和運動之間的關系是本課的重點。 通過實驗和現實生活中的例子牛頓第一定律也叫，你可以進一步感受到力不是維持物體運動的原因，而是改變運動狀態的誘因。 這對于未來的研究問題和力分析非常重要。
2、慣性和質量的關系是本課的難點，我會通過實例反復體會。
★學生分析
1、力究竟是維持物體運動狀態的原因，還是改變物體運動狀態的原因，人們對這個問題有一個正確的認識，它經歷了一個漫長的歷史過程。 同樣，中學生必須正確理解它，克服日常經驗帶來的誤解，所以一開始就用了兩個實驗，讓他們通過觀察和思考來澄清自己的誤解。
2.慣性是一個重要的概念。 其實，中學生在中學時就已經接觸過它，但仍有一些中學生錯誤地認為“物體只有保持勻速直線運動或靜止時才具有慣性”。 不明白所有物體都有慣性，慣性的大小與質量有關。 解決這個問題不是一朝一夕就能實現的，需要通過實例分析慢慢被接受。
★新課程標準要求
(一)知識與技能
1、了解力與運動的關系，知道物體的運動不需要力來維持。
2、理解牛頓第一定理，知道它是邏輯推理的結果，沒有力的物體是不存在的。
3.理解慣性的概念，知道質量是慣性的量度。
（二）流程與技巧
1、培養中學生分析問題的能力。 他們必須能夠通過現象了解事物的本質。 他們必須依靠經驗而不進行研究和分析。 他們決不能對化學問題做出主觀猜測。 正確認識力量與運動的關系。
2.幫助中學生養成從不同角度比較研究問題的習慣。
3、培養中學生的邏輯推理能力，知道物體的運動不需要用力來維持。
(3) 情感、態度和價值觀
1、利用一些簡單的設備，如小球、木塊、毛巾、玻璃板等，比較和研究力與物體運動的關系。 現象很明顯，也比較容易推理。
2、培養科研問題的心態。
3.用動畫演示伽利略的理想實驗，幫助學生理解問題。
4、用生活中的例子來理解慣性和質量的關系。 培養中學生大膽發言、學以致用。
★教學重點
1、領悟與動作的關系。
2.了解牛頓第一定理，知道慣性與質量的關系。
★教學難點
慣性與質量的關系。
★教學方法
1、對比實驗，自主探索，合理推理。
2、用生活中的例子來理解慣性和質量的關系，貼近生活更容易理解。
★教學用品：
多媒體、手推車、小球、毛巾、玻璃板、滑槽、秤、木積木、氣墊滑梯、滑塊等。
★教學流程
（一）新課程介紹
開門見山，討論主題：在接下來的幾章中，我們將學習運動和力的基礎知識。 在本章中，我們開始研究力和運動之間的關系。 在第一堂課中，我們將學習牛頓第一定理。
（二）開展新課
〖教師活動〗：將一輛卡車放在講臺上并使其靜止。 一個人推著雨傘車行走，但一輛未使用的雨傘車停了下來。 由此可見，物體要運動，必須有力作用。
沒有外力作用的物體就不會移動——這是亞里士多德 2000 多年前所說的，
不是我說的。 是這樣嗎？
〖學生活動〗：思考：物體的運動是否一定需要力？
〖教師活動〗：接下來，你們將利用凳子上的設備來研究這個問題。 （投影）
讓中學生利用凳子上的設備獨立設計實驗和學習：
⑴推動物體移動，撤回物體停止。
⑵、強制撤退不停。
牛頓第一定理教學雜記第三部分
【知識點】
一、亞里士多德的錯誤觀點：
①力是維持物體運動的激勵。
② 力是物體運動的原因。
2、伽利略的運動概念：
①他的觀點來自于伽利略的理想實驗。
②觀點：當物體不受力時，它將永遠以自己的速度運動。
3.牛頓第一定理：
① 來自牛頓第一定理的實驗。
②定律：一切物體始終保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力促使其改變這些狀態。
③牛頓第一定理又稱慣性定理。
4、慣性：
① 物體保持其原始勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質，稱為慣性。
②質量是物體慣性的量度。
【重點難點分析】
慣性大小的討論：
①慣性就是使原來運動的物體（無論是勻速、加速還是減速）做勻速直線運動，而使原來靜止的物體靜止。
②慣性是物體固有的性質。 宇宙中的一切物體都有慣性，沒有慣性的物體是不存在的。
③ 質量是物體慣性的量度。 物體慣性的大小與物體運動的速度、物體的密度、形狀、體積無關。 物體的質量越大，物體的慣性就越大，改變物體的運動狀態就越困難。
④只要物體的質量不變，物體的慣性就不變。 所以“克服慣性”“減少慣性”“減少慣性”是錯誤的。
⑤ 慣性的大小表示改變物體運動狀態的難易程度。 物體的慣性越大，運動狀態就越難改變，慣性越小，物體的運動狀態就越容易改變。
[示例問題和答案]
1、光滑水平面上的大鐵塊上有一個小球，兩者從靜止開始向右作直線運動，加速度為2m/s2。 當球在第3秒從鐵塊落到水平面上時，鐵塊的加速度保持不變。 5秒后球和鐵塊的速度是多少？ 分析：第3秒兩者的速度vt=at=2m/s2×3s=6m/s，則3s結束時球和鐵塊的速度均為6m/s。 球離開鐵塊后，以勻速直線運動。 5秒后，速度仍為6m/s。 鐵塊總共移動8秒，速度為2m/s2×8s=16m/s
2.下列關于物體慣性的說法正確的是
力可以改變物體的慣性
當物體靜止時，它沒有慣性
C人造月球衛星有慣性
D 太空中流動的宇航員沒有慣性
分析：慣性的大小是由質量決定的，不受其他原因的影響。 物體只要有質量，就一定有慣性，故選項B、D不正確，選項C正確。 如果物體的質量不變，則其慣性也不會改變，故選項A不正確。 答案選第三個C。
[運動精選]
1. 下列說法正確的是：
力可以改變物體的運動
B．物體越重，慣性越大
C 物體的慣性越大，越難改變物體的運動狀態
D 當汽車突然剎車時，由于乘客有慣性，乘客向前摔倒
2.下列關于慣性的說法正確的是
高速運動的物體不容易停下來，所以物體的速度越大，慣性就越大
B．如果兩個物體的質量相同，則它們的慣性一定相等。
C 鉛球被運動拋出后繼續向前運動，這是由于鉛球的慣性
D 物體在月球上不容易被舉起來，但在地球上卻很容易，所以物體在地球上的慣性很小。
3. 計算：
如果物體的速度為10m/s，合力為零，則10秒后物體的速度是多少？
牛頓第一定理教學雜記第四部分
1. 教材分析
教材的這一部分首先回顧了人類認識“運動與力”關系的歷史，介紹了四位科學家研究運動與力關系的思維方式和杰出貢獻。 然后描述牛頓第一定理的內容和物體慣性的概念。 這是一門銜接初高中知識的課程。 中學生已經了解了牛頓第一定理的基本內容，因此在教學設計中，應以教材中“力是運動的原因還是改變運動的原因”理解的發展歷史為線索，并以運用科學思維、科學方法教育和思維能力培養為主要目標。 教學的優缺點應該放在了解人類認識“運動與力”的關系研究、思維、推理過程，學習科學研究中常用的理想實驗方法。 在學習牛頓第一定理的內容時，注重對知識的理解以及與現實生活的聯系。 為了充分發揮中學生學習的自主性和思維的積極性，本課程采用中學生自我探究的模式來組織教學。
2.教學流程設計
引入新課程：運動的原因是什么
（一）中學生讀歷史回顧，了解四位科學家對力與運動的看法
這段內容中有些知識點是中學生知道的，有些知識點是中學生不知道的，但是中學生能夠理解，所以是由中學生完成的。 朋友之間是互補的，班主任只起到總結的作用。
1. 亞里士多德：力使物體保持運動。
: When walk in an car on a flat road, the car can move, but when the stops force, the van will stop.
2. : The why on the plane will stop is due to the of . If there is no , once the on the plane has a speed, the will keep at this speed.
: If there is no other , a will to move along a line at the same speed, will it stop, nor will it from its .
: All the state of or rest until an force it to these .
(2) : Each of the above four has human one step . Try to where each step is ? Who do you think the most?
By such a , the head the and that the want to . The are by the of the , and the head only plays the role of .
a) 's : for ' .
b) 's :
(1) the force which is not easy to , and 's based on to that does not need force to ;
(2) to the .
c) ' :
(1) Clear ;
(2) There are to rate .
d) 's :
(1) to all ;
(2) a stand still;
(3) The role of .
have about who has made the . There is no , and the class does not need to give a . And the of the of and the of the of the four , it will help the basic of in and laws and laws. , " as a " them to the world in the form that the face of the world. In a sense, it is an way to ' the of the of the of laws and the of and for . This is the key to this and the of this .
What the don't know about the in this block is about 's ideal . The that the head adopt is to a of to guide to learn to the by and solve them by . The can be as .
: In what ways did prove that the of an does not force to it?
Demo : Set an bevel, and then a bevel. Then take a small ball and put it on a point on the slope, and it will rush to slope when it comes out of .
The head : Where can it "rush", can it to its ? If it is , what is the ?
The head the ' a of . It is found that it rise to the level, which is due to . If an plane with less , it can be seen that it is just to that level. The the , the . This is an fact. : Based on this fact, and then the trend of the force and , --if the is so small that there is no , the ball will be very close- ─so as to reach the level. This is an ideal , that is, the ball can rise to the along the slope. The head that the word "" is used very well. It makes a of , and the are . the angle of the slope, the the angle, the the the ball will to reach the ; the the angle, the the . After that, we will go to . If it a plane, the by the ball will be long, and it can only to move along the plane.
The head : "ideal " is also an , it is not to a . A real is a kind of , while an "ideal " is a kind of , which is an "" by in but to do in . He also that the ideal is based on real , the main , the , and a more in-depth of the . Ideal are based on laws. It is an in the of .
(3) of air slide rail
The air- slide is an for , so the used is by and . The head the and its , and the will the on the air- slide rail, its , and help their that an will move in a line with a when it is not acted on by an force.
(4) Let read the of 's first , and think about the in the
When 's first , we not only be with being able to the of 's first , but also help the in 's first law. The of the is , but under the of the head , can with each other, , and to the three .
1. the law of of an when it is not acted on by an force
's first that when an is not to force, or the force it is zero, the will its state of —a state of or a state of rest.
2. the of force
Force is the , it is the to the state of of , that is, to form , than the to form and the of .
3. All have the of a state of or a state of rest, which the of —.