牛頓第一定理學案范本
（一）教學目的
1．曉得慣性定理，常識性了解伽利略理想實驗的推理過程．
2．通過實驗剖析，初步培養中學生科學的思維方式．
（二）重點與難點
重點：牛頓第一定理
難點：伽利略理想實驗的推理過程．
（三）教學過程
1．引入新理
師：力能使靜止的物體運動上去，力又能使運動物體速率減小或降低，還可以改變物體運動的方向，物體不受力又如何呢？從這節課開始，我們就來研究有關力和運動的一系列問題．
第九章力和運動
2．新課教學
師：請朋友們觀察實驗
靜止在木板面上的貨車．
師：貨車處于哪些狀態？
生：靜止．
師：靜止的貨車，水平方向不受推進和拉力的作用，它將會如何？
生：永遠處于靜止．
如圖1所示，貨車受水平拉力作用時．（讓貨車運動一段距離后立刻用手使它靜止出來）
師：觀察貨車的狀態發生如何變化？
生：由靜止到運動．
如圖1．繼續實驗2，鉤碼使貨車水平運動后，用手托住下落的鉤碼．貨車喪失水平拉力后，繼續往前滑行一段距離停止．
師：你看見哪些現象？
生：貨車繼續運動一段距離后才靜止．
師：貨車運動一段距離后，變為靜止的緣由是哪些呢？
生：遭到木板的磨擦阻力作用．
師：是不是這樣呢？請你們繼續觀察下邊實驗．
用同一貨車分別（三次）從同一斜面不同的高度自由滑向相同的平面，記下三次貨車靜止在相同水平面上的位置．如圖2(A)、(B)、(C)所示．
師：哪一次水平滑邊距離最短？
生：第一次．
師：為何？
生：貨車在斜面上高度最小，它在水平面上開始運動時速率最小（后半句話中學生回答不下來，第一次可由老師說）．
師：哪一次水平滑邊距離最長？
生：第三次．
師：為何？
生：貨車在斜面上高度最大，它在水平面上開始運動時速率最大．
師：同理假如貨車三次處于同一斜面、相同高度，自由滑向水平面，貨車在水平面上開始運動的速率大小會如何呢？
生：相同．
師：（介紹牛頓第一定理演示裝置）這是一個斜面，把它置于講臺桌上．（如圖3所示．）
讓貨車分別三次從同一斜面的相同高度自由滑下，觀察貨車在不同材料的水平面上運動的情況．（在桌面鋪上浴巾、棉布．）
師：哪次貨車在水平面上運動距離最短，為何？
生：第一次（或最前面那一次）．表面材料是浴巾，阻力最大，滑行距離最短．（在中學生回答過程中，填寫表1第一行前三項）
師：很短距離，速率變為零．速率變化快呢，還是慢呢？
生：最快．（填寫表1第一行最后一項）
師：第二次實驗的情況怎么，你們一起填表1的第二行．
生：麻布、阻力較大、滑行距離較長、速度變化較快．（填寫表1第二行）
師：第三次實驗的情況怎么；你們一起填表的第三行．
生：凳子表面、阻力較小、滑行距離長、速度變化較慢．（填寫表1第三行）
師：假設我們做第四次實驗，水平表面用玻璃板，玻璃板的阻力比木板小，實驗結果會如何呢？（填寫表1第四行前兩項）
生：貨車滑行的距離長，速率變化最慢．（填寫表1第四行后兩項）
師：假設我們能夠找到某種材料，對貨車的阻力比玻璃板還小，最最小，來做水平表面的材料，實驗結果又會如何呢？
生：這么貨車滑行距離就更長，最最長，速率變化最最慢．
師：你們一上去填表1第五行（見表）
師：如果水平表面對貨車沒有阻力，實驗結果又會如何呢？
生：貨車永不停止地運動下去！
師：一上去填表1的第六行．（見表）
表1
師：你們注意這個表格的前三行我們是做了實驗的．第四、五行沒有做實驗，只是依照前三行的實驗結果，加上邏輯推理得下來的推論．似乎沒有做實驗，并且在正確實驗的基礎上加上正確的推理，得到的推論也是正確的．
你們再仔細尋思表的第六行，它和第四、第五行有哪些不同．
生：沒有阻力，而第四、五行還有阻力，只是一次比一次小．
師：特別正確，邏輯推理就是這樣進行的．阻力逐步變小，實驗推論怎樣呢？阻力沒了，結果又會如何呢？
師：沒有阻力的平面稱作理想光滑的平面，實際上并不存在．第六行的結果就是理想實驗，實際上不存在，是在正確實驗的基礎上正確推理得下來的．
師：這些構建在實驗的基礎上，通過邏輯推理得到理想狀況下的推論，也是研究數學的一種技巧．
300多年前知名的化學學家伽利略就是這樣通過實驗推理得下來物體不遇阻力將怎樣運動的．
師：誰給你們朗讀書第104頁倒數第三段？
生：（讀課文略）
師：你們把這段倒數第三行“如果表面絕對光滑……運動下去”．畫出來．
師：英國科學家笛卡兒，又對伽利略的推論作了補充，他是如何說的，請一位朋友讀教材第104頁倒數第二段．
生：（讀課文略）．
師：你們自此段的倒數第三行“如果運動物體……運動下去”．畫出來．
師：笛卡兒的說法和伽利略的說法有哪些不同？不同又說明了哪些？
生：笛卡兒把伽利略的“物體遭到的阻力為零”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：再后來德國的科學家總結了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的數學定理．稱作牛頓第一定理．
一、牛頓第一定理
一切物體在沒有遭到外力作用的時侯，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態．牛頓第一定理．
師：牛頓的推論和伽利略、笛卡兒的推論有哪些不一樣？
生甲：牛頓和伽利略的推論比較有兩點不同：第一把阻力為零，改為不受斥力；第二伽利略推論中無保持靜止狀態．
生乙：牛頓和笛卡兒推論比較，降低了保持靜止狀態．
師：現今給你們2分鐘，看誰最先把牛頓第一定理內容背出來．
生：（背誦略）
師：你們看牛頓第一定理都說了些哪些？定理的研究對象是（板書3(1)前半部份）
生：一切物體．（板書3(1)后半部份）
(1)定理的研究對象一切物體．
師：一切物體的意思是包括固體、液體和二氧化碳．
師：定理創立的條件是（板書3(2)中的前半部份）
生：不能受外力作用．（板書3(2)中后半部份）
(2)定理創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：定理的推論是（板書3(3)中的前半部份）
生：物體總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態．（板書3(3)中前面部份）
(3)定理的推論總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態．
師：有朋友把推論中的“或”讀成“和”把“或”改作“和”對嗎？
生：不對．
師：特別好，你能繼續說一下為何不對嗎？
生：一個物體不可能同時存在兩種狀態，它要靜止，就不可能做勻速直線運動．所以不能用“和”字．
師：你們同意他的見解嗎？（在板書2中的.“或”字下加點）
師：定理中“總保持”的涵義是哪些呢？
生：似乎是不改變的意思．
師：你能給你們舉例說明嗎？
生：剛剛第一個實驗中貨車在水平板上，不受鉤碼的拉力，原先靜止，后來一直靜止．而由斜面滑下的貨車，在理想平面上原來做勻速直線運動，后來一直做勻速直線運動．
師：誰能再列舉一些例子？
生：置于桌上的書，停在東站上的車輛，如果沒有別的物體推拉它們，它們原先靜止就永遠靜止下去，在地面上踢出去的球，如果地面和空氣對它沒有阻力作用，原先做勻速直線運動的球，永遠勻速直線運動下去．
師：他說的你們同意嗎？
生答：同意．
師：可見“總”字彰顯了“恒”，“或”字彰顯了不是靜，就是動．（在板書2中的“總保持”三個字下加點）
師：物體不受力的時侯牛頓第一定律說明了什么，它后來的運動狀態由哪些決定呢？
生：由它原先狀態決定的．
3．鞏固練習
1．打出投影片
(1)已知某物體沒有遭到外力作用，這么該物體可能處于如何的運動狀態？為何？
(2)在哪些條件下，物體一定處于勻速直線運動狀態？
(3)在哪些條件下，物體一定處于靜止狀態？
師：朋友們想一想，相互議論議論，之后回答．
生：物體可能處于靜止狀態，也可能處于運動狀態．
師：為何？
生：由于牛頓第一定理說一切物體不受外力作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態．題目中沒有說明物體原先是哪些狀態，所以它的狀態是兩種可能都存在．
師：誰來回答第(2)題？
生甲：物體不受力的作用時．
師：還有不同意見嗎？
生乙：物體還必須原先處于勻速直線運動狀態．
師：也就是說要同時具備兩個條件：第一、物體原先是運動的；第二，物體沒有遭到外力的作用．
師：誰來談談第(3)題？
生：要同時有兩個條件，一是物體原先必須是靜止的；二是物體沒有遭到外力作用．
師：請你們再思索這樣一個問題：有人把牛頓第一定理說成“靜止的物體永遠靜止，運動的物體永遠運動”是否正確？為何？
生：不正確，由于他把物體不受外力作用的條件丟了．
師：還有補充嗎？
生：運動物體不受外力作用時，它永遠作勻速直線運動．
師：可見，維持物體的運動不須要力，而物體運動狀態改變則一定要有力的作用．
師：誰能總結一下，我們明天學習的知識．
4．小結
生甲：明天我們學習了牛頓第一定理，這是在實驗基礎上推理得到的．清楚了定理研究的對象、成立的條件和推論．
生乙：還有定理中關鍵字的涵義．
5．布置作業
閱讀教材，背誦牛頓第一定理．
教學說明
1．牛頓第一定理是中學數學難點課，困難有兩點：一是怎樣在有限的三次實驗基礎上，通過邏輯推理得出理想實驗的推論．二是怎樣使中學生理解牛頓第一定理的實驗．
為了克服第二個難點，本課設計了，目的是讓中學生明了，從斜面上同一高度下降的物體，在水平面上開始運動的速率相同．
為了克服第一個難點，在表8-1中降低了第四、五、六三行．在講授中應仔細認真引導中學生領會第四、五行的化學意義和第六行的化學意義．從中領會伽利略理想實驗的邏輯思維過程．
2．關于去除“力是維持運動的誘因”的錯誤觀念牛頓第一定律說明了什么，不可能畢其功于一役．本節課只能在牛頓第一定理的基礎上給以初步的說明．在今后的教學中，在適當時再給與進一步的說明，只有經過多次重復（逐步深入）的剖析和說明，能夠清除“力是維持運動的誘因”的錯誤觀念．
注：教材選用人教版九年義務教育小學數學第一冊．
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