高二數(shù)學(xué)備課組集體學(xué)案2015年124。1牛頓第一定理牛頓第一定理闡明了運(yùn)動和力的關(guān)系，是牛頓數(shù)學(xué)學(xué)的基石，熱學(xué)的第一原理，它破不僅歷時兩千年以來亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，本身還包含著重、慣性和參考系的科學(xué)概念，是數(shù)學(xué)學(xué)理論的支柱和基石。在教學(xué)中，不能把它看作牛頓第二定理的特殊情況，它意在引導(dǎo)中學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)覺和發(fā)展。本節(jié)課采用的理想實驗法，在化學(xué)研究中具有極其重要的地位和作用。教學(xué)重點(diǎn)1。理解力和運(yùn)動的關(guān)系。2。理解牛頓第一定理，知識慣性與質(zhì)量的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)慣性與質(zhì)量的關(guān)系。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課常識導(dǎo)出1。我國公安交通部門規(guī)定，從1993日起，在各類大型汽車后排搭乘的人（包括司機(jī)）必須系好安全帶，為何？2。常見的汽油機(jī)、電動機(jī)等機(jī)器的基座十分沉重，而出席作戰(zhàn)任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)卻要拋開副油箱以減少質(zhì)量，這是為何呢？你能解釋一下嗎？情境導(dǎo)出用多媒體播放牛耕地的畫面：牛耕地時，牛拉著犁前進(jìn)；牛停止拉犁，犁也停止運(yùn)動。邊播放邊介紹，牛拉犁，犁前進(jìn)；牛停犁也停。由此看來，必須有力作用在物體上，物體才運(yùn)動；沒有力作用在物體上，物體就不運(yùn)動——兩千多年前古埃及科學(xué)家亞里士多德就得出了這樣的推論，這個推論正確嗎？中學(xué)生討論，班主任借此導(dǎo)出新課。
演示實驗1。椅子上鋪浴巾，貨車置于浴巾上，推它就動，不推就停；2。將浴巾換成玻璃板，或直接用桌面，把貨車在桌面或玻璃板上推一下，它運(yùn)動一段時間才停出來。班主任可以讓一個中學(xué)生說一下他的操作過程及聽到的現(xiàn)象，由此可以得到推論。初三數(shù)學(xué)備課組集體學(xué)案2015年12推論：物體的運(yùn)動不須要力來維持。為了證明這個推論的正確性，再讓中學(xué)生列舉一些其他的實例來說明。如：蹬一段時間單車后停止蹬車牛頓第一定律實例，單車都會滑行一段距離；在湖面上踢出去的冰塊要運(yùn)動一段距離才停止運(yùn)動；空中飛行的客機(jī)剎車后依然就會往前滑翔；射出槍蹚的炮彈等等。既然物體的運(yùn)動不須要力來維持，昨天的兩個實驗為何會出現(xiàn)兩種現(xiàn)象呢？矛盾出現(xiàn)在那兒呢？下邊用小球來做個對比實驗。實驗探究圖4-1-1A。使斜槽上端與椅子上鋪好的浴巾吻合，讓小球從斜槽上自由滾下，標(biāo)出小球在浴巾上滾動的距離；B。使斜槽上端直接與桌面吻合，讓小球從斜槽上同一位置自由滾下，標(biāo)出小球在桌面上滾動的距離；C。使斜槽上端與桌面上的玻璃吻合，讓小球從斜槽上同一位置自由滾下，標(biāo)出小球在玻璃上滾動的距離。通過觀察對比實驗，讓中學(xué)生剖析實驗，總結(jié)實驗：接觸面越光滑，小球滾動的距離越遠(yuǎn)。推論：運(yùn)動小球停出來的緣由是遭到磨擦力的作用。
為了引出伽利略的理想實驗，班主任可繼續(xù)設(shè)疑：若接觸面光滑無磨擦小球會如何？中學(xué)生討論、交流，大膽猜測。（充分發(fā)揮中學(xué)生的想像空間，發(fā)散思維）在中學(xué)生討論交流的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗進(jìn)一步總結(jié)。推論：物體的運(yùn)動不須要力來維持。力撤物停的緣由是由于磨擦力。若無磨擦力，運(yùn)動物感受仍然運(yùn)動下去。最早發(fā)覺這一問題的科學(xué)家是伽利略，他是如何研究這個問題的呢？伽利略的理想實驗圖4-1-2A。對稱斜面，無磨擦小球滾到等高。初三數(shù)學(xué)備課組集體學(xué)案2015年12B。減少另左側(cè)斜面夾角，小球從同一位置自由釋放要滾到等高，滾動距離越遠(yuǎn)。C。把另左側(cè)斜面放平，小球要到等高，才會始終滾下去。按照這一現(xiàn)象伽利略得出了：運(yùn)動的物體若不受力，物體將勻速運(yùn)動下去。為了驗證這個理論的正確性，下邊通過氣墊滑軌實驗來驗證一下：（介紹氣墊滑軌、光電門工作原理）演示1：借助氣墊滑軌清除磨擦，讓滑塊在滑軌上滑動，借助光電門測出滑塊在不同位置的速率。中學(xué)生記錄數(shù)據(jù)并比較，體會伽利略理論的正確性。讓中學(xué)生閱讀課本找出：1。伽利略的觀點(diǎn)。2。笛卡兒的補(bǔ)充和建立。3。牛頓第一定理。對比三個人的觀點(diǎn)，他們都是表述力和運(yùn)動關(guān)系的，誰的更全面？中學(xué)生回答問題：1。
伽利略：物體不受力時，運(yùn)動的物體仍然做勻速直線運(yùn)動。2。笛卡兒：物體不受力時，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動，而只保持在直線上運(yùn)動。3。牛頓：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(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)。綜上所述，牛頓第一定理更全面、更健全。二、牛頓數(shù)學(xué)學(xué)的基石——慣性定理為了進(jìn)一步加深對牛頓第一定理的理解，培養(yǎng)中學(xué)生理解問題的能力，班主任可繼續(xù)設(shè)疑：既然牛頓第一定理更健全，這么它從幾個方面論述了力和運(yùn)動的關(guān)系？讓中學(xué)生討論交流并回答：兩個方面：不受力時，物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；受力時，力促使它改變運(yùn)動狀態(tài)。在中學(xué)生回答基礎(chǔ)上，進(jìn)一步總結(jié)：力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的緣由，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因。設(shè)疑：牛頓第一定理能夠用實驗來驗證？推論：不能，由于不受力作用的物體是不存在的。初三數(shù)學(xué)備課組集體學(xué)案2015年12受力但合力為零可看作不受力。在中學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，做出肯定，并強(qiáng)調(diào)：牛頓第一定理其實所描述的是一種理想化狀態(tài)，但它卻正確闡明了自然規(guī)律。三、慣性與質(zhì)量演示2：在貨車上豎放一長條鐵塊，讓貨車在光滑玻璃板上運(yùn)動，后面固定一個物體，當(dāng)車被物塊封住時，車上的木塊往前傾倒，為啥？圖4-1-3引導(dǎo)中學(xué)生剖析：鐵塊隨車一起運(yùn)動，當(dāng)車被封住時，車停止運(yùn)動，鐵塊的下半部份遭到車的磨擦作用也隨車停止運(yùn)動，而上半部份因為要保持原先的運(yùn)動狀態(tài)，故往前傾倒。
物體這些保持原先運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性。舉例說明：鐵塊立在靜止的車上，突然帶動貨車，鐵塊后傾。人站在勻速行駛的車箱內(nèi)豎直向下跳起，仍落回原地。總結(jié)：慣性是指物體具有保持原先勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。從牛頓第一定理我們獲知，一切物體都有保持它們原來的勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，所以牛頓第一定理又叫慣性定理。當(dāng)力促使它改變這些狀態(tài)時，它才會有抵抗運(yùn)動狀態(tài)改變的“本領(lǐng)”。這個“本領(lǐng)”與哪些誘因有關(guān)？請你們通過實例剖析。討論交流：載重卡車啟動時，由靜止到高速得須要較長一段時間；百米沖刺到終點(diǎn)后，體重大的運(yùn)動員較難停出來。推論：慣性大小與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大；質(zhì)量小的物體慣性小。四、課堂練習(xí)1。下述關(guān)于慣性的說法中牛頓第一定律實例，正確的是（A。人走路時沒有慣性，被撞倒時有慣性B。百米賽挪到終點(diǎn)時不能立刻停下是因為慣性，停下時就沒有慣性了C。物體沒有受外力作用時有慣性，受外力作用后慣性被克服了D。物體的慣性與物體的運(yùn)動狀態(tài)及受力情況均無關(guān)2。有一儀器中電路如圖4-1-5所示，其中是質(zhì)量較大的一個金屬塊，兩端與彈簧相聯(lián)接，將儀器固定在一輛車輛上，當(dāng)車輛啟動時，哪只燈亮？當(dāng)車輛急煞車時，哪只燈亮？為何？