牛顿第一定律-教案

示范教案第四章 牛顿运动定律本章是在前面三章对力和运动分别研究的基本上，进一步探讨物体的运动状态变化和物体的受力状况间的关系，在物理学上把本章内容称为动力学.牛顿运动定律是动力学的基本,也是整个典型物理理论的基本对的地理解惯性的概念，理解物体间互相作用的规律，纯熟地运用牛顿第二定律解决问题，是本章学习的重点，也为进一步学习此后的知识,提高分析解决问题的能力奠定基本，牛顿运动定律的应用是本章的难点,也是高考的热点.本章还波及了许多重要的研究措施,如:在牛顿第一定律的研究中采用的抱负实验法，牛顿第二定律中的控制变量法,运用牛顿第二定律解决问题时常用的整体法与隔离法，以及单位的规定措施、单位制的创立等.对这些措施要让学生认真体会、理解，以提高认知的境界为了更夯实地理解牛顿第二定律,本章第二节安排了实验：探究加速度与力、质量的关系，并提供了参照案例,实验操作以便，规律性强,结论容易获得，控制变量法在此得到了实践第五节牛顿第三定律的研究引入了传感器计算机的组合，现代气息浓厚，实验效果较好.物理知识来源于生活，最后应用于生活,本章的后两节就是牛顿运动定律的简朴应用.新课标规定.通过实验，探究加速度与质量、物体受力之间的关系.2.理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题.3通过实验结识超重和失重.4.结识单位制在物理学中的重要意义,懂得国际单位制中的力学单位 .筹划共7学时：1牛顿第一定律1学时实验：探究加速度与力、质量的关系1学时3 牛顿第二定律1学时4 力学单位制学时 牛顿第三定律学时6用牛顿定律解决问题（一)1学时7用牛顿定律解决问题（二）1学时牛顿第一定律教材分析牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是牛顿物理学的基石,力学的第一原理，它破除了长达两千年以来亚里士多德的错误，变化了人类的自然观和世界观，自身还涉及着力、惯性和参照系的科学概念,是物理学理论的支柱和基石.在教学中，不能把它看做牛顿第二定律的特殊状况，它旨在引导学生理解科学的发现和发展本节课采用的抱负实验法,在物理研究中具有十分重要的地位和作用.本课程的教学设计，重要是让学生通过动手实验和运用贴近学生生活的实例,达到突破重难点的目的.教学重点1.理解力和运动的关系2理解牛顿第一定律，结识惯性与质量的关系.教学难点惯性与质量的关系学时安排1学时三维目的1.知识与技能（1)理解力和运动的关系,懂得物体的运动不需要力来维持（2）理解牛顿第一定律，懂得它是逻辑推理的成果,不受力的物体是不存在的（3)理解惯性的概念,懂得质量是惯性大小的量度2.过程与措施培养分析问题的能力,要能透过现象理解事物的本质,不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断.对的地结识力和运动的关系3.情感、态度与价值观(1)培养科学研究问题的态度.(2)运用生活中的例子来结识惯性与质量的关系.鼓励学生大胆发言，并学以致用.教具准备：多媒体课件、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块等.知识准备：力的概念及力的作用效果.导入新课国内公安交通部门规定，从93年7月日起，在多种小型车辆前排乘坐的人(涉及司机）必须系好安全带,为什么?2常用的柴油机、电动机等机器的底座非常沉重，而参与作战任务的战斗机却要抛掉副油箱以减小质量,这是为什么呢?你能解释一下吗?用多媒体播放牛耕地的画面：牛耕地时，牛拉着犁迈进；牛停止拉犁，犁也停止运动边播放边简介，牛拉犁，犁迈进;牛停犁也停.由此看来，必须有力作用在物体上,物体才运动;没有力作用在物体上,物体就不运动两千近年前古希腊科学家亚里士多德就得出了这样的结论，这个结论对的吗?学生讨论,教师借机导入新课推动新课一、抱负实验的魅力让学生运用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究:1.力推物动，力撤物停.2力撤物不断供选用器材：小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺等.学生操作时，教师巡回指引学生完毕如下操作:1桌子上铺毛巾,小车放在毛巾上，推它就动，不推就停；2.将毛巾换成玻璃板,或直接用桌面，把小车在桌面或玻璃板上推一下,它运动一段时间才停下来学生操作结束后，教师可以让一种学生说一下她的操作过程及看到的现象，由此可以得到结论.结论:物体的运动不需要力来维持为了证明这个结论的对的性,再让学生举出某些其她的实例来阐明如:蹬一段时间自行车后停止蹬车,自行车还会滑行一段距离;在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离才停止运动;空中飞行的飞机制动后仍然还会向前滑翔;射出枪蹚的子弹等等既然物体的运动不需要力来维持,刚刚的两个实验为什么会浮现两种现象呢?矛盾出目前哪里呢？下面用小球来做个对比实验.A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合，让小球从斜槽上自由滚下,标出小球在毛巾上滚动的距离；B使斜槽下端直接与桌面吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在桌面上滚动的距离；C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合,让小球从斜槽上同一位置自由滚下,标出小球在玻璃上滚动的距离.三次在斜槽上释放小球的位置相似,通过观测对比实验,让学生分析实验,总结实验:接触面越光滑，小球滚动的距离越远结论：运动小球停下来的因素是受到摩擦力的作用.为了引出伽利略的抱负实验，教师可继续设疑:若接触面光滑无摩擦小球会如何?学生讨论、交流，大胆猜想(充足发挥学生的想象空间,发散思维）在学生讨论交流的基本上，结合实验进一步总结结论：物体的运动不需要力来维持.力撤物停的因素是由于摩擦力若无摩擦力，运动物体会始终运动下去最早发现这一问题的科学家是伽利略,她是如何研究这个问题的呢？（课件展示)用多媒体播放伽利略的抱负实验（边播放边简介)要动态出如下效果:对称斜面,无摩擦小球滚到等高.B减小另一侧斜面倾角,小球从同一位置自由释放要滚到等高，滚动距离渐远.C把另一侧斜面放平,小球要到等高，就会始终滚下去根据这一现象伽利略得出了：运动的物体若不受力，物体将匀速运动下去.为了验证这个理论的对的性，下面通过气垫导轨实验来验证一下:（简介气垫导轨、光电门工作原理)演示1：运用气垫导轨微小摩擦,让滑块在导轨上滑动,运用光电门测出滑块在不同位置的速度.学生记录数据并比较，感受伽利略理论的对的性让学生阅读课本找出:1伽利略的观点.2笛卡儿的补充和完善3.牛顿第一定律.对比三个人的观点,她们都是论述力和运动关系的,谁的更全面？学生回答问题：1.伽利略：物体不受力时，运动的物体始终做匀速直线运动.笛卡儿:物体不受力时，物体将永远保持静止或匀速直线运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动3牛顿:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它变化这种状态.综上所述，牛顿第一定律更全面、更完善.二、牛顿物理学的基石惯性定律为了进一步加深对牛顿第一定律的理解，培养学生理解问题的能力,教师可继续设疑:既然牛顿第一定律更完善，那么它从几种方面论述了力和运动的关系?让学生讨论交流并回答:两个方面：不受力时,物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它变化运动状态在学生回答基本上,进一步总结:力不是维持物体运动状态的因素,力是变化物体运动状态的因素设疑:牛顿第一定律能否用实验来验证？结论:不能,由于不受力作用的物体是不存在的.受力但合力为零可看做不受力.在学生回答的基本上，作出肯定，并指出:牛顿第一定律虽然所描述的是一种抱负化状态，但它却对的揭示了自然规律.三、惯性与质量演示:在小车上竖放一长条木块，让小车在光滑玻璃板上运动,前面固定一种物体，当车被物块挡住时，车上的木块向前倾倒，为什么？引导学生分析：木块随车一起运动,当车被挡住时，车停止运动,木块的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持本来的运动状态，故向前倾倒物体这种保持本来运动状态不变的性质叫惯性.举例阐明:木块立在静止的车上，忽然拉动小车，木块后倾人站在匀速行驶的车厢内竖直向上跳起，仍落回原地.总结:惯性是指物体具有保持本来匀速直线运动状态或静止状态的性质.从牛顿第一定律我们得知,一切物体均有保持它们本来的匀速直线运动或静止状态的性质，因此牛顿第一定律又叫惯性定律.当力迫使它变化这种状态时，它就会有抵御运动状态变化的“本领”.这个“本领”与什么因素有关？请人们通过实例分析.讨论交流：载重货车启动时，由静止到高速得需要较长一段时间；百米冲刺到终点后，体重大的运动员较难停下来通过这样的实例分析,使学生总结出:运动状态变化的难易限度与质量有关结论：惯性大小与质量有关,质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小.1.下列有关惯性的说法中，对的的是（ ）.A人走路时没有惯性,被绊倒时有惯性B百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性,停下时就没有惯性了物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D.物体的惯性与物体的运动状态及受力状况均无关解析:惯性是物体的固有属性,与其内在因素即质量有关,与受力与否及运动状态无关.一切物体均有惯性,质量是物体惯性大小的量度，静止物体的惯性是保持静止,匀速运动的物体的惯性是保持其速度不变当物体在外力作用下运动状态发生变化时，只要其质量不变,其惯性大小不发生变化.答案：D2当你在平直路面上骑自行车时,与否觉得用力不断地蹬，车才会匀速迈进,一旦不用力蹬，车子就会减速，甚至停下呢?这与牛顿第一定律矛盾吗?试解释之解答：对比用力蹬和不用力蹬两种状况,发现不蹬车时，车减速，运动状态变化，这是由于有阻力作用；而蹬车时,虽用力蹬车，但合外力为零,因此可以匀速迈进，仍然符合牛顿第一定律3有一仪器中电路如图所示,其中M是质量较大的一种金属块,两端与弹簧相连接，将仪器固定在一辆汽车上,当汽车启动时，哪只灯亮？当汽车急刹车时，哪只灯亮?为什么?解答:当汽车启动时,汽车的速度变大了,而金属块由于惯性,将保持本来的静止状态,而相对于汽车向后运动,从而使绿灯所在的电路被接通,因此启动时绿灯亮；反之,刹车时,汽车的速度变小了,而金属块由于惯性，将保持本来的速度运动，而相对于汽车向前运动，从而使红灯所在的电路被接通，因此刹车时红灯亮.当汽车匀速行驶时,弹簧将使金属块复位,两灯均不亮.课堂小结通过本节的学习,我们懂得了:1.历史上几位科学家对力和运动关系的见解和研究.2.伽利略得到力和运动关系的研究措施3牛顿第一定律的内容.4惯性及应用惯性知识解决实际问题的措施.布置作业1教材第70页“问题与练习”1、2、题.2阅读科学漫步,思考讨论惯性参照系.牛顿第一定律抱负实验的魅力牛顿物理学的基石惯性定律惯性与质量内容（或定义)亚里士多德的观点2.伽利略的观点笛卡儿的观点一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它变化这种状态为止物体保持本来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性阐明通过学习人类对运动和力关系的结识,体会科学家对人类的奉献和对的思想的来之不易(1)物体不受外力时,运动状态保持静止或匀速直线运动，阐明力不是维持物体运动的因素(2）外力的作用是迫使物体变化本来的运动状态,阐明力是变化物体运动状态的因素（3)一切物体均有保持本来匀速直线运动状态或静止状态的性质,叫做惯性（1)一切物体在任何状态下均有惯性（2）惯性是物体的固有性质（3）物体的惯性只与质量有关课题:比较惯性大小与质量的关系措施:在相似的路面上,穿相似运动鞋的甲、乙两人进行拔河比赛原理：双方与地面间的动摩擦因数相似，则双方与地面间的最大静摩擦力取决于双方给地面的压力，而最大静摩擦力大的一方易获胜结论:质量大的物体惯性大1解答:（1)不能击中目的由于投下的炸弹由于惯性水平方向保持匀速直线运动(）跳起后，水平方向由于惯性始终与地球的速度相似.2解答：刹车停止时，人下部随车停止，而上部身体由于惯性保持本来的运动状态不变，致使向前倾倒而易发生事故.3解答：该同窗的错误在于觉得力是维持物体运动的因素事实上向上抛出的物体是由于惯性继续向上运动的,不需要向上的作用力.解答：地球是一种惯性系，小车相对于地面向右以加速度a做匀加速运动,如图所示，小车内的光滑平台上有一小球相对于地面静止.若选小车为参照系,则小球相对于小车这一非惯性系,是做向左的匀加速直线运动，不是静止,也不是匀速直线运动,即惯性定律在非惯性系中不成立本节课先通过多媒体播放画面引出束缚人类思想近两千年的亚里士多德的观点，通过让学生亲自实验操作，并举例分析结识到她的观点是错误的,引出伽利略的观点,并通过实验来验证它的对的性在此基本上引出牛顿的观点，即牛顿第一定律的内容及惯性的概念.对惯性的理解对学生来说是一种难点，本节课是通过实验来增强学生的感性结识，并通过实例分析让学生理解质量是物体惯性大小的量度，实现从感性结识到理性结识的过渡一、安全带与安全气囊现代汽车的设计十分注重安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置道路交通事故多种多样，其中对车内人员导致伤害的,大多是由于运动中的车辆与其她物体(车辆或障碍物)发生碰撞.从力学观点看，运动的车辆受碰撞忽然停止，但车内人员在惯性的作用下仍以碰撞前的速度向前运动，成果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞,因而导致伤害.设立安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害安全带是20世纪60年代初发明的，通过4近年的发展,目前的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，采用对乘员的肩部和腰部同步实现约束的V形三点式设计系上安全带后,卷收器自动将其收紧，一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚，安全带因乘员身体的前冲而发生剧烈的拉伸，卷收器的自锁功能便立即发挥作用，瞬间卡住安全带，使乘员紧贴座椅，避免第二次碰撞安全气囊是安全带的辅助设施，于190年问世.在车辆发生碰撞的瞬间,控制模块会对碰撞的严重限度立即作出判断,若确认安全带已不能承受，便在100秒内使气囊充气，让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触，减轻伤害最新式的汽车还安装了防侧撞气囊，此后也许在汽车其她位置上也会装上安全气囊.有关机构的记录数据表白,在所有也许致命的车祸中，如果对的使用安全带，可以挽救约45的生命;如果同步使用安全气囊,这一比例将上升到60%二、扬场机分离谷物的道理在谷物的收割和脱粒过程中,小石子、草屑等杂物很容易跟谷粒混在一起此外，谷粒中也有瘪的,为了将它们跟饱满的谷粒分开，可以用扬场机进行分选扬场机的工作过程如图所示，谷粒和杂物被送进喂料斗后落在传送带上，由圆柱形的压辊压紧，使它们随着高速运转的传送带以相称大的初速度抛出去.按质量大小排列,小石子质量最大，饱满谷粒质量次之,瘪谷粒和草屑质量最小.这样,它们在空气的阻力作用下,小石子的反向加速度最小,飞得最远；而瘪谷粒和草屑的反向加速度最大，飞得近来，饱满谷粒的反向加速度居中,在不远不近的地方落下在露天用木锨扬场时,往往使谷物迎风抛出，由于受到空气阻力，也可使谷物跟杂物分离.