馬 杏

（山西省懷仁縣第一中學 038300）

牛頓第一定律

馬 杏

（山西省懷仁縣第一中學 038300）

牛頓第一定律是牛頓定律的基石，正是因為它破除了長達近兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導致牛頓第二定律得出。與此同時，它本身還包含著力、慣性、和參考系這些極富成果的科學概念，成為物理學理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過程蘊涵了重要的科學方法，教學中要引導學生領會牛頓第一定律的含義，充分說明伽利略“理想實驗”的實驗基礎和推理過程，展示了伽利略斜面理想實驗的猜想依據(jù)、推斷結(jié)果這一思維過程，通過教學讓學生明確運動和力的關系，提升對力、慣性、質(zhì)量等基本概念的理解。慣性是學生學習運動和力的基礎，因其抽象難懂而成為難點。新課標中本節(jié)內(nèi)容對學生有以下基本要求：1．了解亞里士多德對力和運動關系的論述及存在的錯誤。2．認識伽利略研究運動和力關系的思想方法，了解理想實驗的作用。3．知道速度是描述物體運動狀態(tài)的物理量。4．理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運用牛頓第一定律解釋有關現(xiàn)象。5．知道慣性是物體的固有屬性，知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。6．運用慣性概念，解釋有關實際問題。在發(fā)展要求中：1．了解運動學和動力學研究角度的差異。2．會識別慣性系與非慣性系。

1、學情分析

本節(jié)所述內(nèi)容在初中課本上已涉及到，初中課本中用到的標題是慣性定律，所以學生已有一定的基礎，關鍵是如何讓學生加深對牛頓第一定律的理解。對力和運動的關系，從日常經(jīng)驗出發(fā)，人們往往會產(chǎn)生錯誤的認識，所以使學生建立起運動改變的原因在于物體間的相互作用力的觀點，不是輕而易舉的事情。在對慣性的學習中，這仍是學生難于理解的問題。許多學生把物體具有保持勻速直線運動和靜止狀態(tài)的性質(zhì)與物體在這種狀態(tài)下的特點混為一談。

2、教學目標

1．知識、技能目標：

（1）理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。

（2）理解慣性，知道日常生活中由于慣性而產(chǎn)生的簡單現(xiàn)象，會解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象。

2．能力、方法目標：培養(yǎng)學生嚴謹?shù)倪壿嬐评砟芰?；通過對大量實例的分析，培養(yǎng)學生歸納、綜合能力。善于思考、善于總結(jié)，把物理與實際生活緊密結(jié)合。

3．情感、態(tài)度目標：讓學生知道科學研究過程的艱難，領悟?qū)嶒灱油评淼目茖W研究方法。

3、重點難點

本節(jié)的重點是伽利略理想實驗，難點是對慣性的理解。

4、教學策略與手段

探究式教學，按物理史實為線索展示物理規(guī)律的形成。

5、課前準備

自制理想斜面實驗器（用有很小凹槽的柔軟鋁塑板作為軌道）、氣墊導軌。

6、教學過程

1．創(chuàng)設情景、新課引入

（1）引導學生看兩張來自生活的圖片（多媒體投影）：

①警察叫司機系安全帶，為什么？

②亞洲飛人柯受良駕車飛越黃河，他憑什么有這種膽識去飛越氣勢磅礴的黃河呢？

（2）演示一個慣性現(xiàn)象的小實驗：用棒敲打疊放的象棋子。

通過生活中的一些現(xiàn)象引起學生探求物理知識的興趣，同時為慣性的學習打下伏筆。

2．歷史回顧

首先讓同學看一個實驗：用手推車，車前進，停止用力，車停止。

設問：生活中還有哪些類似此類的現(xiàn)象？（由學生思考后回答）

學生答：可能有如靜止的自行車用力踩腳踏板才開始運動，如沒有對車繼續(xù)用力，它最終會停下來。靜止的秋千用力時，它會擺動起來。停止用力時，它會最終停下來，等等。

3．定律的學習、理解

在伽俐略和笛卡兒的正確結(jié)論隔了一代人后，由牛頓總結(jié)成整個牛頓力學的一條基本定律。

牛頓第一定律（慣性定律）：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜上狀態(tài)，直到有力迫使它改變這種狀態(tài)——物理學的基石。

投影介紹牛頓——“經(jīng)典力學之父”的成就，指出牛頓第一定律是牛頓力學系統(tǒng)中的基礎。

對定律的理解指出：

①物體運動不需要力。(不受力時，運動會一直運動下來，靜止的一直靜止)

②力是改變物體運動狀態(tài)的原因。

清代是詞學集大成的年代，“陽羨派”陳維崧的“選詞所以存詞，其即所以存經(jīng)存史”體現(xiàn)了詩詞同等觀。學者吳衡照從蘇詞的雅正出發(fā)來稱贊東坡，“蘇辛并稱，辛之于蘇，亦猶詩中山谷之視東坡也。東坡之大，與白石之高，殆不可學而至”［6］2648。

思考與討論：從牛頓第一定律我們得知，物體都要保持它們原來的勻速直線運動或靜止的狀態(tài)，或者說，它們都具有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領”。但是這種“本領”的大小是不一樣的。

物體抵抗運動狀態(tài)變化的“本領”，與什么因素有關？請大家通過實例進行分析。

由學生分組討論，收集各組的實例和觀點，老師對此進行總結(jié)并對錯誤的認識進行引導和糾正。指出：把物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性。在此基礎上，再提以下設問：

設問一：是不是說只有勻速直線運動或靜止的物體才有慣性呢？變速的物體有沒有慣性？

設問二：液體、氣體有沒有慣性？

(留一定的時間給學生自由思考)

由現(xiàn)象得出：慣性是物體固有的屬性，與物體的運動狀態(tài)無關，物體的質(zhì)量是物體慣性的量度。

通過下面的問題來鞏固和理解牛頓第一定律（由學生分析并回答）

問題：被踢出的冰塊，在摩擦力可以忽略的冰面上勻速滑動，冰塊受不受向前的作用力？

4．定律的應用

通過視頻展示：鐵鍬揚沙（設問：為什么沙可以被揚出？由學生回答）

實驗演示車運動碰到障礙物后停止，車上物體反倒（要求解析車停后，車上物體反倒的原因）

提問：你能舉出生活中還有哪些與慣性有關的現(xiàn)象？

在學生舉出一些慣性的實例后，看兩段視頻材料：

人在車上拋球，最后落回地面（可結(jié)合此理解為什么地球在自轉(zhuǎn)，人起跳后還能落回原地）

汽車實驗廠里的汽車啟動和剎車的過程，以及為什么要系安全帶的必要性（呼應新課引入“司機為什么要系安全帶”）

最后，在愛因斯坦的一句話中結(jié)束這節(jié)課：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。（強調(diào)這節(jié)課中理想實驗的科學思想方法的重要性。）