牛顿第一定律

牛顿第一定律

一、教材分析

牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士

多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出。与此同

时，它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学

理论的支柱和基石。另外，伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法，教学中要

引导学生领会牛顿第一定律的含义，充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和

推理过程，展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程，通

过教学让学生明确运动和力的关系，提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。

惯性是学生学习运动和力的基础，因其抽象难懂而成为难点。新课标中本节内容

对学生有以下基本要求：1．了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错

误。2．认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。3．知

道速度是描述物体运动状态的物理量。4．理解牛顿第一定律的内容，能够运用

牛顿第一定律解释有关现象。5．知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体

惯性大小的量度。6．运用惯性概念，解释有关实际问题。在发展要求中：1．了

解运动学和动力学研究角度的差异。2．会识别惯性系与非惯性系。

二、学情分析

本节所述内容在初中课本上已涉及到，初中课本中用到的标题是惯性定律，

所以学生已有一定的基础，关键是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。对力

和运动的关系，从日常经验出发，人们往往会产生错误的认识，所以使学生建立

起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点，不是轻而易举的事情。在对

惯性的学习中，这仍是学生难于理解的问题。

三、教学目标

【知识与技能目标】

（1）了解亚里斯多德对力和运动关系的论述及存在的错误

（2）理解牛顿第一定律的内容，能够运用牛顿第一定律解释有关现象

（3）知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度

（4）用惯性概念解释有关实际问题。会识别惯性系和非惯性系

【过程与方法目标】

（1）体会伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。

（2）体会科学探究过程的漫长、艰辛。

【情感、态度、价值观目标】

（1）通过牛顿第一定律的历史史实回顾，增进对科学的兴趣。

（2）培养学生的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神。

四、重点难点

本节的重点是伽利略理想实验和牛顿第一定律，难点是对惯性的理解。

五、教学过程

放一些图片。（人推箱子，刹车，足球运动员）

师：人推静止的箱子，当把箱子推动的时候，扯去力，箱子会静止；这张是足球

运动员踢足球，假如运动员不踢足球，那么足会怎么样？

生：静止。

师：下面一张是火车进站后，关闭发动机，失去动力，最后火车会停止。通过生

活中的例子，我们分析知道物体的运动是和它的受力有关系的。在物理学科

中研究运动与力的关系的理论，我们就称它为动力学。

师：本章牛顿定律主要讲的就是运动与力的关系。而牛顿第一定律是牛顿定律的

基石。首先大家把课本翻到68页，通读一下68页到69页的内容。看看有

哪些物理学家也研究了力与运动的关系，并且他们的方法是什么？

师：同学们阅读完没有？

生：阅读完了。

师：通过前几章的学习，我们知道速度是描述物体运动状态的物理量。如果一个

物体的速度改变，我们就说他的运动状态发生变化。这里的速度包括什么？

生：速度的大小和方向。

师：如果一个物体的运动状态没有改变，这个物体将会保持什么状态？

生：静止状态或匀速直线运动状态。

师：对。现在老师想让这个粉笔盒做匀速直线运动，我是不是要在粉笔盒上面施

加一个力。

生：是。

师：而当我把这个力撤去的时候，这个粉笔盒会怎么样？

生：粉笔盒会停止。

师：所以在生活经验中人们直觉的认为要使一个物体运动，必须推他或者拉他，

没有力的作用，物体就会静止在那里。在两千多年前的一位科学家亚里士多

德，他首先研究了运动与力的关系并通过生活经验总结出了一个结论。通过

刚才的阅读，同学们告诉我这个结论是什么？

生：必须有力作用在物体上，物体才会运动;没有力的作用，物体就要静止在一

个地方。

师：这句话不够精炼，同学们能不能就用一句话总结亚里士多德的观点？

生：力是维持物体运动的原因。

师：很好。亚里士多德的观点就是力是维持物体运动的原因。这种观点持续了近

两千年，直到另一位科学家伽利略的出现。他做了小车从不同高度下滑的实

验,由此他开始怀疑亚里士多德的观点是错误的，接下来我们看伽利略所做

的这个实验。

视频播放中。。。。

师：视频中为什么要从同一高度释放小车？

生：这是为了让小车到达底端的时的速度一样。

师：对，通过观察。我们发现小车在水平面上所滑行的距离不一样，这又是为什

么？

生：因为受到的摩擦力不一样。

师：很好，因为不一样的平面它的粗糙程度不一样，所受到的摩擦力也就不一样。

并且平面越光滑，小车滑行的距离也就越远。而在摩擦力的作用下，小车最

终停止。

师：同学们现在猜想一下，如果小车在光滑的平面上运动，它将会做怎样的运功？

我们假设那个平面是无限长的。

生：将会一直运动下去。

师：很好，我们的猜想是小车将会一直运动下去，不会停止。伽利略由次设计了

如下实验。让小球从一斜面滚下，如果没有摩擦，小球滚到第二个斜面的高

度是怎么样的？

生：跟下落时的高度一样。

师：伽利略也是这么认为的，他接着减小第二个斜面的倾角，小球要滚到同样的

高度，就要运动的远些。继续减小第二个斜面的倾角，小球要达到同一高度

时就会运动的更远。若将第二个斜面的倾角为零，此时小球无法到达同样的

高度，那么小球将会一直运动下去。所以伽利略就得出了这样的结论，运动

的物体如果不受力，他将会一直运动下去，不会停止。伽利略这个实验能否

在现实生活中做成？

生：不能。

师：为什么？

生：因为现实生活中不存在没有摩擦力的物体。

师：对，并且我们也不能把第二个斜面做的无限长。所以我们就把这样的实验叫

做理想实验。理想实验是在实验的基础上，做出合理的推理，忽略事物的次

要矛盾，抓住事物的主要矛盾，从而揭示了事物的本质属性的理想化的思维

方式，而这种思维方式应该是同学们要学习到的。

师：接下来，我们来对比下伽利略和亚里士多德的观点。亚里士多德的观点是力

是维持物体运动的原因，而伽利略认为运动的物体如果不受力，他将会一直

运动下去，不会停止。与伽利略同时代的笛卡尔也研究了这个问题，它的观

点是，除非物体受到力的作用，物体将永远保持静止或匀速直线运动。笛卡

尔在伽利略的基础上，还强调了物体在不受力的情况下物体除了有匀速直线

运动状态，还会有静止状态。并且笛卡儿认为所有的物体都有这种情况，他

应该是一个基本规律。在时隔一代人以后，牛顿对前人的观点进行了总结，

提出了他的看法。这就是牛顿第一定律，牛顿第一定律的内容是什么？

生：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

他改变这种状态。

师：牛顿第一定律包含这两层意思，第一层是一切物体总保持匀速直线运动状态

或静止状态的性质。也就是说所有的事物都具备这样的性质，这个性质是事

物本身的属性，也就是与生俱来的意思。那么我们就把这个性质叫做惯性。

师：第二层意思就是力是改变物体运动的原因。现在我给粉笔盒一个力，它运动

起来了，那当我把这个力撤去之后，粉笔盒的速度是多少？

生：零。

师：为什么粉笔盒的速度会变为零？

生：应为在撤去推理后，粉笔盒此时只受一个摩擦力，所以在摩擦力的作用下，

粉笔盒最终停了下来。

师：对，粉笔盒的合力为不为零？

生：不为零。

师：也就是说在力的作用下，物体的运动状态发生了变化。力是改变物体运动的

原因。

师：接下来我们学习有关惯性的内容，惯性的定义是物体具有保持原来匀速直线

运动状态或静止状态的性质。所以我们又把牛顿第一定律又叫做惯性定律。

大家注意惯性是一切物体固有的属性。一切物体不管是否受力，也不管它是

否运动和怎样运动，都具有惯性。在初中是时候大家已经接触过有关惯性的

知识了，现在能够举出生活中出现惯性的例子。

生：。。。

师：通过生活中的这些例子，我们发现惯性其实就是想让物体继续保持原有运动

状态的一种想法和欲望，但是由于外力的存在迫使物体的运动状态改变了。

并且惯性的大小是表示这种运动状态改变的难易程度。接下来我们来做这样

的实验，老师这里有两个用纸盒包裹住的小球。我需要一名肺活量大的同学，

来吹这两个小球。谁愿意？

生：。。

师：告诉我们，吹着两个小球有什么感觉？

生：左边这个很容易就吹起来了，可是右边这个很难吹动。

师：这是为什么，下面就是揭晓答案的时候了。我们先把纸壳拆开来看看，里面

到底是什么。

生：。。。

师：刚才那位同学说了，左边这个很容易就吹起来了，可是右边这个很难吹动。

这是为什么？

生：因为右边的质量大。

师：很好，两个物体最初都是静止状态，当我们用力吹的时候，两个小球的运动

状态就要改变，可惯性想让他们保持什么状态？

生：静止状态。

1．（师：对，惯性是想阻碍这种运动状态的改变，所以通过刚才的实验我们发现，

质量越轻的物体运动状态越容易改变，而质量越重的物体运动状态越难

改变。是不是就说明惯性和质量有关，并且质量大惯性就大。

生：是的。）

2.(师:对前面我们说了，惯性的大小是表示这种运动状态改变的难易程度，那我

们这里谁的惯性大？

生：铁球的惯性大。

师：对，通过此实验我们就得出惯性的大小和谁有关？

生：和质量有关。并且质量越大，惯性就越大。）

我们又说惯性是想阻碍物体运动状态的改变，所以我们可以认为乒乓球相对于铁

球的惯性要小。而且乒乓球的质量又小于钢球，最后我们通过这个实验发现

惯性和什么有关？