第三章A慣性牛頓第必定律一、教課任務(wù)剖析高中階段所學(xué)習(xí)的慣性和牛頓第必定律，是在初中已學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步深入。學(xué)習(xí)慣性和牛頓第必定律將為后續(xù)的牛頓第二定律，以致整個(gè)力學(xué)的學(xué)習(xí)確立基礎(chǔ)。介紹亞里士多德對(duì)于“力是保持物體運(yùn)動(dòng)的原由”后，經(jīng)過(guò)二個(gè)有關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)亞里士多德的看法是錯(cuò)誤的。經(jīng)過(guò)設(shè)問(wèn)：假如不受力，物體將如何運(yùn)動(dòng)？再經(jīng)過(guò)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀地察看到，因?yàn)橛龅阶枇?，物體在第二個(gè)斜面上達(dá)不到它開(kāi)始下滑時(shí)的初始高度，為學(xué)習(xí)伽利略的推理做鋪墊。用演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M伽利略對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程，并介紹伽利略依據(jù)斜面實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論“保持物體運(yùn)動(dòng)不需要力”。用水平氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)再次證明伽利略推理是正確的。而后介紹笛卡兒對(duì)伽利略結(jié)論的增補(bǔ)，牛頓最后總結(jié)得出牛頓第必定律。指出牛頓第必定律其實(shí)不是真切的實(shí)驗(yàn)定律，而是以靠譜的實(shí)驗(yàn)為依照，突出主要要素，忽視次要要素，用科學(xué)推理的方法歸納出來(lái)的，定律能否正確要經(jīng)過(guò)實(shí)踐來(lái)查驗(yàn)，給學(xué)生以科學(xué)方法的教育。最后讓學(xué)生剖析生活中常有的慣性現(xiàn)象，穩(wěn)固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)使學(xué)生感悟知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的密切聯(lián)系，激發(fā)求知的欲念。二、教課目的1、知識(shí)與能力1）知道牛頓第必定律。2）理解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程。3）理解力和物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。（4）初步學(xué)會(huì)剖析、歸納、推理等科學(xué)思想方法。2．、過(guò)程與方法1）察看慣性現(xiàn)象，感覺(jué)從紛紛的現(xiàn)象中研究事物實(shí)質(zhì)的思想方法。2）在剖析伽利略理想實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，感覺(jué)歸納、推理的科學(xué)研究方法。3、感情態(tài)度價(jià)值觀1）經(jīng)過(guò)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)理想實(shí)驗(yàn)，激發(fā)熱愛(ài)科學(xué)、樂(lè)于研究的興趣。2）經(jīng)過(guò)科學(xué)史的簡(jiǎn)介，領(lǐng)會(huì)披沙揀金的科學(xué)態(tài)度和謹(jǐn)慎的科學(xué)作風(fēng)。三、教課要點(diǎn)與難點(diǎn)要點(diǎn)：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律、慣性。難點(diǎn)：伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；對(duì)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性的正確理解。四、教課資源：1、伽利略斜面實(shí)驗(yàn)：兩塊光滑木板，小球等。2、氣墊導(dǎo)軌、滑塊等。3、慣性實(shí)驗(yàn)：投影儀、小車(chē)、木塊等。五、教課思路本設(shè)計(jì)包含慣性和牛頓第必定律兩部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路：以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)，按人類(lèi)對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)過(guò)程組織教課，要點(diǎn)放在伽利略對(duì)理想斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程，并介紹牛頓第必定律的得出過(guò)程，使學(xué)生在獲取悉識(shí)的過(guò)程中，認(rèn)識(shí)物理學(xué)發(fā)展的歷史，經(jīng)歷人類(lèi)對(duì)規(guī)律的認(rèn)知過(guò)程。本設(shè)計(jì)要突出的要點(diǎn)是：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性。方法是：以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)，依據(jù)牛頓第必定律的得出過(guò)程，聯(lián)合學(xué)生的親自領(lǐng)會(huì)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫(huà)演示對(duì)平時(shí)生活的實(shí)例進(jìn)行剖析，穩(wěn)固對(duì)牛頓第必定律和慣性的認(rèn)識(shí)。本設(shè)計(jì)要打破的難點(diǎn)是：伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；對(duì)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和慣性的正確理解。方法是：?jiǎn)⒌蠈W(xué)生關(guān)注“運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化”的差別，并經(jīng)過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，揭露生活中一些被其表象所掩飾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)（如輕推一個(gè)物體，它就動(dòng)，不再推它時(shí)，它便停止），為理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系做好必需的鋪墊，而后用演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M伽利略對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程，使學(xué)生對(duì)伽利略的推理有認(rèn)可感，以打破伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；在得出牛頓第必定律并定義慣性后，經(jīng)過(guò)對(duì)照牛頓第必定律和慣性的差別和聯(lián)系，以正確理解牛頓第一定律和慣性。本設(shè)計(jì)重申學(xué)生的主動(dòng)參加，重視看法的形成過(guò)程以及陪伴這一過(guò)程的科學(xué)方法的教育，經(jīng)過(guò)實(shí)例使學(xué)生感悟知識(shí)與生活的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)知識(shí)的真切價(jià)值。達(dá)成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時(shí)。七、教課流程1、教課流程圖2、教課流程說(shuō)明活動(dòng)Ⅱ亞里士多情形演示1和設(shè)問(wèn)1演示3德的看法1，讓學(xué)生察看桌面上靜在介紹亞里士多德對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的看法后，演示實(shí)驗(yàn)情形問(wèn)題Ⅰ伽利略的止的小車(chē)，而后輕推小車(chē)，使小車(chē)遲緩運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手一走開(kāi)小車(chē)，小車(chē)幾乎立刻停止運(yùn)動(dòng)。演示1設(shè)問(wèn)2設(shè)問(wèn)1：從方才的實(shí)驗(yàn)看到，當(dāng)小車(chē)在受得手推進(jìn)時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手走開(kāi)后，小車(chē)很快就停下來(lái)，是活否動(dòng)證Ⅰ了然說(shuō)明亞里士多德的看法是正確的？小車(chē)為何會(huì)停下？批評(píng)活動(dòng)Ⅲ由此拉開(kāi)物理學(xué)史上對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)的序幕。剖析推理演示2亞里士多活動(dòng)I演示實(shí)驗(yàn)2演示：用稍大的力快速推一下靜止在桌面上的小車(chē)，當(dāng)手走開(kāi)小車(chē)后，小車(chē)還會(huì)繼續(xù)向前滑動(dòng)一段較長(zhǎng)的距離后才停下。讓學(xué)生經(jīng)過(guò)察看到的現(xiàn)象，得出亞里士多德對(duì)于活動(dòng)Ⅳ“物體運(yùn)動(dòng)需要力保持”的看法是錯(cuò)誤的判斷。演示4問(wèn)題I設(shè)問(wèn)2活動(dòng)Ⅴ慣性與牛頓第經(jīng)過(guò)設(shè)問(wèn)：在上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，力的作用是保持物理本來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仍是改變其運(yùn)定律慣性現(xiàn)象動(dòng)畫(huà)動(dòng)狀態(tài)？假如不受力，物體將如何運(yùn)動(dòng)？活動(dòng)II演示實(shí)驗(yàn)笛卡3——兒伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)演示：讓物體的（補(bǔ)小充球）從第一個(gè)斜面滑下來(lái)，并滑到第二個(gè)斜面，但抵達(dá)不了開(kāi)始下滑時(shí)的高度。活動(dòng)III推理——理想實(shí)驗(yàn)推理過(guò)程：在上述實(shí)驗(yàn)中，假定假如物體不受各樣阻力，則物體在第二個(gè)斜面大將能夠抵達(dá)開(kāi)始下滑時(shí)相同的高度；假如減小第二個(gè)斜面的傾角并重復(fù)實(shí)驗(yàn)，物體在第二個(gè)斜面上達(dá)到相同的高度的過(guò)程中，在第二個(gè)斜面上滑行的距離將變長(zhǎng)；假如將第二個(gè)斜面水平擱置，因?yàn)橛谰靡策_(dá)不到開(kāi)始下滑的高度，物體在水平面大將永久不斷地勻速運(yùn)動(dòng)。伽利略依據(jù)這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，得出“物體運(yùn)動(dòng)不需要力保持”的結(jié)論。應(yīng)該說(shuō)明：理想實(shí)驗(yàn)是以靠譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，突出主要要素，忽視次要要素，通過(guò)抽象思想深刻揭露自然規(guī)律。理想實(shí)驗(yàn)其實(shí)不是一個(gè)真切的實(shí)驗(yàn)。理想實(shí)驗(yàn)不行能用真切的實(shí)驗(yàn)來(lái)直接考證，只好在實(shí)驗(yàn)條件不斷迫近理想狀況時(shí)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不斷向理想狀況迫近?；顒?dòng)IV演示實(shí)驗(yàn)4——用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌的作用目的就是減小滑塊的摩擦力，使實(shí)驗(yàn)靠近理想狀況。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿炜吹?，在水平狀況下，阻力越小，滑塊勻速滑行的距離也越長(zhǎng)，相同可經(jīng)過(guò)推理獲取“物體運(yùn)動(dòng)不需要力保持”的結(jié)論。活動(dòng)V包含動(dòng)畫(huà)、演示實(shí)驗(yàn)6和演示實(shí)驗(yàn)7動(dòng)畫(huà)：經(jīng)過(guò)平時(shí)生活的實(shí)例進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示，并依據(jù)學(xué)生的親自領(lǐng)會(huì)，加深對(duì)慣性的理解。演示實(shí)驗(yàn)5：經(jīng)過(guò)平時(shí)生活的實(shí)例進(jìn)行模擬，并依據(jù)學(xué)生的親自領(lǐng)會(huì)，加深對(duì)慣性的理解。演示動(dòng)畫(huà)7：經(jīng)過(guò)平時(shí)生活的實(shí)例進(jìn)行模擬，并依據(jù)學(xué)生的親自領(lǐng)會(huì)，加深對(duì)慣性的理解。3、教課主要環(huán)節(jié)本節(jié)課能夠分為四個(gè)教課環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)創(chuàng)建情形引人課題，介紹對(duì)亞里士多德對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。第二環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的研究過(guò)程，初步認(rèn)識(shí)對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系認(rèn)識(shí)。第三環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)牛頓在古人研究的基礎(chǔ)上，聯(lián)合自己的研究，提出牛頓第必定律。第四環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)例的演示和議論，穩(wěn)固對(duì)慣性、慣性現(xiàn)象和牛頓第必定律的認(rèn)識(shí)。上述四個(gè)教課環(huán)節(jié)中，第二、三教課環(huán)節(jié)是本節(jié)課教課的要點(diǎn)。七、教課設(shè)計(jì)示例（教課實(shí)錄節(jié)選）（一）情形引入1、提出問(wèn)題在講臺(tái)上放一輛小車(chē)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，如何才能讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)起來(lái)呢？生：要使勁去推它。師：從這個(gè)例子獲?。何矬w要運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)它施加力的作用，那么力和運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系如何呢？本節(jié)課我們就來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。2、導(dǎo)入新課實(shí)驗(yàn)引入：批評(píng)亞里士多德的看法【演示實(shí)驗(yàn)1】在桌面上輕推小車(chē)，使小車(chē)從靜止開(kāi)始遲緩運(yùn)動(dòng)，撤掉推力,小車(chē)很快停下。剖析：平時(shí)生活中也有很多近似的現(xiàn)象，（如推木箱、桌子等）。這些現(xiàn)象從表面上看,“一定有力作用在物體上,才能使物體持續(xù)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力的作用，物體就會(huì)停下來(lái)。仿佛小車(chē)的運(yùn)動(dòng)需要推力去保持。于是，古希臘哲學(xué)家亞里士多德就依據(jù)這些現(xiàn)象總結(jié)出“物體的運(yùn)動(dòng)需要力去保持”。這類(lèi)看法在歷史上曾被沿用兩千多年，可是這類(lèi)看法能否正確呢？【演示實(shí)驗(yàn)2】在桌面上輕推一下小車(chē)，小車(chē)從靜止向前運(yùn)動(dòng)，一段距離后停止。剖析：推力撤掉，小車(chē)還要向前運(yùn)動(dòng)，與亞里士多德的看法不符。剖析：小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀況是，由靜止→運(yùn)動(dòng)→靜止。兩個(gè)過(guò)程中能否都有力存在？生：推的時(shí)候在水平方向小車(chē)受推力和摩擦力，撤去推力后只受摩擦力的作用。師：小車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后，變成靜止的原由是什么呢？生：遇到桌面的摩擦阻力作用?！窘Y(jié)論】“物體的運(yùn)動(dòng)需要力去保持”是錯(cuò)誤的！【思慮】在上述兩個(gè)過(guò)程中力的作用是保持本來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仍是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？（二）規(guī)律總結(jié)1、伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)（用實(shí)物投影儀）（1）讓小球從一個(gè)斜面從靜止?jié)L下來(lái)，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，但不可以抵達(dá)相同的高度。2）設(shè)想假如沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸蠞q到本來(lái)的高度。3）假如減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面大將會(huì)抵達(dá)本來(lái)的高度，但要經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)的行程。4）持續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，使它最后成為水平面，小球就再也達(dá)不到本來(lái)的高度，而沿水平面以恒定速度持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。5）學(xué)生總結(jié)伽利略的研究方法：以靠譜的事實(shí)為依照，抓住主要要素，忽視次要因素，解說(shuō)自然規(guī)律。【伽利略的看法】在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體因此會(huì)停下來(lái)，是因?yàn)橛龅侥Σ磷枇Φ木売伞＃?）用氣墊導(dǎo)軌近似地考證上述結(jié)論：把滑塊放在一個(gè)氣墊導(dǎo)軌上，使滑塊和導(dǎo)軌之間形成氣層，物體沿這個(gè)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到的阻力很小，推進(jìn)一下物體，能夠看到物體沿氣墊導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)很靠近勻速直線運(yùn)動(dòng)?！镜峡▋旱脑鲅a(bǔ)】假如沒(méi)有其余原由，運(yùn)動(dòng)的物體將持續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng),既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離本來(lái)的方向。2．牛頓第必定律伽利略和笛卡爾對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)做了正確的描繪，可是沒(méi)有指明原由是什么，牛頓在古人研究的基礎(chǔ)上，聯(lián)合自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力學(xué)知識(shí)，提出了牛頓第必定律：【牛頓第必定律】全部物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這類(lèi)狀態(tài)為止。物體的這類(lèi)保持本來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性，因此牛頓第一又叫慣性定律?！緫T性定律和慣性的差別和聯(lián)系】1）慣性定律是物體不受外力作用時(shí)所遵照的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2）慣性是物體的固有屬性，全部物體都有慣性，無(wú)論物體運(yùn)動(dòng)與否、受力與否，都擁有慣性，且慣性只和質(zhì)量有關(guān)?！菊f(shuō)明】（1）物體不受外力時(shí)的狀態(tài)是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，說(shuō)明力不是保持物體運(yùn)動(dòng)的原由。2）外力的作用是迫使物體改變其運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明力是使物體運(yùn)動(dòng)速度改變的原由。3）不受外力作用的物體是不存在的。不受外力作用→受外力作用，但合外力為零3、慣性（實(shí)驗(yàn)）【演示動(dòng)畫(huà)5】火車(chē)在長(zhǎng)直軌道上勻速行駛,坐在門(mén)窗密閉的車(chē)廂內(nèi)的一人將手中的鑰匙相對(duì)車(chē)豎直上拋,鑰匙將落在（）A．手的后方。B．手的前面。C．落在手中。D．沒(méi)法確立。生：鑰匙將落在手中，因?yàn)閽伋銮拌€匙隨車(chē)一同運(yùn)動(dòng)，拋出后鑰匙因?yàn)閼T性持續(xù)保持向前的勻速直線狀態(tài)，因此會(huì)落下手中?！狙菔緦?shí)驗(yàn)6】（用實(shí)物投影儀）拿一個(gè)小紙條放在桌邊上，在紙條上壓一個(gè)立著放的木塊，將紙條快速抽出，木塊不倒。（學(xué)生操作）師：請(qǐng)大家解說(shuō)當(dāng)紙條抽出時(shí)，木塊為何不倒？生：木塊是靜止的，當(dāng)紙條快速抽出時(shí)，因?yàn)槟緣K有慣性，還要保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此木塊不倒?！狙菔緦?shí)驗(yàn)7】剎車(chē)時(shí)的慣性現(xiàn)象1）汽車(chē)忽然開(kāi)動(dòng)的時(shí)候，乘客會(huì)向后傾倒，為何？模擬演示：（用實(shí)物投影儀）在小車(chē)上立一個(gè)木塊，小車(chē)忽然啟動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？生：?jiǎn)?dòng)前木塊和小車(chē)一同保持靜止。啟動(dòng)時(shí)，木塊底部和小車(chē)都開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，可是因?yàn)橛袘T性，木塊上部還要保持靜止，因此木塊向后傾倒。這個(gè)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了汽車(chē)忽然開(kāi)動(dòng)時(shí)乘客向后倒這一廣泛現(xiàn)象。2）汽車(chē)忽然停止的時(shí)候，乘客會(huì)向前傾倒，為何？模擬演示：（用實(shí)物投影儀）在小車(chē)上立一個(gè)木塊，使小車(chē)和木塊一同運(yùn)動(dòng)，小車(chē)忽然