牛顿第一定律

马 杏

（山西省怀仁县第一中学 038300）

牛顿第一定律

马 杏

（山西省怀仁县第一中学 038300）

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。

1、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。许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。

2、教学目标

1．知识、技能目标：

（1）理解牛顿第一定律的内容及意义。

（2）理解惯性，知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象，会解释日常生活中的惯性现象。

2．能力、方法目标：培养学生严谨的逻辑推理能力；通过对大量实例的分析，培养学生归纳、综合能力。善于思考、善于总结，把物理与实际生活紧密结合。

3．情感、态度目标：让学生知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。

3、重点难点

本节的重点是伽利略理想实验，难点是对惯性的理解。

4、教学策略与手段

探究式教学，按物理史实为线索展示物理规律的形成。

5、课前准备

自制理想斜面实验器（用有很小凹槽的柔软铝塑板作为轨道）、气垫导轨。

6、教学过程

1．创设情景、新课引入

（1）引导学生看两张来自生活的图片（多媒体投影）：

①警察叫司机系安全带，为什么？

②亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河，他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢？

（2）演示一个惯性现象的小实验：用棒敲打叠放的象棋子。

通过生活中的一些现象引起学生探求物理知识的兴趣，同时为惯性的学习打下伏笔。

2．历史回顾

首先让同学看一个实验：用手推车，车前进，停止用力，车停止。

设问：生活中还有哪些类似此类的现象？（由学生思考后回答）

学生答：可能有如静止的自行车用力踩脚踏板才开始运动，如没有对车继续用力，它最终会停下来。静止的秋千用力时，它会摆动起来。停止用力时，它会最终停下来，等等。

3．定律的学习、理解

在伽俐略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后，由牛顿总结成整个牛顿力学的一条基本定律。

牛顿第一定律（惯性定律）：一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有力迫使它改变这种状态——物理学的基石。

投影介绍牛顿——“经典力学之父”的成就，指出牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础。

对定律的理解指出：

①物体运动不需要力。(不受力时，运动会一直运动下来，静止的一直静止)

②力是改变物体运动状态的原因。

清代是词学集大成的年代，“阳羡派”陈维崧的“选词所以存词，其即所以存经存史”体现了诗词同等观。学者吴衡照从苏词的雅正出发来称赞东坡，“苏辛并称，辛之于苏，亦犹诗中山谷之视东坡也。东坡之大，与白石之高，殆不可学而至”［6］2648。

思考与讨论：从牛顿第一定律我们得知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”。但是这种“本领”的大小是不一样的。

物体抵抗运动状态变化的“本领”，与什么因素有关？请大家通过实例进行分析。

由学生分组讨论，收集各组的实例和观点，老师对此进行总结并对错误的认识进行引导和纠正。指出：把物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。在此基础上，再提以下设问：

设问一：是不是说只有匀速直线运动或静止的物体才有惯性呢？变速的物体有没有惯性？

设问二：液体、气体有没有惯性？

(留一定的时间给学生自由思考)

由现象得出：惯性是物体固有的属性，与物体的运动状态无关，物体的质量是物体惯性的量度。

通过下面的问题来巩固和理解牛顿第一定律（由学生分析并回答）

问题：被踢出的冰块，在摩擦力可以忽略的冰面上匀速滑动，冰块受不受向前的作用力？

4．定律的应用

通过视频展示：铁锹扬沙（设问：为什么沙可以被扬出？由学生回答）

实验演示车运动碰到障碍物后停止，车上物体反倒（要求解析车停后，车上物体反倒的原因）

提问：你能举出生活中还有哪些与惯性有关的现象？

在学生举出一些惯性的实例后，看两段视频材料：

人在车上抛球，最后落回地面（可结合此理解为什么地球在自转，人起跳后还能落回原地）

汽车实验厂里的汽车启动和刹车的过程，以及为什么要系安全带的必要性（呼应新课引入“司机为什么要系安全带”）

最后，在爱因斯坦的一句话中结束这节课：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。（强调这节课中理想实验的科学思想方法的重要性。）