高二物理4.1《牛頓第一定律》教案(新人教版必修1)
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111 4.1 牛頓第一定律 一、 教材分析 牛頓第一定律揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,是牛頓物理學(xué)的基石,力學(xué)的第一原理,它破除了長(zhǎng)達(dá)兩千年以來(lái)亞里士多德的錯(cuò)誤,改變了人類的自然觀和世界觀,本身還包含著力、慣性和參考系的科學(xué)概念,是物理學(xué)理論的支柱和基石.在教學(xué)中,不能把它看作牛頓第二定律的特殊情況,它意在引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展.本節(jié)課采用的理想實(shí)驗(yàn)法,在物理研究中具有十分重要的地位和作用. 本課程的教學(xué)設(shè)計(jì),主要是讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和利用貼近學(xué)生生活的實(shí)例,達(dá)到突破重難點(diǎn)的目的. 二、 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 1.理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,知道物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持. 2.理解牛頓第一定律,知道它是邏輯推理的結(jié)果,不受力的物體是不存在的. 3.理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度. 過程與方法 培養(yǎng)分析問題的能力,要能透過現(xiàn)象了解事物的本質(zhì),不能不加研究、分析而只憑經(jīng)驗(yàn),對(duì)物理問題決不能主觀臆斷.正確地認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.培養(yǎng)科學(xué)研究問題的態(tài)度. 2.利用生活中的例子來(lái)認(rèn)識(shí)慣性與質(zhì)量的關(guān)系.鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言,并學(xué)以致用. 三、 教學(xué)重點(diǎn) 1.理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系. 2.理解牛頓第一定律,知識(shí)慣性與質(zhì)量的關(guān)系. 四、 教學(xué)難點(diǎn) 慣性與質(zhì)量的關(guān)系. 五、 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 常識(shí)導(dǎo)入 1.我國(guó)公安交通部門規(guī)定,從1993年7月1日起,在各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機(jī))必須系好安全帶,為什么? 2.常見的柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)等機(jī)器的底座非常沉重,而參加作戰(zhàn)任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)卻要拋掉副油箱以減小質(zhì)量,這是為什么呢?你能解釋一下嗎? 情景導(dǎo)入 用多媒體播放牛耕地的畫面:牛耕地時(shí),牛拉著犁前進(jìn);牛停止拉犁,犁也停止運(yùn)動(dòng).邊播放邊介紹,牛拉犁,犁前進(jìn);牛停犁也停.由此看來(lái),必須有力作用在物體上,物體才運(yùn)動(dòng);沒有力作用在物體上,物體就不運(yùn)動(dòng)——兩千多年前古希臘科學(xué)家亞里士多德就得出了這樣的結(jié)論,這個(gè)結(jié)論正確嗎? 學(xué)生討論,教師借機(jī)導(dǎo)入新課. 推進(jìn)新課 一、理想實(shí)驗(yàn)的魅力 自主探究 讓學(xué)生利用桌子上的器材,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),分別研究: 1.力推物動(dòng),力撤物停. 2.力撤物不停. 供選用器材:小車、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺等. 學(xué)生操作時(shí),教師巡回指導(dǎo)學(xué)生完成以下操作: 1.桌子上鋪毛巾,小車放在毛巾上,推它就動(dòng),不推就停; 2.將毛巾?yè)Q成玻璃板,或直接用桌面,把小車在桌面或玻璃板上推一下,它運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間才停下來(lái). 學(xué)生操作結(jié)束后,教師可以讓一個(gè)學(xué)生說(shuō)一下他的操作過程及看到的現(xiàn)象,由此可以得到結(jié)論. 結(jié)論:物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持. 為了證明這個(gè)結(jié)論的正確性,再讓學(xué)生舉出一些其他的實(shí)例來(lái)說(shuō)明.如:蹬一段時(shí)間自行車后停止蹬車,自行車還會(huì)滑行一段距離;在冰面上踢出去的冰塊要運(yùn)動(dòng)一段距離才停止運(yùn)動(dòng);空中飛行的飛機(jī)制動(dòng)后仍然還會(huì)向前滑翔;射出槍蹚的子彈等等. 既然物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持,剛才的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)出現(xiàn)兩種現(xiàn)象呢?矛盾出現(xiàn)在哪里呢?下面用小球來(lái)做個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn). 實(shí)驗(yàn)探究 圖4-1-1 A.使斜槽下端與桌子上鋪好的毛巾吻合,讓小球從斜槽上自由滾下,標(biāo)出小球在毛巾上滾動(dòng)的距離; B.使斜槽下端直接與桌面吻合,讓小球從斜槽上同一位置自由滾下,標(biāo)出小球在桌面上滾動(dòng)的距離; C.使斜槽下端與桌面上的玻璃吻合,讓小球從斜槽上同一位置自由滾下,標(biāo)出小球在玻璃上滾動(dòng)的距離. 通過觀察對(duì)比實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn),總結(jié)實(shí)驗(yàn): 接觸面越光滑,小球滾動(dòng)的距離越遠(yuǎn). 結(jié)論:運(yùn)動(dòng)小球停下來(lái)的原因是受到摩擦力的作用. 為了引出伽利略的理想實(shí)驗(yàn),教師可繼續(xù)設(shè)疑:若接觸面光滑無(wú)摩擦小球會(huì)怎樣? 學(xué)生討論、交流,大膽猜想.(充分發(fā)揮學(xué)生的想象空間,發(fā)散思維) 在學(xué)生討論交流的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步總結(jié). 結(jié)論:物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持.力撤物停的原因是因?yàn)槟Σ亮?若無(wú)摩擦力,運(yùn)動(dòng)物體會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去.最早發(fā)現(xiàn)這一問題的科學(xué)家是伽利略,他是怎樣研究這個(gè)問題的呢? (課件展示)用多媒體播放伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(邊播放邊介紹)要?jiǎng)討B(tài)出以下效果: 圖4-1-2 A.對(duì)稱斜面,無(wú)摩擦小球滾到等高. B.減小另一側(cè)斜面傾角,小球從同一位置自由釋放要滾到等高,滾動(dòng)距離越遠(yuǎn). C.把另一側(cè)斜面放平,小球要到等高,就會(huì)一直滾下去. 根據(jù)這一現(xiàn)象伽利略得出了:運(yùn)動(dòng)的物體若不受力,物體將勻速運(yùn)動(dòng)下去. 為了驗(yàn)證這個(gè)理論的正確性,下面通過氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下: (介紹氣墊導(dǎo)軌、光電門工作原理) 演示1:利用氣墊導(dǎo)軌消除摩擦,讓滑塊在導(dǎo)軌上滑動(dòng),利用光電門測(cè)出滑塊在不同位置的速度. 學(xué)生記錄數(shù)據(jù)并比較,感受伽利略理論的正確性. 讓學(xué)生閱讀課本找出: 1.伽利略的觀點(diǎn). 2.笛卡兒的補(bǔ)充和完善. 3.牛頓第一定律. 對(duì)比三個(gè)人的觀點(diǎn),他們都是敘述力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的,誰(shuí)的更全面? 學(xué)生回答問題: 1.伽利略:物體不受力時(shí),運(yùn)動(dòng)的物體一直做勻速直線運(yùn)動(dòng). 2.笛卡兒:物體不受力時(shí),物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài),永遠(yuǎn)不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng),而只保持在直線上運(yùn)動(dòng). 3.牛頓:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài). 綜上所述,牛頓第一定律更全面、更完善. 二、牛頓物理學(xué)的基石——慣性定律 為了進(jìn)一步加深對(duì)牛頓第一定律的理解,培養(yǎng)學(xué)生理解問題的能力,教師可繼續(xù)設(shè)疑:既然牛頓第一定律更完善,那么它從幾個(gè)方面闡述了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系? 讓學(xué)生討論交流并回答: 兩個(gè)方面:不受力時(shí),物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài);受力時(shí),力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 在學(xué)生回答基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié): 力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因. 設(shè)疑:牛頓第一定律能否用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證? 結(jié)論:不能,因?yàn)椴皇芰ψ饔玫奈矬w是不存在的. 受力但合力為零可看作不受力.在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,作出肯定,并指出:牛頓第一定律雖然所描述的是一種理想化狀態(tài),但它卻正確揭示了自然規(guī)律. 三、慣性與質(zhì)量 演示2:在小車上豎放一長(zhǎng)條木塊,讓小車在光滑玻璃板上運(yùn)動(dòng),前面固定一個(gè)物體, 當(dāng)車被物塊擋住時(shí),車上的木塊向前傾倒,為什么? 圖4-1-3 引導(dǎo)學(xué)生分析:木塊隨車一起運(yùn)動(dòng),當(dāng)車被擋住時(shí),車停止運(yùn)動(dòng),木塊的下半部分受到車的摩擦作用也隨車停止運(yùn)動(dòng),而上半部分由于要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故向前傾倒.物體這種保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性. 舉例說(shuō)明:①木塊立在靜止的車上,忽然拉動(dòng)小車,木塊后傾. ②人站在勻速行駛的車廂內(nèi)豎直向上跳起,仍落回原地. 總結(jié):慣性是指物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì). 從牛頓第一定律我們得知,一切物體都有保持它們?cè)瓉?lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),所以牛頓第一定律又叫慣性定律.當(dāng)力迫使它改變這種狀態(tài)時(shí),它就會(huì)有抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的“本領(lǐng)”.這個(gè)“本領(lǐng)”與什么因素有關(guān)?請(qǐng)大家通過實(shí)例分析. 討論交流:載重貨車啟動(dòng)時(shí),由靜止到高速得需要較長(zhǎng)一段時(shí)間;百米沖刺到終點(diǎn)后,體重大的運(yùn)動(dòng)員較難停下來(lái). 通過這樣的實(shí)例分析,使學(xué)生總結(jié)出:運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的難易程度與質(zhì)量有關(guān). 結(jié)論:慣性大小與質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量大的物體慣性大;質(zhì)量小的物體慣性小. 六、 課堂小結(jié) 通過本節(jié)的學(xué)習(xí),我們知道了: 1.歷史上幾位科學(xué)家對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的看法和研究. 2.伽利略得到力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的研究方法. 3.牛頓第一定律的內(nèi)容. 4.慣性及應(yīng)用慣性知識(shí)解決實(shí)際問題的方法. 111- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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