牛頓第一定律 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

§4.1牛頓第一定律教學(xué)目標(biāo):1.通過材料分析的途徑了解牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。2.了解伽利略關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)及其理想實(shí)驗(yàn)的探索過程，領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)加推理的科學(xué)研究方法，培訓(xùn)學(xué)生科學(xué)推理和想象能力。3.能準(zhǔn)確敘述牛頓第一定律的內(nèi)容，理解該定律所揭示的力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。4.能通過實(shí)例說明質(zhì)量是物體慣性大學(xué)的量度?！榜R力既竭,辀猶能一取焉”----戰(zhàn)國(guó)時(shí)期《考工記》“力，刑之所以奮也?！?---春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期《墨經(jīng)》（Aristotle公元前384-公元前322）亞里士多德伽利略（GalileoGalilei1564-1642）笛卡爾（ReneDescartes1596-1650）（IsaacNewton1642-1727）牛頓思考：1.物體運(yùn)動(dòng)的原因是什么呢？2.物體的運(yùn)動(dòng)和物體受到的力之間有什么關(guān)系呢？閱讀材料：材料一：1.亞里士多德集中古代知識(shí)于一身，在他死后幾百年中，沒有一個(gè)人像他那樣對(duì)知識(shí)有過系統(tǒng)考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全書，他的思想曾經(jīng)統(tǒng)治過全歐洲，幾乎改變了全西方的哲學(xué)家。恩格斯稱他為“最博學(xué)的人”?！断ＥD史》2.亞里士多德認(rèn)為，要探討運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)者的關(guān)系這個(gè)問題，首先必須肯定一個(gè)前提︰“一切被運(yùn)動(dòng)的事物都必然是被某物所運(yùn)動(dòng)的”。即要么被自身內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)本原所運(yùn)動(dòng)，要么被外面的某個(gè)他物所運(yùn)動(dòng)?！凹热凰羞\(yùn)動(dòng)的東西都必然被某物所運(yùn)動(dòng)，那么，假如某物被另一運(yùn)動(dòng)著的東西在某一地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)著，而這個(gè)運(yùn)動(dòng)著的東西又被另一個(gè)別的運(yùn)動(dòng)著的東西運(yùn)動(dòng)著，如此等等就可以不斷地追溯到無限”?！段锢韺W(xué)》3.亞里士多德批判了前人的經(jīng)驗(yàn)性的定義法，開發(fā)了一種系統(tǒng)的、復(fù)雜的科學(xué)探究方法，包括方法論和實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，第一次在科學(xué)的意義上建立了西方范疇學(xué)上的定義方法?！鳛槲鞣竭壿媽W(xué)的奠基人，采取了邏輯的方法對(duì)問題進(jìn)行客觀的科學(xué)分析，通過歸納、概括、分類、推理等方法得出嚴(yán)密的結(jié)論，與傳統(tǒng)的直觀感悟方式截然不同?！段鞣轿恼撌贰匪伎迹?.該怎么理解亞里士多德關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的表述？2.該怎么評(píng)價(jià)這個(gè)結(jié)論？

一、歷史的回顧

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亞里士多德一.歷史的回顧古希臘亞里士多德Aristotle,前384-前322研究方法：“觀察+推理”

必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用，物體就要靜止。材料二：1.伽利略1564年出生于意大利比薩城中一個(gè)沒落的貴族家庭。1583年，伽利略在比薩教堂里，無意中發(fā)現(xiàn)懸燈的擺動(dòng)很有規(guī)律，無論怎么改變擺動(dòng)角度，懸燈在晃動(dòng)過程中左右兩邊上升的高度都是一樣的。于是，他用線懸銅球做模擬（單擺）實(shí)驗(yàn)，確證了微小擺動(dòng)的等時(shí)性?！顿だ詡鳌?.伽利略通過科學(xué)推理，認(rèn)為：如果一切接觸面都是光滑的，一個(gè)鋼珠從斜面的某一高度靜止?jié)L下，由于只受重力，沒有阻力產(chǎn)生能量損耗，那么它必定到達(dá)另一斜面的同一高度，如果把斜面放平緩一些，也會(huì)出現(xiàn)同樣的情況。如果斜面變成水平面，則鋼珠找不到同樣的高度而會(huì)一直保持一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去?！顿だ詡鳌?.愛因斯坦高度評(píng)價(jià)伽利略的功績(jī)：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及所用的實(shí)驗(yàn)推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，他標(biāo)志著物理學(xué)的開端?！薄顿だ詡鳌匪伎迹?.伽利略“若沒有摩擦阻礙，小鋼球會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”的思想是怎樣產(chǎn)生的？2.分析和總結(jié)理伽利略理想實(shí)驗(yàn)的探究過程。3.伽利略是怎樣描述力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系？伽利略“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”科學(xué)探究過程

一、歷史的回顧

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伽利略研究方法：“實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理”猜想與推斷：小球在水平面上運(yùn)動(dòng)，若沒有摩擦阻力，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。意大利伽利略(Galileo,1564-1642)材料三：笛卡爾認(rèn)為只要物體開始運(yùn)動(dòng),就將繼續(xù)以同一速度并沿著同一直線方向運(yùn)動(dòng),直到遇到某種外來原因造成的阻礙或偏離為止.——《哲學(xué)原理》材料四：1.英國(guó)著名物理學(xué)家牛頓在伽利略等科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上，對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行深入探究，總結(jié)出一條定律:一切物體在不受外力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》2.慣性在英文里跟惰性是同義詞（Inertia），就是懶的意思。所以，慣性定律就是說所有的物體都很“懶”，都不愿意主動(dòng)改變自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3.牛頓在1664年提出了力的定義是動(dòng)量的時(shí)間變化率(動(dòng)量等于質(zhì)量乘速度)，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即改變速度）的原因。牛頓第一定律是力的定性的定義，它給出力在什么條件下存在和什么條件下不存在的定性條件。思考：1.笛卡爾和牛頓對(duì)伽利略關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的表述做出怎樣的補(bǔ)充和完善？2.牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程如何？一、

歷史的回顧

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笛卡爾法國(guó)笛卡兒Descartes,1596-1650如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不停下來也不偏離原來的方向。一、

歷史的回顧

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牛頓力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因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)，除非做用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)研究方法：“高度慨括+科學(xué)抽象”

英國(guó)牛頓亞里士多德

物理學(xué)史回顧力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因伽利略物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持笛卡爾勻速直線運(yùn)動(dòng)阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響；理想實(shí)驗(yàn)觀察經(jīng)驗(yàn)不受力時(shí)，怎樣運(yùn)動(dòng)他們只研究了一開始是運(yùn)動(dòng)的物體不受力時(shí)，會(huì)怎樣；沒有研究一開始是靜止的物體，不受力時(shí)，又會(huì)怎樣呢？存在的問題：

雖然對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)作了準(zhǔn)確的描述，但是沒有指明原因是什么，這個(gè)原因跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是什么?？缭綍r(shí)空的微信如果說我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募缟希∨ｎD第一定律

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)，除非做用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)二、牛頓第一定律的內(nèi)涵指宇宙萬物。牛頓第一定律是自然界的普遍規(guī)律。

2）總保持是指"一直不變"的意思。3）或指原來靜止就保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來運(yùn)動(dòng)就保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4）除非強(qiáng)調(diào)：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因即力是改變物體速度的原因1）一切物體三、牛頓物理學(xué)的基石----牛頓第一定律（慣性定律）1、什么是慣性？慣性就是物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。慣性就是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”這個(gè)本領(lǐng)與什么因素有關(guān)？2、慣性與質(zhì)量質(zhì)量大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變慣性大質(zhì)量小運(yùn)動(dòng)狀態(tài)易改變慣性小慣性大小與物體是否運(yùn)動(dòng)無關(guān)，質(zhì)量是恒量物體慣性大小的量度。思考：1.所有物體都具有慣性嗎？2.固體、液體、氣體都有慣性嗎？結(jié)論：1、固體、液體、氣體都具有慣性2、一切物體都具有慣性，慣性是物體的固有屬性學(xué)以致用：慣性現(xiàn)象有利還是有弊呢？你經(jīng)歷過慣性現(xiàn)象嗎？1.請(qǐng)你用慣性的知識(shí)來解釋一下為什么我剛才上講臺(tái)時(shí)碰到臺(tái)階，必然是向前跌倒？3.如何快速開啟密封的玻璃飲料瓶蓋？2.請(qǐng)你用慣性的知識(shí)來解釋一下乒乓球?yàn)槭裁纯梢钥焖俪闅?？注意：?）牛頓第一定律（慣性定律）闡明了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，當(dāng)物體受到力的作用時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，因此力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。（2）牛頓第一定律（慣性定律）是通過分析事實(shí)，再進(jìn)一步概括、推理得出的。（3）慣性是物體的屬性，它與物體是否受力，是否運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變等均無關(guān)。做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小車上，水平放置一密閉的裝有水的瓶子，瓶?jī)?nèi)有一氣泡，如圖所示，當(dāng)小車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣泡相對(duì)于瓶子怎樣運(yùn)動(dòng)？練習(xí)：【解析】從慣性的角度去考慮瓶?jī)?nèi)的氣泡和水，顯然水的質(zhì)量遠(yuǎn)大于氣泡的質(zhì)量，故水的慣性比氣泡的慣性大．當(dāng)小車突然停止時(shí)，水保持向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)遠(yuǎn)大于氣泡向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，于是水由于慣性繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，水將擠壓氣泡，使氣泡相對(duì)瓶子向后運(yùn)動(dòng)．點(diǎn)評(píng)：分別考慮水和氣泡的慣性是解決本題的關(guān)鍵，抓住慣性只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，也就是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更不易改變．

高考鏈接（2018年上海）根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，以下選項(xiàng)中正確的是（）A．人只有在靜止的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，才會(huì)落在車廂的原來位置。B．人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點(diǎn)的后方。C．人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點(diǎn)的后方。D．人在