青年教师 “希望杯”教学大赛之黄小龙老师

5.1牛顿第一定律导学案

【学习目标】

1.通过物理学史的学习，理解牛顿第一定律的内容及意义。

2.知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象。

3.通过伽利略理想斜面实验的学习，体会科学研究过程与科学研究方法。

4.了解人类认识事物本质的曲折，学习不迷信权威的科学精神。

【学习重点】1.伽利略理想斜面实验；2.牛顿第一运动定律

【自主学习】

1.亚里士多德认为：力是           物体运动的原因

2.伽利略的理想实验

（1）让小球从一个斜面的顶端滚下，紧接着又滚上另一个对接斜面。如果没有摩擦力，小球在对接斜面达到的高度与小球的释放高度        ，若将对接斜面水平放置，小球

将以            永远滚下去。

（2）结论：力        （“是”或“不是”）维持物体运动的原因，它是使物体        

或         的原因。

3.牛顿第一定律与惯性

（1）牛顿第一定律：一切物体总保持                状态或        状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

（2）惯性：物体保持              或          状态的特性。

【合作探究】

一、理想斜面实验

1.提出假设

图a中，小球沿斜面向下滚动，速度会逐渐         ，在b图中，小球沿斜面向上滚动，速度会逐渐        。猜想：在c图中，小球在水平面运动，如果没有摩擦及其他阻力影响，小球将会                  。

2.实验探究 

（1）两个斜面对接，小球从左侧斜面的某一高度滚下， 将到达另一个斜面的某一高度；

（2）让小球从一个斜面滚下，紧接着滚到另一个斜面，如果没有摩擦，小球将达到                  ；

（3）不断减小对接斜面的倾斜角，小球仍会达到同一高度，但经过的路程会越来越       ；

（4）当把对接斜面变成水平面，小球从左侧斜面滚下，假设没有摩擦，小球将                   。

3.小组讨论，分析实验现象

结论：运动的物体如果不受力，将一直            运动下去，力不是        物体运动的原因，而是使物体           或           的原因。

4.笛卡尔的补充

与伽利略同时期的科学家笛卡尔指出：除非物体受到力的作用，否则物体将永远

保持        或者运动状态，并且保持在            方向。

二、牛顿第一定律

1.内容：一切物体总保持                状态或        状态，直到外力迫使它改变运动

状态为止。

2.对牛顿第一定律的理解

（1）力与运动的关系：

①不受外力时，物体是什么样的运动状态？

②有外力作用时，外力对物体的运动状态有何影响？

（2）运动状态的变化就是物体的速度发生变化，包括以下几种情况：

①速度的方向不变，只有       改变；

②速度的大小不变，只有       改变；

③速度的大小和方向同时改变。

（3）惯性：物体保持匀速直线运动或静止状态的特性，牛顿第一定律也叫做      定律。

①惯性是不是一种力？惯性是一切物体的固有         。

②惯性有大小吗？物体惯性大小的量度是             。惯性越大的物体运动状态越难改变还是越容易改变？请举例说明

③结合生活实例说明如何利用惯性和减小惯性的危害。

【小结】

根据本节课的学习内容，总结完成下表。

【当堂检测】

1. 伽利略的理想斜面实验证明了（    ）

A．要物体运动必须有力作用，没有力作用物体将静止

B．要物体静止必须有力作用，没有力作用物体就运动

C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动或静止状态

2. 根据牛顿第一定律可知（     ）                       

A. 力是维持物体运动的原因        B. 物体运动状态改变时，一定受到力

C. 静止的物体一定不受力的作用    D. 以上说法均不正确

3. 关于惯性，下列说法正确的是（     ）

A. 只有运动的物体才有惯性      B. 一切物体不论处于什么状态，都有惯性

C. 物体速度越大，惯性越大      D. 物体只有在不受外力时才有惯性

4. 人从行驶的汽车上跳下来后容易（     ）

A. 向汽车行驶的方向跌倒        B. 向汽车行驶的反方向跌倒

C. 向汽车右侧跌倒              D. 向汽车左侧跌倒

【人物简介】

一、亚里士多德

亚里士多德（公元前384年--公元前322年），古希腊人，古代先哲，世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一，堪称希腊哲学的集大成者。作为一位百科全书式的科学家，他几乎对每个学科都做出了贡献。他的写作涉及伦理学、形而上学、心理学、经济学、神学、政治学、修辞学、自然科学、教育学等。

在物理学的力学上，亚里士多德的成就也不少，但最常被提到的，却是他所犯的错误。亚里士多德提出的假设是“凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动——是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西。当没什么东西推它时，它就会停止移动，一直到了伽利略手里，才开始建立正确的力学学说。

亚里士多德认为白色是一种再纯不过的光，而平常我们所见到的各种颜色是因为某种原因而发生变化的光，是不纯净的，这种结论直到17世纪大家对这一种结论坚信不移，为了验证这一观点，牛顿把一个三棱镜放在阳光下，阳光透过三棱镜后形成了红，橙，黄，绿，蓝，靛，紫七种颜色组成的光带照射在光屏上，牛顿得到了跟人们原先一直认为正确的观点完全相反的结论：白光是由这七种颜色的光组成的，这七种光才是纯净的。

二、伽利略

伽利略（Galileo Galilei，1564—1642）。意大利数学家、物理学家、天文学家，近代实验科学的奠基人之一。

在历史上伽利略是最早对动力学作了定量研究的人。1589—1591年，他对物体的自由下落运动作了细致的观察，从实验和理论上否定了统治两千年的亚里士多德的落体运动观点（重物比轻物下落快），指出如忽略空气阻力，重量不同的物体在下落时同时落地，物体下落的速度和它的重量无关。伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。并且提出惯性定律和物体在外力作用下运动的规律。

三、笛卡尔

笛卡尔于1596年3月31日生于法国安德尔-卢瓦尔省的图赖讷拉海（现改名为笛卡尔以纪念这位伟人），1650年2月11日逝世于瑞典斯德哥尔摩。笛卡尔是法国著名的哲学家、物理学家、数学家。

笛卡尔在《哲学原理》第二章中以第一和第二自然定律的形式比较完整地第一次表述了惯性定律：只要物体开始运动，就将继续以同一速度并沿着同一直线方向运动，直到遇到某种外来原因造成的阻碍或偏离为止。这里他强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直线性。

四、牛顿

艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。

他在1687年发表的论文《自然定律》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。

在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理，提出牛顿运动定律。在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。