牛顿第一定律教案
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2023年2月18日发(作者：沈阳恒大城)第九章第二节《牛顿第一定律》教学案
主备人：张显伟
教学目标：
1、通过实验探究了解阻力对物体运动的影响，经过分析，归纳和推理建立牛顿第一定律。
2、理解牛顿第一定律并能用于分析实际现象。
3、通过观察和归纳建立惯性的概念，并能用于解释与惯性有关的现象。
教学重点：实验探究阻力对物体运动的影响;解释惯性现象。
教学难点：理解牛顿第一定律。
教学过程：
一、课前预习：
1.阅读课本P65上半部分，说出你的观点并举例说明。
2．结合自己乘车的体验，说出什么情况下人体会突然前倾，什么情况下会突然向后倒？
二、新课讲解：
（一）牛顿第一定律
1、就小明和小华的观点进行讨论，最后达成共识:。
2、活动9.3：探究阻力对物体运动的影响
(1)阅读课文第65页探究“阻力对物体运动的影响“。先完整地看一遍实验内容。
(2)提出问题学生讨论回答：
①问题一；此实验中，控制哪些条件保持不变？用什么方法控制？
此实验过程中，要控制小车进入水平面时的保持不变，其控制方法是：
用同一辆小车，让小车自斜面从静止开始滑下。
②问题二：哪些条件需要改变，用什么方法来实验改变？
实验中要改变小车在水平面上受到的大小，改变方法是：。
③需要观察和记录哪些数据？
要观察小车从同一水平面上运动状态的变化情况，记录小车在水平面上通过
的。
(3)教师演示实验：
给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体（毛巾、棉布、木板），让小车自斜面顶端从静止
开始滑下。观察小车从同一高度滑下后，在不同表面运动的距离。
进行试验与收集数据：
表面状况阻力的大小小车运动的距离s/m
毛巾
棉布
木板
(4)学生交流观察到的三种情况下小车运动变化的情况，教师引导学生分析引起变化的原因，
从表格记录中找出变化规律。结论：平面越光滑，小车运动的距离越，这说明
小车受到的摩擦力越，速度减小得越。
(5)进一步引导学生进行推理：如果物体不受阻力，它将。
(6)本实验结论是在一定的事实基础上通过科学的分析推理得出的，所以叫推理法，也叫理
想实验法。
想一想，以前在什么地方也学过类似的方法?
3、英国著名物理学家牛顿，在伽利略的人研究的基础上，对大量实验事实进行了深入研究，
总结出牛顿第一定律：
一切物体在没有受到力的作用时，总保持匀速直线状态或静止状态。
说明：
(1)牛顿第一定律说明了物体的运动不需要靠力来维持。现实生活中运动的物体之所以
会停下来，是由于物体受到了阻力。
(2)对牛顿第一定律中“将保持静止状态或匀速直线运动状态“这句话的含义，我们可
以理解为：物体不受力时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远
做匀速直线运动。
(3)牛顿第一定律描述了物体不受外力时的运动情况，虽然世界上没有真正不受外力的
物体，但大量事实可以推证这一定律是正确的。
（二）惯性
1、活动：利用身边的物体和实验室里专门演示惯性现象的仪器，师生共同演示几个惯性小
实验。
分析说明：原来静止的物体具有保持静止的性质，原来运动的物体具有保持原有的速度做匀
速直线运动的性质，我们将的性质
称为惯性。
一切物体在任何时候都有惯性，惯性是物体的物理属性。即物体的惯性与物体的
运动情况和受力等情况无关。
2、惯性对我们有有利的一面，也有有害的一面，例如：
利用惯性的例子：
防止惯性的例子：
3、用惯性现象解释P68WWW/
三．小结：惯性与惯性定律
四．随堂练习：
1、根据力与运动的关系．图中小明和小华的观点（）
A．小明正确B．小华正确
C．都正确D．都不正确
2、关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（）
A．牛顿第一定律是由大量实验直接总结得出的定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．实际上不存在不受外力作用的物体，所以牛顿第一定律没有意义
D．物体的运动需要力来维持
3、正在运动着的物体，如果它所受的一切外力同时消失，那么它将（）
A、立即停下来B、先慢下来，然后再停下来
C、视情况，可能停下来，也可能继续运动D、沿原来的运动方向做匀速直线运动
4、教室里悬挂的电灯处于静止状态，假如它受到的力突然全部消失，它将（）
A、加速下落B、匀速下落
C、保持静止D、可以向各个方向运动
5、我国公安部门规定：在高速公路上，汽车驾驶员和乘客都要系上安全带，主要是为了减
轻下列哪种情况下可能造成对人身的伤害()
A、汽车加速B、汽车速度过快C、紧急刹车D、汽车突然启动
6、氢气球用绳子吊一重物，共同以8m/s的速度匀速上升，当到达某一高度时，绳子突然断
开，这个物体将（）
A.
7、生活中有许多利用惯性的事例，下列事例中不是利用了惯性的是（）
A.射击时，子弹离开枪口后仍能继续高速向前飞行
B.河里戏水的鸭子上岸后，用力抖动翅膀，把身上的水抖掉
C.司机开车在高速公路上行驶，必须系安全带
D.锤头松了，把锤柄的一端在地上撞击几下就紧了
8、以下描述正确的是（）
A.王浩同学踢出去的足球在草地上滚动时慢慢停下来，是因为足球没有受到力的作用
B.张红同学百米冲线后没有立即停下来，是因为受到惯性的作用
C.张延同学在做引体向上，当他在单杠上静止不动时，他对单杠的拉力和他的重力是一对
平衡力
D.李宁同学正在跳高，靠惯性腾跃到最高点，并越过杆
9、汽车刹车时，站在车内的人会向前倾倒，在解释这个现象时要用到以下四句话：①刹车
时人脚和汽车一起减慢了速度；②汽车行驶时人和车以相同的速度前进；③人的身体由于惯
性还在以原来的速度向前运动；④人会向前倾倒。按照下列哪个顺序可以解释得最清楚（）
A.①②③④B.②①③④C.③②①④D.②③①④
10.根据探究物体如果不受其他物体的作用，是否会一直运动下去的过程回答：
(1)如图所示，让小车从同一高度滑下，其目的是使小车滑到水平表面时具有相同的
，在此运用了这种科学思维方法。
(2)画出小车在毛巾表面运动时受到的力的示意图。
(3)小兰同学根据实验的体验总结出这样的几点：
A.平面越光滑，小车的运动距离越长
B.小车受阻力越小，速度减小的越慢
C.如果物体不受力，将做匀速运动
D.小车受到力就运动，小车不受力就不运动
①小宇同学分析，评估小兰同学的结论时发现，其中结论肯定不对。
②小兰同学总结的正确结论中，属于可靠事实的是，属于理想化推论的是
（只要填结论前面的字母）
《牛顿第一定律》教学设计
一、三维目标
1．知识与技能
⑴体会伽利略的理想实验思想。
⑵理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。
⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。
2．过程与方法
⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。
⑵理解理想实验是科学研究的重要方法。
3．情感态度与价值观
⑴通过运动和力的关系的历史探究过程，使学生体会规律的形成都有一个从
感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变的过程。
⑵通过理想斜面的教学，体会理想实验的魅力。
二、教材分析
牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中
的“基石”，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力
和运动的关系拉开了序幕。
高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。
一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的
时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中教材叙述为“一切物体总
保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”。高
中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，
突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。
二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质
量的关系。
三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利
略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。
四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语
带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的
结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。
三、学情分析
经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是
缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。
学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，
认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导，配合实验、结合生活事例
来澄清概念。
教学实践表明，学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程，并非一帆风
顺，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，
一些直觉的错误观点不时冒出来，存在着严重的"口是心非"问题。
四、教学重难点
1．教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。
2．教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。
五、教学活动设计
（一）创设情景，引入课题
假设我是司机，同学们坐在车里，我带大家出去耍，在路上一个小动物突然
出现，我紧急刹车，问：同学会有什么动作啊？同学答：身体向前倾。
请大家想一想：为什么是这样一个结果呢？怎样解释这个动作呢？其实，在
我们的情景中还涉及到一个古老的话题──力和运动。运动和力之间到底有什么
关系呢？带着这些问题，我们一起来体验古人的探究过程，学习古人的探究方法，
进一步理解论述运动和力关系的牛顿第一定律。
（二）回顾历史，探究定律
1．情景设问，经验猜想
在人类历史的长河中，运动和力如影随形，总是和人们的生活、生产密切相
关。比如：马拉车则车前进，不再拉，前进的车会停下来；人象推车则车前进，
不再推，前进的车会停下来；踢球，球沿草地向前滚动，不再踢，滚动的球会慢
慢停下来。
思考：运动和力之间有什么关系呢？
最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。
他根据生活生产经验猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力
的作用，物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。
他的观点来自实际经验，还能用实际经验验证，所以被人们广泛接受，并维
持了近两千年。
设问：我们现在知道，他的观点是错误的。那么他有贡献吗？
亚里士多德的贡献：开创了一个新的研究领域。
首先质疑并深入研究的是十六世纪的伽利略。他观察了球的滚动。
2．质疑假设，科学猜想
当球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，速度减小。他由
此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。实际观察的结果是：沿
水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。
①现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。
按照亚里士多德的观点，球停下来是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一
现象出发，对亚里士多德的观点提出质疑。
②质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？
设问：球停下来的原因是什么呢？
在伽利略之前，人们还没有意识到摩擦力这种无形的力，伽利略是第
一个意识到摩擦力的人。
他改变了水平面的粗糙程度，发现：水平面越光滑，球滚得越远。于是，
他推断这是摩擦阻力作用的结果。
结论：滚动的球停下来，是摩擦阻力作用的结果。
③假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？
④猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。
过渡：伽利略设计了一个双斜面实验。
3．实验探究，得出结论
（1）双斜面实验
左斜面固定，右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处
由静止释放。
①固定右斜面，改变小球所受的摩擦，观察小球上升的最大高度怎样变化。
重复一次。
思考：
1．小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的最大高度之间有什么关系？
2．摩擦阻力的大小与释放点到上升的最高点的高度差是什么关系？
3．如果没有摩擦，小球会上升到多高的地方？
②减小右斜面倾角，观察小球沿斜面运动的最远距离怎样变化。重复一次。
思考：
1．减小右斜面倾角，小球沿斜面运动的最远距离如何变化？
2．如果没有摩擦，减小右斜面倾角，沿斜面滚动的最远距离怎样变化？小
球将上升到多高的地方？
③将右斜面放平，释放小球，观察小球的运动。
思考：
1．如果水平木板足够长，小球会停下来吗？
2．如果没有摩擦，水平木板足够长，小球将滚到哪里去呢？
实验事实逻辑推理（无摩擦，右
斜面足够长）
右斜面固
定
摩擦越小,球滚得越
高
球将滚上原来的高度
减小右倾
角
球沿斜面滚得越远球沿斜面滚得越远，一
直滚到原来的高度
放平右斜
面
球滚得最远球将一直滚动下去
过渡：现在通过动画来模拟没有摩擦阻力时小球的运动。我们为动画配了一
段话剧。
（2）动画模拟
（老师扮演伽利略，学生扮演小球。）
伽利略：小球先生（小姐），如果没有摩擦，你会爬上什么高度呢？
小球：我会搭乘梦想的阶梯一步一步往上爬，直到爬上原来的高度。
伽利略；如果我减小右斜面的倾角，你还会爬到原来的高度吗？
小球：梦想有多高，我就可以爬多高，只是我要走的路程更长了。
伽利略：如果我继续减小右斜面的倾角呢？
小球：我心依旧，只是又多了一段山水之程。
伽利略：如果我把右斜面放平，你还会为了自己的梦想而前行吗？
小球：路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。既然选择了高度，留给世界的便
只能是背影。
播放周杰伦的《蜗牛》节选：我要一步一步往上爬/在最高点乘着叶片往前
飞/小小的天留过的泪和汗/总有一天我有属于我的天
希望同学们像小球一样怀着梦想，沿着人生的轨道一步一步往前行！总有一
天，你有属于你的天！
过渡：伽利略的双斜面实验是一个理想实验。
（3）理想实验的魅力：
实验（事实）+逻辑推理
通过可靠的实验事实，加上合理的逻辑推理，得出规律的一种方法。
理想实验的魅力：实验不能实现的地方，思维向前一步。
这种方法非常了不起！爱因斯坦是这样评价的：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。这个评价实事求是，从亚里士多德到伽利略，经历了2000多年，物理学
徘徊不前；从伽利略到爱因斯坦，只经历300多年，物理学的大厦初步建立，大
师辈出。这都得益于伽利略首创的实验研究方法。
过渡：通过双斜面理想实验，伽利略得出了结论。
（3）伽利略：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。运动
不需要力维持。
回顾、思考：
①静止的车、足球为什么运动起来？
②运动的车、足球为什么会停下来？
③力和运动之间有什么关系？
力是改变物体运动状态的原因。
设问：运动状态是用什么物理量描述？
车由静止变为运动，受到了推、拉力；由运动变为静止，受到了摩擦阻力。
足球由静止变为运动，受到了脚的力；由运动变为静止，受到了草地的摩擦阻力。
过渡：与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充。
4．补充完善，形成定律
（1）笛卡尔的补充：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运
动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。这应成为一个原
理，它是人类整个自然观的基础。
笛卡尔补充了物体不受力时保持静止状态或匀速直线运动状态。
过渡：1642年，伽利略逝世，1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上
最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力
学，设计并制造了第一架反射式望远镜等等。
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。
牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律，它是牛顿物理学的基
石。
（2）牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非
作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
过渡：现在我们来理解定律。
（三）理解定律，了解惯性
思考：牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的？
1．运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。
物体不受力，保持匀速直线运动状态或静止状态；运动状态变化，物体一定
受到力的作用。
思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通
过实验验证呢？
不能。由于不受力作用的物体是不存在的。许多阻力很小的现象可以帮助我
们理解牛顿第一定律。
2．阻力很小的现象：冰壶
从视频可以看出，冰壶在一段时间内速度的大小和方向几乎不变，直
到碰上另一个冰壶。
思考：定律中还论述了什么呢？
3．惯性：
①概念：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
设问：一切物体都有惯性。做变速运动的物体有惯性吗？
当物体做变速运动时，由于惯性，物体会抵抗速度的改变，从而使速度的改
变需要一段时间。比如汽车紧急刹车时不会立即停下来，而是继续向前滑行一段
距离。
②一切物体有惯性，有抵抗运动状态变化的“本领”。
物体惯性大，“本领”大，运动状态难改变；物体惯性小，“本领”小，运
动状态易改变。
思考并猜想：物体的惯性大小和什么因素有关？
游戏：用嘴吹书
提起书，用最大力气吹垂下的封面；用手提起封面，用最大力气吹垂下的书。
思考：你观察到了什么现象？这个现象能说明惯性和质量的关系吗？
③惯性与质量：质量是惯性大小的量度。
质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，
单位符号为kg。
在初中质量定义为物体所含物质的多少；现在进一步从惯性的角度认识了质
量；以后还要从物体间的引力认识质量。
过渡：现在，就可以解释撕纸游戏了。
（四）再设情景，规律应用
1．美国空军UFO档案记载，1952．12．6黎明前，一架B29轰炸机在墨西
哥湾上空训练时，一个很大的不明飞行物以4000km～15000km的时速靠近、经过、
远离它。在目击描述中，不明飞行物能迅速增减速度，甚至还能骤然停止。
思考：1．如果没有特别的装置，UFO骤然停止时，外星人飞行员的命运是
怎样的？
2．人们想象外星人持有惯性消除器，用来消除自身的惯性，以便应对速度
的迅速变化，你怎么看？
我们利用惯性的知识发现了UFO档案记载中的疑点。希望大家在遇到问题时
利用所学知识，冷静分析。
（五）课堂总结，课外探究
1．了解了运动和力关系的探究过程。
在探究过程中，亚里士多德是开拓者。伽利略首创了理想实验方法；笛卡尔
补充了伽利略的观点；牛顿提出了惯性、力、惯性参考系的概念。
2．体会了理想实验的魅力：实验（事实）+逻辑推理
3．深入理解了牛顿第一定律，知道了质量是惯性大小的量度。
4．后来爱因斯坦等科学家又进一步发展了牛顿第一定律。没有哪一个定律
是终极真理，物理学的大厦永不封顶，还等待你们为它添砖加瓦！
课外探究：有人说刘谦的螺丝魔术颠覆了牛顿第一定律：不给螺帽力的作用，
螺帽也能运动起来。你怎么看？请在百度中搜索“刘谦螺丝魔术揭秘”，弄清刘
谦螺丝魔术的原理。