初中物理牛顿第一定律教案
牛顿第一物理定律教案的三维目标
1.知识和技能
(1)体验伽利略的理想实验思想。
⑵了解牛顿第一定律的内容和意义；理解和练习的关系。
⑶了解惯性的概念，知道质量是惯性的度量。
2.过程和方法
⑴通过回顾历史的探究过程，了解牛顿第一定律的形成过程。
⑵了解理想实验是科学研究的重要方法。
3.情感态度和价值观
⑴通过对运动与力的关系的历史探索，使学生了解规律的形成有一个从感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变过程。
⑵通过理想斜面的教学，体验理想实验的魅力。
牛顿第一物理定律教案中的难点
1.教学重点:通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性理解。
2.教学难点:力与运动的关系；惯性和质量的关系。
牛顿第一物理定律教案的教学活动设计
(一)创设游戏，引入话题
撕纸游戏
猜猜看:
1.一张纸被剪成了两截，但还没有完全剪完。如果两面都快速用力撕扯，纸会碎成几块？
2.现在把纸剪成三片，但是没有完全剪好。如果你快速有力地撕开两面，纸会碎成几片？
我们不要动手。我们先猜猜。
3.如果你在中间的纸下面放一个夹子，然后快速撕开两面，纸会碎成几块？
请想一想:为什么会是这样的结果？如何解释我们的游戏？其实在我们的游戏中，也有一个老话题——力与运动:用力撕纸，纸条断裂，运动。运动和力的关系是什么？带着这些问题，让我们体验古人的探究过程，学习古人的探究方法，进一步了解牛顿第一定律关于运动与力的关系。
(2)回顾历史，探索规律。
1.情景提问，经验猜想
在人类历史的长河中，运动和权力是并行不悖的，它们总是与人们的生活和生产息息相关。比如一辆马拉的车会往前走，停拉，行进中的车会停下来；如果一个人推一辆车，车就会向前移动。如果他不推，车就会停下来。踢球，球沿着草地向前滚动，停止踢，滚动的球会慢慢停下来。
思考:运动和力量有什么关系？
古希腊学者亚里士多德首先提出了这个问题，并给出了一个实证性的猜测。
根据他的生活和生产经验，他猜测:必须强力作用于物体，物体才能移动；没有力的作用，一个物体会静止在一个地方。运动需要力量来维持。
他的观点来源于实践经验，也可以被实践经验所验证，所以被人们广泛接受，并维持了近两千年。
问:我们现在知道他的观点是错误的。那他有贡献吗？
亚里士多德的贡献:它开辟了一个新的研究领域。
十六世纪的伽利略是第一个提出质疑并深入研究的人。他看到球在滚动。
2.质疑假设，科学猜想
当球滚下斜坡时，它的速度增加，而当它向上滚动时，它的速度减少。他由此猜测，当球沿水平面滚动时，其速度应该不增不减。实际观察的结果是，沿着水平面滚动的球越来越慢，最后停了下来。
现象:沿水平面滚动的球越来越慢，最后停了下来。
根据亚里士多德的说法，球停下来是因为没有力。伽利略从这个现象质疑亚里士多德的观点。
②问题:滚球停下来真的是因为没有力吗？
问题:球停了的原因是什么？
在伽利略之前，人们没有意识到看不见的摩擦力。伽利略是第一个意识到摩擦力的人。
他改变水平面的粗糙度，发现水平面越光滑，球滚得越远。所以，他断定这是摩擦和阻力的结果。
结论:滚球的停止是摩擦和阻力的结果。
③假设:如果没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将如何运动？
④猜想:如果没有摩擦阻力，球会永远滚下去。
过渡:伽利略设计了双斜面实验。
3.探究实验，得出结论。
(1)双斜面实验
左斜面是固定的，右斜面的倾角是可变的。在实验中，我们将球设置为总是在左侧斜面定位卡处从静止状态释放。
①固定右斜面，改变球的摩擦力，观察球上升的最大高度如何变化。再说一遍。
思考:
1.球的摩擦阻力和球的最大高度有什么关系？
2.摩擦阻力的大小与释放点到上升最高点的高度差有什么关系？
3.如果没有摩擦力，球会升到多高？
②减小右斜面的倾斜角度，观察球沿斜面移动的最远距离是如何变化的。再说一遍。
思考:
1.右斜面倾角减小时，球沿斜面运动的最远距离是如何变化的？
2.如果没有摩擦力，如何通过减小右斜面的倾角来改变沿斜面的最远滚动距离？球会升多高？
③将右斜面放平，释放小球，观察小球的运动。
思考:
1.如果横板足够长，球会停下来吗？
2.如果没有摩擦力，水平板足够长，球会滚到哪里？
实验事实的逻辑推理(无摩擦，直角坡足够长)
右斜面的固定摩擦力越小，球滚得越高，球就会滚到原来的高度。
减少右角球沿斜面滚得越远，球沿斜面滚得越远，直到达到原来的高度。
把球平放在正确的斜坡上，滚得最远的球会一直滚下去。
过渡:现在通过动画模拟没有摩擦和阻力的球的运动。我们为这部动画配了一部戏剧。
(2)动画模拟
老师玩伽利略，学生玩球。)
伽利略:小球先生(小姐)，如果没有摩擦力，你会爬到什么高度？
球:我会一步一步爬上梦想的阶梯，直到达到最初的高度。
伽利略；如果我降低右坡的倾斜度，你还会爬到原来的高度吗？
球:我的梦想有多高，我就能爬多高，但我必须走更长的距离。
伽利略:如果我继续减小右斜面的倾角会怎样？
球:心依旧，但又多了一段山河之旅。
伽利略:如果我把右边的斜坡放平，你还会为了梦想前进吗？
鲍尔:路很长，但这是修远。我会上下求索。既然选择了高度，就只能背对着世界离开。
周杰伦《蜗牛》播放节选:我要一步一步往上爬/在刀锋之上向前飞/小日子留下的泪水和汗水/总有一天我会有自己的一天。
希望同学们像小球一样带着梦想沿着人生的轨道一步步往前走！总有一天，你有自己的一天！
过渡:伽利略的双斜面实验是一个理想的实验。
(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和合理的逻辑推理，得出规律性的方法。
理想实验的魅力:在实验无法实现的地方，思维前进了一步。
这个方法太神奇了！爱因斯坦评论说，伽利略的发现和他应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开始。这个评价是实事求是的。从亚里士多德到伽利略，经历了2000多年，物理学一直停滞不前。从伽利略到爱因斯坦，只用了300多年，物理学的大厦初步建立，大师众多。这都要归功于伽利略开创的实验研究方法。
过渡:伽利略通过双斜面的理想实验得出结论。
(3)伽利略:如果没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。运动不需要力量来维持。
回过头来想:
①为什么静止的汽车和足球会动？
②行驶中的汽车和足球为什么停下来了？
③力和运动的关系是什么？
力是改变物体运动状态的原因。
问题:用什么物理量来描述运动状态？
车由静止变为运动，被推被拉；从运动到静止，它受到摩擦阻力。足球从静止变成了运动，受到了脚的力量；从运动到静止，它受到了草的摩擦阻力。
过渡:伽利略的当代法国科学家笛卡尔补充了他的观点。
4.补充和完善，并形成法律
(1)笛卡尔的补充:除非一个物体受到一个力的作用，否则它将永远保持静止或运动的状态，绝不会使自己沿着一条曲线运动，而只会沿着一条直线运动。这应该是一个原则，是人类整个自然观的基础。
笛卡尔补充说，当一个物体不受力时，它保持静止或匀速直线运动。
转场:伽利略死于1642年，牛顿出生于1643年的英国。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明微积分，发现万有引力定律和经典力学，设计制造第一台反射式望远镜等等。
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了运动三定律。牛顿把伽利略和笛卡尔的正确结论总结成牛顿第一定律，这是牛顿物理学的基石。
(2)牛顿第一定律:一切物体始终保持匀速直线运动或静止状态，除非作用于其上的力迫使其改变这种状态。
过渡:现在我们来了解一下法律。
(3)了解规律和惯性。
思考:牛顿第一定律讨论的运动和力的关系是什么？
1.运动与力的关系: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；当运动状态改变时，物体必然受到力的作用。
思考:对象不受力的时候？总是保持匀速直线运动还是静止状态？这能通过实验验证吗？
我不能。因为没有不受力作用的物体。很多阻力很小的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。
2.小阻力现象:卷边
从视频中可以看出，冰壶的速度和方向在一段时间内几乎保持不变，直到遇到另一次冰壶。
思考:法律上还讨论什么？
3.惯性:
①概念:物体保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。
问题:所有物体都有惯性。变速运动的物体有惯性吗？
当物体变速运动时，由于惯性，物体会抵抗速度的变化，这需要一段时间。比如汽车突然刹车，不会马上停下来，而是继续向前滑行一段距离。
(2)所有物体都有惯性，抵抗运动状态的变化？技能？。
物体的惯性很大。技能？大，运动状态难以改变；物体的惯性很小。技能？小，运动状态容易改变。
思考并猜测:什么因素与物体的惯性有关？
游戏:用嘴吹书。
把书提起来，用最大的力气把封面吹倒；用手掀起封面，用尽全力把书吹倒。
思考:你观察到了什么现象？这个现象能解释惯性和质量的关系吗？
③惯性和质量:质量是惯性的量度。
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，单位符号是千克。
在初中，质量被定义为一个物体所含物质的数量；现在我们从惯性的角度进一步理解质量；在未来，我们应该从物体之间的引力来了解质量。
过渡:现在，撕纸游戏可以解释了。
(四)情景再现，常规应用
1.思考:如何解释撕纸游戏？
还有夹子，增加了中间部分的质量，增加了惯性。两边快速撕的时候，中间部分保持不动，所以撕成了三块。没有夹子，中音符的惯性很小，静止状态很容易改变。因为撕纸条的力度从左到右不一样，所以撕成了两片。
过渡:知道了惯性的知识，我们也可以用它来判断对错。
2.根据美国空军的UFO档案，在1952.12.6的黎明前，一架B29轰炸机在墨西哥湾上空训练时，一架非常大的UFO以4000 km ~ 15000 km/h的速度接近、掠过并离开它..在目击者的描述中，不明飞行物可以迅速提高或降低速度，甚至突然停止。
思维:1。如果没有特殊装置，当不明飞行物突然停止时，外星人飞行员的命运是什么？
2.人们想象外星人有惯性消除器来消除自己的惯性，以应对速度的快速变化。你怎么想呢?
我们用惯性的知识找到了UFO档案中的疑点。希望大家在遇到问题的时候，能够利用所学，冷静分析。
(五)课堂总结，课外探索
1.了解运动与力的关系的探究过程。
在探究的过程中，亚里士多德是一个先驱。伽利略开创了理想的实验方法；笛卡尔补充了伽利略的观点；牛顿提出了惯性、力和惯性参考系的概念。
2.体验理想实验的魅力:实验(事实)+逻辑推理。
3.深刻理解牛顿第一定律，知道质量是惯性的度量。
后来，爱因斯坦和其他科学家进一步发展了牛顿第一定律。没有定律是终极真理，物理学的大厦永远不封顶，等你来贡献力量！