09月22日, 2014 146次
1 牛顿第一定律
教学目标1. 了解物理学史上人们对力与运动关系的认知历程。
2. 初步了解理想化实验方法，知道理想化实验方法的意义和局限。
3. 理解惯性的概念，会用惯性解析生活中的与惯性相关的现象。
4. 在了解人们对力与运动关系认知历程的过程中，体会理想化实验、数学与物理学的关系。
教学重难点教学重点物理学史上人们对力与运动关系的认知历程、牛顿第一定律、惯性
教学难点牛顿第一定律、惯性
教学准备多媒体课件
教学过程新课引入教师设问：在初中，我们学过了牛顿第一定律，请大家回顾一下它的内容。
学生活动：学生思考老师所提问题，集体回答老师所提问题。
教师口述：我们今天就来细致地分析牛顿第一定律和它的得出过程、及惯性。
讲授新课一、理想实验的魅力教师活动：讲解亚里士多德关于力与运动关系的观点。
两千多年前，古希腊思想家、哲学家亚里士多德断言：要使一个静止的物体运动起来，就必须对它用力；用力使物体运动起来后，停止用力，物体归于静止。于是，他声称“运动者皆被推动。”“当推一个物体的力不再推它时，原来运动的物体便归于静止。”
教师活动：讲解伽利略对力与运动关系的认识。
伽利略认为，将人们引入歧途的是摩擦，而物体在通常情况下运动时，摩擦又是难以避免的。
伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大；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。然而，实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也会越滚越慢，最后停了下来。伽利略认为这是摩擦作用的结果。若没有摩擦，球将永远运动下去。
为了阐明自己的观点，伽利略设计了如图所示的实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。这说明，力不是维持物体运动的原因。
教师活动：讲解理想化实验。https://www.shimengyuan.com/nianji/2408.html
阻力不可能完全消除，第二个斜面也不可能做得无限长，所以，伽利略的实验是一个“理想实验”。
首先，“理想实验”是以实践为基础的。所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。
在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用。作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。
“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。
教师活动：评论伽利略对力与运动关系的认识。
伽利略的力是改变物体运动状态的原因，将动力学的研究引入正确的方向。不过伽利略还不能想象不受重力作用的物体将如何运动。正是为了避免重力对物体运动的影响，伽利略才将研究对象放在水平面上。这样使它的结论有很大的局限性。
教师活动：讲解笛卡尔对力与运动关系的认识。
笛卡尔认为所有的物体都有保持原来的方式和状态的趋势。为了能够确定自然事物的发生过程。笛卡尔认为还需要给出相应的二级定律。
第一条定律说，“如果没有外界的作用，任何物质粒子的状态（包括它的大小形状、位置和运动）不会有任何变化。”
第二条定律说，“如果物体处在运动之中，那么如无其他作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既不停定来也不偏离原来的方向。”
教师活动：请你笛卡尔对力与运动关系的认识。
表面上看，笛卡尔的第二条定律是惯性定律的准确描述。但笛卡尔没有提出力的概念，他认识物体的之间的相互作用只有通过直接的接触才能发生。
二、牛顿第一定律教师活动：讲解牛顿第一定律。
在伽利略和笛卡尔工作的基础上，在隔了一代人以后，英国科学家牛顿提出了动力学的一条基本定律：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。这就是牛顿第一定律。物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也叫作惯性定律。
教师活动：讲解牛顿第一定律的意义。
（1）力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。
（2）保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性称为惯性。惯性不是外界强加给它的，是物体固有的，一切物体都具有惯性。
三、惯性与质量教师活动：讲解惯性与质量的关系。
教师口述：从生活中我们可以知道，满载货物的大卡车与小汽车相比，更不容易停下来。不同质量的物体，惯性的大小是不一样的。也就是说，不同物体维持其原有运动状态的“能力”不同，质量大的物体惯性大。描述物体惯性的物理量是它的质量。
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，符号为kg。
典题剖析例1 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )
A.如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B.如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
答案：A
解析：根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与O点等高的位置，而B、C、D三个选项，从题目不能直接得出，所以选项A正确。
例2伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图a、b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是( )
A.图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图a中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易
C.图b中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成
D.图b的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
答案：Bhttps://www.renjiaoshe.com/wuli/
解析：伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明，如果速度与时间成正比，那么位移与时间的二次方就成正比。由于当时用滴水法计时，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，运动相同位移所用时间长得多，所以容易测量.伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，得出了正确结论，故A错误，B正确；完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的，故C错误；伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持的结论，故D错误。
课堂小结
