牛頓第一定律教案示例之二
（一）教學目的
1.知道慣性定律，常識性了解伽利略理想實驗的推理過程.
2.通過實驗分析，初步培養學生科學的思維方法.
（二）重點與難點
重點：牛頓第一定律
難點：伽利略理想實驗的推理過程.
（三）教學過程
1.引入新理
師：力能使靜止的物體運動起來，力又能使運動物體速度增大或減小，還可以改變物體運動的方向，物體不受力又怎樣呢？從這節課開始，我們就來研究有關力和運動的一系列問題.
[板書1]第九章 力和運動
2.新課教學
師：請同學們觀察實驗
[實驗1]靜止在木板面上的小車.
師：小車處于什么狀態？
生：靜止.
師：靜止的小車，水平方向不受推動和拉力的作用，它將會怎樣？
生：永遠處于靜止.
[實驗2]如圖1所示，小車受水平拉力作用時.（讓小車運動一段距離后立即用手使它靜止下來）
師：觀察小車的狀態發生怎樣變化？
生：由靜止到運動.
[實驗3]如圖1.繼續實驗2，鉤碼使小車水平運動后，用手托住下落的鉤碼.小車失去水平拉力后，繼續向前滑行一段距離停止.
師：你看到什么現象？
生：小車繼續運動一段距離后才靜止.
師：小車運動一段距離后，變為靜止的原因是什么呢？
生：受到木板的摩擦阻力作用.
師：是不是這樣呢？請大家繼續觀察下面實驗.
[實驗4]用同一小車分別（三次）從同一斜面不同的高度自由滑向相同的平面，記下三次小車靜止在相同水平面上的位置.如圖2(A)、(B)、(C)所示.
師：哪一次水平滑行距離最短？
生：第一次.
師：為什么？
生：小車在斜面上高度最小，它在水平面上開始運動時速度最小（后半句話學生回答不出來，第一次可由老師說）.
師：哪一次水平滑行距離最長？
生：第三次.
師：為什么？
生：小車在斜面上高度最大，它在水平面上開始運動時速度最大.
師：同理如果小車三次處于同一斜面、相同高度，自由滑向水平面，小車在水平面上開始運動的速度大小會怎樣呢？
生：相同.
師：（介紹牛頓第一定律演示裝置）這是一個斜面，把它放在講臺桌上.（如圖3所示.）
[實驗5]讓小車分別三次從同一斜面的相同高度自由滑下，觀察小車在不同材料的水平面上運動的情況.（在桌面鋪上毛巾、棉布.）
師：哪次小車在水平面上運動距離最短，為什么？
生：第一次（或最上面那一次）.表面材料是毛巾，阻力最大，滑行距離最短.（在學生回答過程中，填寫表1第一行前三項）
師：很短距離，速度變為零.速度變化快呢，還是慢呢？
生：最快.（填寫表1第一行最后一項）
師：第二次實驗的情況如何，大家一起填表1的第二行.
生：棉布、阻力較大、滑行距離較長、速度變化較快.（填寫表1第二行）
師：第三次實驗的情況如何；大家一起填表的第三行.
生：桌子表面、阻力較小、滑行距離長、速度變化較慢.（填寫表1第三行）
師：假定我們做第四次實驗，水平表面用玻璃板，玻璃板的阻力比木板小，實驗結果會怎樣呢？（填寫表1第四行前兩項）
生：小車滑行的距離長，速度變化最慢.（填寫表1第四行后兩項）
師：假定我們還能找到某種材料，對小車的阻力比玻璃板還小，最最小，來做水平表面的材料，實驗結果又會怎樣呢？
生：那么小車滑行距離就更長，最最長，速度變化最最慢.
師：大家一起來填表1第五行（見表）
師：假如水平表面對小車沒有阻力，實驗結果又會怎樣呢？
生：小車永不停止地運動下去！
師：一起來填表1的第六行.（見表）
表1
師：大家注意這個表格的前三行我們是做了實驗的.第四、五行沒有做實驗，只是根據前三行的實驗結果，加上邏輯推理得出來的結論.雖然沒有做實驗，但是在正確實驗的基礎上加上正確的推理，得到的結論也是正確的.
大家再仔細琢磨表的第六行，它和第四、第五行有什么不同.
生：沒有阻力，而第四、五行還有阻力，只是一次比一次小.
師：非常正確，邏輯推理就是這樣進行的.阻力逐漸變小，實驗結論如何呢？阻力沒了，結果又會怎樣呢？
師：沒有阻力的平面叫做理想光滑的平面，實際上并不存在.第六行的結果就是理想實驗，實際上不存在，是在正確實驗的基礎上正確推理得出來的.
師：這種建立在實驗的基礎上，通過邏輯推理得到理想狀況下的結論，也是研究物理的一種方法.
300多年前著名的物理學家伽利略就是這樣通過實驗推理得出來物體不受阻力將如何運動的.
師：誰給大家朗讀書第104頁倒數第三段？
生：（讀課文略）
師：大家把這段倒數第三行“如果表面絕對光滑……運動下去”.畫下來.
師：法國科學家笛卡兒，又對伽利略的結論作了補充，他是怎樣說的，請一位同學讀教材第104頁倒數第二段.
生：（讀課文略）.
師：大家從此段的倒數第三行“如果運動物體……運動下去”.畫下來.
師：笛卡兒的說法和伽利略的說法有什么不同？不同又說明了什么？
生：笛卡兒把伽利略的“物體受到的阻力為零”改為“物體不受任何力的作用.”說明，不是僅僅限于阻力了，而是任何力.
師：再后來英國的科學家總結了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的物理定律.叫做牛頓第一定律.
[板書2]
一、牛頓第一定律
一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態.��牛頓第一定律.
師：牛頓的結論和伽利略、笛卡兒的結論有什么不一樣？
生甲：牛頓和伽利略的結論比較有兩點不同：第一把阻力為零，改為不受作用力；第二伽利略結論中無保持靜止狀態.
生乙：牛頓和笛卡兒結論比較，增加了保持靜止狀態.
師：現在給大家2分鐘，看誰最先把牛頓第一定律內容背下來.
生：（背誦略）
師：大家看牛頓第一定律都說了些什么？定律的研究對象是��（板書3(1)前半部分）
生：一切物體.（板書3(1)��后半部分）
[板書3(1)](1)定律的研究對象��一切物體.
師：一切物體的意思是包括固體、液體和氣體.
師：定律成立的條件是��（板書3(2)中的前半部分）
生：不能受外力作用.（板書3(2)中��后半部分）
[板書3(2)](2)定律成立的條件��不受外力作用.
師：誰不能受外力作用？
生：研究的物體.
師：定律的結論是��（板書3(3)中的前半部分）
生：物體總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態.（板書3(3)中��后面部分）
[板書3(3)](3)定律的結論��總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態.
師：有同學把結論中的“或”讀成“和”把“或”改作“和”對嗎？
生：不對.
師：非常好，你能繼續說一下為什么不對嗎？
生：一個物體不可能同時存在兩種狀態，它要靜止，就不可能做勻速直線運動.所以不能用“和”字.
師：大家同意他的看法嗎？（在板書2中的“或”字下加點）
師：定律中“總保持”的含義是什么呢？
生：好像是不改變的意思.
師：你能給大家舉例說明嗎？
生：剛才第一個實驗中小車在水平板上，不受鉤碼的拉力，原來靜止，后來仍然靜止.而由斜面滑下的小車，在理想平面上原來做勻速直線運動，后來仍然做勻速直線運動.
師：誰能再舉出一些事例？
生：放在桌上的書，停在車站上的汽車，假如沒有別的物體推拉它們，它們原來靜止就永遠靜止下去，在地面上踢出去的球，假如地面和空氣對它沒有阻力作用，原來做勻速直線運動的球，永遠勻速直線運動下去.
師：他說的大家同意嗎？
生答：同意.
師：可見“總”字體現了“恒”，“或”字體現了不是靜，就是動.（在板書2中的“總保持”三個字下加點）
師：物體不受力的時候，它后來的運動狀態由什么決定呢？
生：由它原來狀態決定的.
3.鞏固練習
1.打出投影片
(1)已知某物體沒有受到外力作用，那么該物體可能處于怎樣的運動狀態？為什么？
(2)在什么條件下，物體一定處于勻速直線運動狀態？
(3)在什么條件下，物體一定處于靜止狀態？
師：同學們想一想，互相議論議論，然后回答.
生：物體可能處于靜止狀態，也可能處于運動狀態.
師：為什么？
生：因為牛頓第一定律說一切物體不受外力作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態.題目中沒有說明物體原來是什么狀態，所以它的狀態是兩種可能都存在.
師：誰來回答第(2)題？
生甲：物體不受力的作用時.
師：還有不同意見嗎？
生乙：物體還必須原來處于勻速直線運動狀態.
師：也就是說要同時具備兩個條件：第一、物體原來是運動的；第二，物體沒有受到外力的作用.
師：誰來說說第(3)題？
生：要同時有兩個條件，一是物體原來必須是靜止的；二是物體沒有受到外力作用.
師：請大家再思考這樣一個問題：有人把牛頓第一定律說成“靜止的物體永遠靜止，運動的物體永遠運動”是否正確？為什么？
生：不正確，因為他把物體不受外力作用的條件丟了.
師：還有補充嗎？
生：運動物體不受外力作用時，它永遠作勻速直線運動.
師：可見，維持物體的運動不需要力，而物體運動狀態改變則一定要有力的作用.
師：誰能總結一下，我們今天學習的知識.
4.小結
生甲：今天我們學習了牛頓第一定律，這是在實驗基礎上推理得到的.清楚了定律研究的對象、成立的條件和結論.
生乙：還有定律中關鍵字的含義.
5.布置作業
閱讀教材，背誦牛頓第一定律.
教學說明
1.牛頓第一定律是初中物理難點課，困難有兩點：一是如何在有限的三次實驗基礎上，通過邏輯推理得出理想實驗的結論.二是如何使學生理解牛頓第一定律的實驗.
為了克服第二個難點，本課設計了[實驗4]，目的是讓學生明了，從斜面上同一高度下滑的物體，在水平面上開始運動的速度相同.
為了克服第一個難點，在表8-1中增加了第四、五、六三行.在講授中應仔細認真引導學生領會第四、五行的物理意義和第六行的物理意義.從中領會伽利略理想實驗的邏輯思維過程.
2.關于消除“力是維持運動的原因”的錯誤觀念，不可能畢其功于一役.本節課只能在牛頓第一定律的基礎上給予初步的說明.在今后的教學中，在適當時再給予進一步的說明，只有經過多次重復（逐漸深入）的分析和說明，才能消除“力是維持運動的原因”的錯誤觀念.
注：教材選用人教版九年義務教育初中物理第一冊.