牛顿第一定律
教材分析
1. 地位及作用：本章是在前面三章的基础上进一步研究运动和力的关系，这是质点动力学内容。牛顿运动定律是动力学的核心内容。根据牛顿运动定律可以确定物体位置，速度变化的规律，可以控制物体的运动。
牛顿在前人研究基础上建立了牛顿第一定律，揭示了运动和力的关系：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。因此，它被称为牛顿物理学的基石，力学的第一原理。
正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出，并使牛顿以新的视角看待引力，进而令人信服的表明，天上和人间服从同样的力学。与此同时，它本身还包含着力，惯性和参考系这些极富成果的科学的概念，牛顿第一定律是物理学理论的基石。
2. 教学的三维目标
知识与技能：
1）能大致叙述发现牛顿第一定律的历史并能做出初步评述。
2）能看清楚地描述伽利略关于力和运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论。
3）能准确地表述牛顿第一定律，并能对定律有较为深入的了解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性。
4）能举例说明：物体的质量是惯性大小的量度。
过程与方法：
1） 培养学生在实验的基础上通过推理得到结论的方法。
2） 通过伽利略的理想实验，使学生受到科学方法论的教育。
3） 通过对惯性现象的解释，培养学生灵活运用所学知识的能力。
情感、态度与价值观：
1）通过物理学史的简介，对学生进行严密的科学态度教育，了解人类认识的事物本质的曲折。
2）通过伽利略对力和运动关系的研究，培养学生敢于坚持真理，不迷信权威的精神和科学探究精神。
3.教学重点、难点
教学重点：牛顿第一定律及惯性。本节课是一节物理规律教学课，通过这节课的科学探究及实验论证的目的就是为了认识力和运动关系，揭示其认识事物的规律及牛顿第一定律和惯性。所以我将本节课的重点确定为牛顿第一定律及惯性。
教学难点：力和运动的关系。学生在从生活经验中得到了一种被现象掩盖了本质的错误认识——物体的运动是力的结果。所以我将本节课难点确定为力和运动的关系。
二、 学情分析
高一学生具备一定的分析推理、逻辑思维能力，而且对于力和运动的关系。在中学阶段已有一定的了解。在初中阶段的学习中，学生虽然除了“惯性与质量”这一问题没有专门学习外。关于本节其他知识都有了大致的了解，但是他们只知道亚里士多德的观点总是错的，只知道伽利略做了个理想的实验就得出牛顿第一定律，练的最多的是通过惯性性质去程式化的解答相关的实际问题。高中阶段的学习，首先应在已有的认识的基础上，纠正一些片面不恰当的认识，进一步深化和提高对相关问题的认识。
三、 教学方法
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针对学情及重点、难点、采用讲解法，小组讨论展示相结合的方法开设一堂科学探究课。在突破难点形成重点的同时，培养学生自主、探究和学习的能力。
一、 教学程序
将本节课的内容分成四部分，（一）、人类对运动的和的关系的探索历程。
（二）、牛顿第一定律
（三）、惯性
（四）、惯性系和非惯性系
针对第一部分内容：我将采用通过学生阅读教材、网上搜集整理资料，以小组展示的方式完成，这样做可使学生通过物理学史查阅，了解人类对运动和力的关系的探索历程，体会人类认识事物本质的曲折，培养学生敢于坚持真理，不迷信权威的精神，同时可以广泛调察学生关于牛顿第一定律的知识，然后针对性的引导学生思考？
1. 为什么亚里士多德的观点能延续两千多年？
2. 伽利略是根据什么得出力不是维持物体运动的原因？
3. 笛卡尔对伽利略的观点进行了怎样的修正？
解答1：亚里士多德关于力和运动的观点与人们的许多生活经验相一致，又因为当时的研究总是靠直觉和思维来进行。因此他的观点得以广为接受，延续两千多年，有着历史的局限性。 同时对亚里士多德有正确的认识，他虽然对运动和力的关系是错误的。但不能全盘否定他的成就，亚里士多德的研究涉及生物、天文、数学和物理等，成果十分丰富，被恩格斯称为最博学的人。
解答2：伽利略注意到当小球沿斜面向下运动时，它的速度增大而向上运动时速度减小，他由此猜想当球沿水平面运动时，它的速度应不增不减，但实际情况确是即使沿水平面运动，球也会越来越慢。最后停下来，伽利略认为这是摩擦力作用的结果。因为他同样观察到，表面越光滑，球会运动的越远。于是他推断：若没有摩擦力阻力，球将永远运动法，为了说明他的思想，设计了一个实验。让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，小球将“冲”上另一个斜面，如果没有摩擦力小球将上开到原来的高度，减小第二个斜面的倾角，小球将上升到原来的高度，但这时它要运动得这些继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度时，就会离得更远，若将第二个斜面放平，小球会达到多远的位置？显然，小球将一直运动下去——力不是维持物体运动状态的原因。
伽利略理想实验的意义：我们不能消除一切阻力，也不能把第二个斜面做得无限长，所以伽利略的实验是一个理想实验。需要说明的虽然是理想实验，但不缺少事实基础，理想实验是建立在可靠的基础上的一种科学方法。理想实验首要的意义在于它摒弃了那种单纯依靠思辨来研究物理的行为方式，而确立了实验在物理研究的基本地位，是物理学的真正开端的标志。
解答3：从物理学史上可以发现，伽利略认为球将永远运动下去，并不是沿直线匀速运动，而是做匀速圆周运动，是笛卡尔第一明确指出：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或匀速直线运动状态，这确实是人类思想认识上的一次飞跃。
（二）牛顿第一定律
从以下几方面进行了讲授
1.牛顿第一定律的内容：
2.对牛顿第一定律的理解：
3.牛顿第一定律能否由实验直接验证？为什么？
4.为什么说牛顿第一定律是物理学的基石。
解答1：一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运动状态。
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解答2:1）明确惯性的概念
定律的前半句“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性，因此，牛顿第一定律又叫惯性定律。
2）揭示了力和运动的关系。
定律的后半句“除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态”，实质上揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。
3）反应了物体不受力时运动状态。
匀速直线运动或静止（即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止）。不受力作用的物体是不存在的。但物体所受合力为零与不受外力在效果上是等效的。这就是牛顿第一定律具有了实际意义。
解答3：牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，也无法用实验验证，它是牛顿从伽利略的理想实验为基础，总结前人的研究成果，加以丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律。
解答4：牛顿第一定律首先提出惯性是物体具有的一个基础性质。第一次确立了力和惯性的科学概念地位。无论是在亚里士多德哪里还是伽利略和笛卡尔那里，都没有力的概念。牛顿的高明之处在于他将物体之间复杂多样的相互作用抽象为力，牛顿所做的工作不仅是进行了总结，更是物理上赋予了明确的内涵，同时明确了力和物体运动及复杂变化之间的直接因果关系，所以说牛顿第一定律是物理学的基石。
特别提醒：物体之所以运动，并不是因为受到力的作用，力是改变物体的运动状态，而不是维持物体运动的原因，惯性才是维持物体运动的原因。
（三）1.惯性：通过学生对以下几个问题的讨论，归纳整理惯性的相关知识。
1)只有在匀速直线运动或静止的状态时才有惯性？
2)物体受到惯性力的作用，所以要保持原有的运动状态？
3)速度大的物体惯性大?
2.对惯性概念的理解及应用
1）对惯性与质量的关系
l 惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。
l 惯性与物体受力情况，运动情况及地理状况无关。
l 质量是物体惯性大小的唯一变量，质量越大，惯性越大。
2）惯性与力的关系
l 惯性不是力，而是物体本身的固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”等都是错误的。
l 力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因，惯性越大，运动状态越难改变。
3）惯性与速度的关系
l 速度是表示物体运动快慢的物理量。惯性是物体本身固有的性质。
l 一切物体都有惯性和物体是否有速度及速度大小均无关。
4）惯性的表现
l 在不受力的情况下，惯性表现为保持原有状态的“本领”，有“惰性”的意思。
l 在活力的情况下，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
特别提醒：
l 一切物体，在任何情况下都具有惯性，即物体具有惯性是需要条件的。
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l 比较惯性大小，只看质量大小，质量大则惯性大。
（四）惯性系 非惯性系
通过下面物理现象的分析得出牛顿第一定律的适用范围。
放在光滑桌面上的小球，当车突然启动时，它会向车行驶的反方向运动，但是经分析知，小球在水平方向上并没有受到力的作用。按照牛顿第一定律，它不应该相对车厢运动，看来以加速运动的车为参考系，牛顿第一定律并不成立，牛顿第一定律是有适用范围的。
通过科学漫步的阅读，了解牛顿第一定律适用于惯性系的参考系；而不适用于非惯性系，以及什么是惯性系，什么是非惯性系。
一、 板书设计
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