高一物理 第三章 牛顿运动定律 一牛顿第一定律第一课时 人教大纲版第一册.docx

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高一物理第三章牛顿运动定律一牛顿第一定律第一课时人教大纲版第一册

2019-2020年高一物理第三章牛顿运动定律一、牛顿第一定律（第一课时）人教大纲版第一册

从容说课

本节课研究动力学的基本问题：

力和运动的关系，教学内容包括：

1．亚里士多德的错误认识：

力是维持物体运动的原因；2．伽利略的正确认识：

力是改变物体运动状态的原因，运动并不需要力来维持；3．牛顿第一运动定律；4．惯性．

人们对力和运动的关系的认识经历了漫长的过程，正是这样，学生对这一问题的认识，也并不是那样简单的，他们同样需要克服由日常经验所带来的错误认识．所以在教学中应注意多举例，结合学生的充分思考和讨论，使他们对力和运动的关系有一初步的、准确的认识．

本节课的教学目标定位如下：

1．知道伽利略和亚里土多德对运动和力的关系的不同认识，知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论。

知道理想实验是科学研究的重要方法．

2．理解牛顿第一定律的内容和意义．

3．知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象．

本节的教学重点是牛顿第一定律和惯性．

本节的教学难点是对牛顿第一定律及惯性的正确理解．

本节采用实验法、阅读教学法和归纳法，在教学中通过多举一些实例，结合对实例的分析，使学生经过讨论探究，自发地对亚里士多德的观点以及自己脑海中的错误认识加以否定，进而确切理解牛顿第一定律的内容．

对于伽利略的理想实验，学生是第一次接触，在教学过程中要注意强调“理想实验是建立在可靠事实基础上”这一根本，同时说明理想实验是研究问题的一种科学方法进而使学生认识到牛顿第一定律描述的虽然是一种理想化状态，但它却能正确地反映出自然规律的本质所在，同时要引导学生阅读节后材料，使学生对伽利略的贡献有一真实的认识．

对惯性的教学．要注重联系实例加以分析。

澄清学生的模糊认识，使学生认识到惯性是物体本身固有的属性，物体不论处于何种状态都具有惯性．

本节课的教学程序设计如下：

实例分析，导入新课一电教法和阅读法相结合介绍关于力和运动关系的几种看法一CAI课件模拟。

辅之以演示实验介绍伽利略的理想实验及研究方法一自然过渡，介绍牛顿第一定律，并结合实例分析惯性的概念一课堂讨论，拓展本质知识点的应用．

教学目标

一、知识目标

1.知道理想实验是科学研究的重要方法.

2.知道牛顿第一定律的建立过程.

3.理解牛顿第一定律的内容和意义.

4.知道什么是惯性，会正确解释有关现象.

5.正确理解力和运动的关系.

二、能力目标

培养学生的观察能力、抽象思维能力及应用定律解决实际问题的能力.

三、德育目标

使学生学会从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和研究方法，理解实践是检验真理的惟一标准.

教学重点

牛顿第一定律、惯性.

教学难点

对牛顿第一定律及惯性的正确理解.

教学方法

实验法、阅读法、归纳法.

教学用具

投影仪、投影片、小车、木块、气垫导轨、滑块、CAI课件.

课时安排

1课时

教学过程

［投影本节课学习目标］

1.知道伽利略和亚里士多德对力和运动的关系的不同认识，了解人类对力和运动的关系的正确认识经历了一个漫长的过程.知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论.明白理想实验是科学研究的一种重要方法.

2.知道牛顿第一定律建立的过程，正确理解牛顿第一定律的内容和意义.

3.知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象.

4.正确理解力和运动的关系.

[学习目标完成过程]

一、导入新课

［提出问题］在骑车上学过程中，你是怎样使自行车加速的？

又是怎样使自行车减速的？

［学生］用力踩脚踏板时可使自行车加速；刹车可以使自行车减速.

［教师］用力踩脚踏板时，实质是通过链传动给车轮施加了动力的作用，那么刹车使车子减速的实质又是什么呢？

［学生］刹车时实质是通过橡皮对轮子施加了阻力的作用.

［教师］通过这一生活常识可知：

要使物体加速则须对它施加力的作用；同样要使其减速也需对其施加力的作用.那么力和物体的运动究竟有何关系呢？

本节我们就来探索这一问题.

二、新课教学

（一）历史的回顾

［教师］早在两千多年前，人们就开始了对物体的受力及其运动关系的研究.但由于受生活中错误经验的影响，一直到伽利略时代才对其有了一个正确的认识.下面请同学们阅读课文的内容，阅读过程中注意下列问题并通过填表完成这些问题.

［教师］用复合投影片显示题目及表格：

1.在研究力和运动的关系上有哪些代表人物？

2.每位科学家对力和运动的关系是怎样认识的？

代表人物

对力和运动关系的看法

3.伽利略是如何证明其观点的？

［学生活动］阅读课文.

［教师］准备气垫导轨演示实验.

［教师］检查阅读情况.

［学生甲］代表人物有：

亚里士多德、伽利略、笛卡尔.

［教师］用复合投影片填表.

［学生乙］亚里士多德的观点是：

必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要停下来.

［教师］用复合投影片填表.

［学生丙］伽利略认为：

在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦力的缘故.

［教师］用复合投影片填表

［学生丁］笛卡尔认为：

如果没有其他的原因，运动的物体将继续以同一速度沿着同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向.

［教师］用复合投影填表

［教师总结］以上是人们在对“力和运动的关系”的研究中突出贡献的科学家以及他们的观点.在以后的学习中，我们要学习他们这种敢于说“不”的精神，勇敢地去探求真理.下面我们来看第三个问题：

［学生1］用理想实验和对其推论证明.

［教师］理想实验的具体内容是什么？

［学生2］让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度.

［教师］用CAI课件模拟这一过程.

［教师］其推论的主要内容是什么？

［学生3］如果第二个斜面倾角变小，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程.继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定的速度持续运动下去.

［教师］用CAI课件模拟这一物理过程.

［教师引导学生总结］伽利略的研究方法：

以可靠的事实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素，更深刻地揭示自然规律.

［演示实验］把滑块放到水平的气垫导轨上面，调整仪器使滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变的很小.然后推一下滑块，让学生观察滑块的近似于匀速直线的运动.

［巩固训练］用投影片出示

从公元前300年的希腊学者亚里士多德提出力是维持物体运动的原因以后，人们一直认为这种观点是正确的.最早对此产和异议的科学家是______国的物理学家______，他认为如果没有力的作用，原来运动着的物体将______.

[参考答案]意大利伽利略保持匀速直线运动

（二）牛顿第一定律

［教师］伽利略和笛卡尔对物体不受外力时的运动做了准确的描述，但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在总结前人研究的基础上，根据他自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，提出了三条运动定律，其中第一条定律的内容是：

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.

这就是牛顿第一定律.

［引导学生理解定律］

（1）物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静止状态.说明力不是维持物体运动速度的原因.

（2）外力的作用是迫使物体改变其运动，说明力是使物体运动状态改变的原因.

（3）一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性.所以说一切物体都有惯性.

［思考练习］用复合投影片出示

（1）汽车突然开动的时候，乘客会向后倾倒，为什么?

［学生活动］讨论

［学生A］这是由于当汽车开始运动后，人的下半身和车接触较紧密，故随车前进，而上半身由于惯性还要保持原来的运动状态——静止所造成的.

［教师］用复合投影片作答

（2）那么，在刹车时乘客会有何变化呢？

为什么会有这种变化呢？

［学生］讨论

［学生B］会出现前倾.因为刹车时，乘客的下半身已经随车停止了运动，而上半身仍保持原来的速度向前运动.

［教师］用复合投影片作答

［引导学生总结］

（1）一切物体都具有惯性，物体的运动并不需要力来维持.

（2）惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性.

［巩固训练］用投影片出示

关于惯性的说法正确的是（）

A.惯性是指物体原来静止的总有保持静止，原来运动的总有保持匀速直线运动的性质

B.要使物体开始运动必须有力的作用，而保持物体运动是不需要力的，故静止的物体有惯性，而运动的物体没有惯性

C.刹车时，乘客向前倾，说明乘客上半身有惯性，而下半身无惯性

D.某人推不动原来静止的小车，而另外一人能推动，说明惯性与外界条件有关

参考答案：

A

［教师］在气垫导轨上，匀速运动的滑块是否受外力的作用？

［学生］受外力作用.

［教师］受哪些力的作用？

［学生］忽略阻力后，受重力、支持力的作用.

［教师］既然外力要改变物体的运动状态，为什么滑块仍然做匀速运动？

［学生］因为重力和支持力的合力为零.

［教师］能否找到不受外力的物体？

［学生讨论后］不能找到.

［教师］力是物体间的相互作用，只要除研究对象外，还存在着物体，那么研究对象就一定要受外力的作用，所以不受外力作用的物体是不存在的.牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态.这种状态虽不能实现，但在现实中却可以用合力为零的状态来代替它，或者说合力为零与不受外力是等效的.这时仍可以正确地反映出力和运动的关系：

力不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动速度的原因.这样就使得牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义.

［思考练习］

被踢出的冰块以2m/s的速度在阻力不计的水平冰面上滑动，冰块是否受向前的作用力？

5s以后物体的速度有何变化？

［分析与答案］由冰块的受力分析知，在不计阻力的情况下，在竖直方向受重力和支持力作用，而在水平方向上不受向前的作用力.

5s以后，其速度仍为2m/s，因为冰块虽受重力和支持力的作用，但其合力为零，故能保持它原来的运动状态.

［巩固训练］投影片出示

1.火车在平直轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回原处的原因是

A.人跳起后，车厢内空气给他以向前的推力，带着他随同火车一起向前运动

B.人跳起瞬间，车厢地板给他一向前的推力，推动他随同火车一起向前运动

C.人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后的距离不明显

D.人跳起后直到落地，在水平方向上始终和车具有相同的速度

2.物体具有保持______的性质叫做惯性，惯性是物体的______，与物体的运动情况或受力情况______.

[参考答案]1.D

2.原来的匀速直线运动或静止状态固有性质无关

（三）阅读材料

引导学生阅读课后“爱因斯坦谈伽利略的贡献”一文，使学生知道“伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点，而用新的观点来代替它”.这就是伽利略的发现的重大意义.

[课堂讨论]

1.运动的汽车关闭发动机后，速度逐渐减小，最后停下，这一现象说明了“物体的运动需要力来维持”，还是说明了“力是物体运动状态改变的原因”?

2.交通部门规定：

在各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，请从物理学的角度加以说明．

3.有人设想：

乘坐气球飘在高空，由于地球自转，一昼夜就能周游世界，这个设想可行吗?

4.在一密封的车厢内，你有办法判定车厢是处于静止状态还是匀速直线运动状态吗?

有办法判定车厢是否有加速度吗?

能判断加速度的方向吗?

[学生活动]讨论并交流．

[教师点拨]

1.汽车关闭发动机后逐渐停下来，是因为汽车受到摩擦力作用．所以这一现象说明力是物体运动状态改变的原因．

2.汽车紧急刹车时。

突然减速，乘客由于惯性将会撞在前面而造成危险．系上了安全带就可以靠安全带的拉力而随汽车一起减速，避免危险．

3.因为地球上一切物体（包括地球周围的大气）都随着地球自转一起运动，气球升空后，由于惯性，它仍保持原来随地球自转的速度．当忽略其他与地球有相对运动的作用而产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止状态，不可能相对地球绕行一周．

4.在一密封的车厢内。

不能判断车厢处于静止状态还是匀速直线运动状态，有办法判定车厢是否有加速度，且能判断加速度的方向．

三、小结

[投影小结思考题]

1.一切物体总保持或，直到迫使它改变这种状态为止．

2.物体保持原来的的性质叫惯性．

3.惯性是物体的性质，由决定，与、、、无关．

4.牛顿第一定律的意义在于：

①指出了一切物体都有．

②指出了力和运动的关系，即力不是维持物体运动的原因，而是改变的原因．

四、作业

1.课本P48练习一②③④

2.思考题

意大利著名物理学家伽利略根据实验指出：

在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦力的作用.请同学们设计实验来验证这一结论.

［提示］改变接触面的粗糙程度.

五、板书设计

一、历史回顾

伽利略的研究方法——理想实验法

二、牛顿第一定律

1.内容：

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.

2.含义：

（1）物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或者静止.

（2）一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质——惯性.

（3）外力的作用迫使物体改变原来的运动状态.

3.意义：

正确揭示了力和运动的关系.

三、惯性

1.物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质.

2.一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有性质.

六、本节优化训练设计

1.下列所述正确的是（）

A.如果地球突然停下来，那么地球上的一切建筑将被毁灭

B.人在电梯启动的时候，会有一种特殊的内在感觉.由此可知，人在状态改变时才有惯性

C.一辆汽车撞上前面停着的汽车，若这两辆车的司机受了伤，他们受伤的部位会截然不同

D.在沿水平轨道上匀速行驶的封闭车厢内，人竖直跳起，落下后仍落在地板原处

2.一个物体保持静止或匀速运动状态不变，这是因为（）

A.物体一定没有受到任何外力

B.物体一定受二个平衡力的作用

C.物体所受合外力一定为零

D.物体可能受二个平衡力的作用

3.火车在平直轨道上匀速前进，在密闭的、没有空气流动的车厢内点燃一支香，则车里乘客看到香所冒出的烟的运动情况是（）

A.一边上升一边向前飘

B.一边上升一边向后飘

C.只是上升，不向任何一边飘

D.无法确定

车外站在地上的人，透过窗玻璃看到烟的运动情况又是怎样的？

4.如图所示,在前进的小车上放一竖直的木块，突然发现木块倾倒，则造成倾倒的原因是什么？

［参考答案］

1.ACD

2.CD

因为世上根本不存在不受任何外力的物体，所以A选项是错误的.

物体受平衡力作用时，它所受合力为零.但合外力为零时，并不一定只受平衡力的作用.故B选项是错误的.

3.AC

4.从木块的倾倒情况来看，其上端向左倾，造成这种状况的原因是：

（1）下部向右的速度突然增大，而下部运动与车的运动情况相同.故小车应是向右加速；

（2）下部向左的速度突然减小，即小车向左减速.

2019-2020年高一物理第三章牛顿运动定律七、超重和失重（第一课时）人教大纲版第一册

从容说课

自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们常谈到超重和失重，本节课就是要帮助学生正确理解超重和失重现象，并且运用超重和失重现象，并且运用超重和失重现象来解决一些实际问题.

本节课的教学目标定位如下：

1.知道什么是超重和失重.

2．知道产生超重和失重的条件．

3．了解生活实际中的超重和失重现象．

4．了解超重和失重在现代科学技术研究中的重要应用．

本节的教学重点是：

超重和失重的实质．

本节的教学难点是：

利用牛顿第二定律求解有关超重和失重问题．

本节课采用实验法、类比法、讲练法。

使学生对超重和失重有一个感性的认识；同时节后的“做一做”观察失重现象，实验材料易得，容易进行，又会引起学生兴趣，教学时可以在课堂上演示，也可指导学生在课外进行，以帮助学生理解失重现象．

另外．“失重和宇宙开发”这个阅读材料可以开阔学生的眼界和思路，应组织学生阅读，还可倡导学生查阅有关资料．以培养学生的探究学习能力，培养他们的想象力和创新力．

本节课的教学程序安排如下：

学生参与体会，观察现象，导入新课结合牛顿第二定律，分析探讨什么是超重和失重及其产生条件→学生探究得到完全失重及其产生条件→课堂讨论，拓展本节知识.

教学目标

一、知识目标

1.了解超重和失重现象.

2.运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因.

二、能力目标

1.培养学生的观察能力和分析推理能力.

2.培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力.

三、德育目标

渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情.

教学重点

超重和失重的实质.

教学难点

利用牛顿第二定律计算有关超重和失重问题.

教学方法

实验法、类比法、讲练法.

教学用具

投影仪、投影片、体重计.

课时安排

1课时

教学过程

［用投影片出示本节的课学习目标］

1.知道什么是超重和失重.

2.知道产生失重和超重的条件.

3.知道超重和失重的实质.

[学习目标完成过程]

一、导入新课

［教师］同学们，人的体重或者物体的重力会不会发生变化呢？

［学生］不会发生变化.

［教师］现有一个简易的体重计,用它可以来称量我们的体重.现在请两位同学上来,其中一个同学站在体重计上,另一个同学在旁边注意观察体重计的示数.

［学生］甲、乙两同学上来.甲观察,乙站在体重计上.

［教师］请问甲同学,此时乙的体重是多少呢?

把你看到的示数告诉同学们.

［学生甲］55kg.

［教师］现在请乙同学快速下蹲,甲同学注意观察乙下蹲过程中体重计示数,并把你看到的现象告诉同学们.

［学生甲］体重计的示数变小了.

［教师］再请乙同学快速站起,甲同学仍要注意观察站起过程示数的变化.

［学生甲］示数变大了.

［教师］同学们都说人的体重是不会变的,为什么乙同学的体重在蹲下和站起来时发生了“变化”呢？

难道他的体重真的变了吗？

［学生］回答可能有很多答案.

［教师］究竟为什么会出现这种现象呢?

学完这节课后,相信同学们都会明白的.

二、新课教学

（一）超重

［教师］通过上节课的学习,我们知道应用牛顿运动定律可以解决物体运动和受力联系的有关问题.现在先看这样一个题目:

投影片出示:

［例1］升降机地板上放一个弹簧式台秤,秤盘上放一个质量为20kg的物体（如图示）,当升降机:

（1）以4m/s的速度匀速上升时，台秤读数是多少N？

（2）以1m/s2的加速度竖直上升时，台秤的读数是多少N？

（3）以1m/s2的加速度减速下降时，台秤的读数又是多少N？

［学生活动］阅读题目，并进行思考.

［教师］在本题中,我们选谁作为研究对象更合理些呢?

［学生］选物体更合理些.虽然,台秤的示数是物体对台秤的压力所造成的,即力是直接作用在台秤上的,但台秤其他受力并不清楚,所以我们不能选台秤作为研究对象,而应应用牛顿第三运动定律,把求物体对台秤的压力转化为求台秤对物体的支持力,这样便可选已知条件较多的物体作为研究对象.

［教师］对物体来说又有哪些已知条件呢?

［学生］重力及其运动情况.

［教师］怎样确定其运动情况呢?

［学生］因为物体和台秤都放在升降机中,并和升降机一起运动,所以它们的运动状态和升降机的运动状态是相同的.

［教师］这几个问题属于牛顿运动定律能解决的哪类问题呢?

［学生］第二类.即已知物体的运动情况去确定物体的受力情况.

［教师］解这类问题的关键是什么呢?

［学生］求运动的加速度.

［教师］为什么呢?

［学生］因为加速度是联系物体运动和受力的桥梁.

［教师］搞清楚这些问题后,请同学们独立完成本题中的三个问题.

［学生活动］完成本题.待完成后,用投影片出示本题答案.

[参考答案]

取向上为正.

（1）由于升降机匀速上升,所以a=0

根据牛顿第二定律知:

F合=FN-mg=0

所以FN=mg=20×9.8N=196N

（2）因升降机加速上升,且a=1m/s2,方向向上,根据牛顿第二定律得:

F合=FN-mg=ma

FN=mg+ma=20×9.8+20×1N=216N

（3）因升降机减速下降,且a=1m/s2,方向向上,根据牛顿第二定律得:

F合=FN-mg=ma

FN=mg+ma=20×9.8+20×1N=216N

［教师］物体的实际重量应是多少?

［学生］196N.

［教师］第

（2）、（3）两情况下秤的示数还是196N吗?

［学生］不是.

［教师］有什么变化呢?

［学生］比物体的实际重量要大.

［教师］增大的是物体的重量吗?

［学生］不是.

［教师］那是什么呢?

［学生］秤的示数实际是物体对秤压力的大小,所以改变的并不是物体的重量,而是物体对秤的压力,或者物体受的支持力.

［教师］如果拿绳吊着物体做同样的运动,那么这时绳中拉力大小有什么特点呢?

［学生］绳中的拉力应该和秤对物体的支持力所起的作用一样,所以也应是比物体的重力大.

［教师总结］从上面的讨论知:

物体对支持物的压力（或悬绳的拉力）有时会大于物体本身的重量,我们把这种现象称为超重.但超重并不是物体的重力变大,而是对支持物的压力（或对悬绳的拉力）变大,重力在这时是不变的.

那么在什么情况下才要发生这种现象呢?

下面我们接着来分析.

［教师］以物体作为研究对象,超重实际是指物体所受支持力（或拉力）大于重力,这时物体的合力能否为零?

［学生］不能为零.

［教师］合力不为零,那么它的方向应是什么样的呢?

［学生］因为物体受到的支持力或拉力的方向竖直向上,且比物体重力大,所以其所受合力的方向应向上.

［教师］根据牛顿第二定律,物体在这样的合力作用下应产生怎样的加速度呢?

［学生］依据牛顿第二定律的矢量性知:

物体应产生向上的加速度.

［教师］结合运动学知识,物体有向上加速度时,它要做什么样的运动呢?

［学生］物体可能向上加速,也可能向下减速运动.

［教师总结］由此可见:

当物体具有竖直向上的加速度,做加速上升或减速下降的运动时,会发生超重现象.

［巩固练习］用投影片出示:

1.飞机起飞和降落时所处的状态是否是超重状态?

为什么?

答案与解析：

飞机是处于超重状态.

飞机起飞时,开始速度为零,起飞后速度大于零,所以这一过程是一加速上升过程,有向上的加速度.故是超重状态.而在下降过程中,开始速度大于零,到地面后速度为零,即:

是一种减速下降过程,同样具有向上加速度,所以下降过程也是处于超重状态.

2.某钢绳所能承受的最大拉力是4×104N,如果用这条钢绳使3.5t的货物匀加速上升,则物体在7s内发生的速度改变不能超过多少?

（g取10m/s2）

答案与解析：

要求速度改变量的最大值,根据加速度的定义式可知,在时间确定的情况下,实际上就是要求加速度的最大值.而由牛顿第二定律知,在质量确定的前提下,求加速度的最大值,实际上就是求合力的最大值.而在本题中物体只受重力和拉力两个力作用,重力又是恒定不变的,所以只要知道拉力的最大值,即可解得此题.

已知:

T=4×104N,m=3.5t=3.5×103kgt=7s,求Δv=?

取向上方向为正.

由力的运算知:

F合=T-mg=4×104-3.5×103×10N=5×103N

由牛顿第二定律:

F合=ma.得:

a=F合/m=5×103/3.5×103m/s2=10/7m/s2

由