第一节 牛顿第一定律（教学设计）物理沪科版2024八年级全一册

7.1 牛顿第一定律（教学设计） 【学业要求】 1. 物理观念： （1）能通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律； （2）能运用物体的惯性解释生活中的相关现象； 2. 科学思维： （1）通过实验+推理的过程培养学生运用科学思维分析问题的能力。 （2）通过对伽利略对力和运动关系的研究，培养学生科学探究精神。 3.科学探究： （1）通过亚里士多德、伽利略、牛顿等科学家对力与运动关系的讨论，了解物理观念的转变过程，知道採究过程中的曲折性，形成科学严谨、实事求是的科学态度。 （2）经历伽利略思想实验和斜面实验的探究过程，领悟思想实验在科学研究中的作用，能根据有关现象作出猜想与假设，能应用控制变量法设计并进行实验，能对实验现象进行分析、推理，得出力是改变物体运动状态的原因这一结论。。 4.科学态度与责任： （1）通过物理学史学习，对学生进行严谨的科学态度教育，让学生了解人类认识事物本质的曲折过程。 （2）通过对生活中惯性现象的解释，树立学生从生活走向物理，从物理走向社会的理念。 【重点难点】 学习重点：对牛顿第一定律的理解。 学习难点：伽利略理想实验。 【器材准备】 1.小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。 2.相关的视频、挂图、课件等。 【课时安排】 1课时（45分钟） 【教学过程】 一、新课引入： 你观察并思考过下列现象吗？对静止的木箱施加水平方向的推力，木箱沿着水平方向运动；撤去推力后，木箱停了下来（图7-1）。用钉锤敲击铁钉，铁钉向下运动；停止敲击，铁钉就停止向下运动（图7-2）。物体运动需要力维持吗？ 本节我们将学习力和运动之间的关系。 二、自主学习： 助学释疑一　牛顿第一定律 1.关于力和运动的关系生活现象： （1）要让原来静止的物体运动起来，就需要有力的作用； 例如：踢足球时，只有人对球有力的作用，足球才会由静止变为运动。正确吗？ （2）如果要维持物体的运动，似乎必须不停地对物体施加力。 例如：拉车时，只有不断地给车施加力，车才会一直运动， 正确吗？ 2.关于力和运动的两种观点： （1）亚里士多德：地面上物体的“自然本性”是静止的，要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力；不受力而能够一直运动的物体是不存在的。 也就是：力是维持物体运动的原因。 正确吗？ （2）伽利略：意大利物理学家伽利略对这种观点提出了质疑。他通过思想实验发现：运动物体如果不受其他力的作用，将会一直运动下去。 也就是：物体的运动不需要力来维持。 他们谁的观点正确？ 物体没有受力的作用能持续运动吗？我们能否也尝试用理想实验推论一下？下面我们通过实验进行探索。 3.实验探究：阻力对物体运动的影响 （1）实验目的：探究阻力对物体运动情况的的影响。 （2）实验器材：小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。 （3）设计实验：让同一小车从同一斜面顶端由静止向下运动，分别运动到表面粗糙、比较粗糙和平滑的水平面上。观察并比较这三种情况下小车在水平面上运动的距离。 （4）进行实验：（如下图） （5）实验表格： （6）分析论证： ①接触面的粗糙程度反映物体所受阻力的大小。 ②小车速度减小和最终停下来的原因： 因为受到了阻力的作用。 ③小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越远，速度减小得越慢。 结论：在其他条件相同时，小车在水平面上受到的阻力越小，运动的距离就越大。 （7）实验推理： 假如小车在水平面上不受阻力，则小车将一直运动下去。 由此可以说明伽利略的说法是正确的，即“物体的运动不需要力来维持”。 （8）实验方法： ①控制变量法：“三个同一” 让同一小车从同一斜面的同一高度处由静止释放，目的使小车到斜面底端时具有相同的初速度。 ②实验推理法：若运动小车不受阻力作用，小车的速度将不会减小，永远做匀速直线运动。 4.牛顿第一定律 （1）定律内容： 一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 （2）定律得出过程（了解）： ①伽利略：如果运动物体受到的阻力为零，速度就不会减小，它将永远运动下去。 ②笛卡尔：如果运动物体不受到任何力的作用，将永远沿原来的方向做匀速运动。 ③ 牛顿：1687年物理学家牛顿分析类似实验，总结伽利略等人研究成果，得出牛顿第一定律。 （3）对定律的理解： ①适用范围：自然界中所有物体。 ②成立条件：没有受到外力作用。 包含两层含义： A.确实没有受到外力作用。 B.物体受到平衡力作用。 ③结果运动状态： 总保持静止状态或匀速直线运动状态。（二者必具其一） ④定律实质说明了力和运动的关系： 力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因。 ⑤定律的得出：通过大量实验，推理抽象概括而来。 （理想实验法） 助学释疑二　惯性 1.观察下列现象： （1）汽车突然刹车，乘客身体会向前倾倒；汽车突然开动，乘客身体会向后仰。 （2）打篮球时，篮球离开手后，仍会继续往上运动。 2.迷你实验室： 如图7-5所示，将硬币、硬纸片叠放在玻璃杯上，用手指沿水平方向迅速击打硬纸片，硬币会随硬纸片飞出吗？请解释该现象。 原来 ，当快速水平迅速击打硬纸片时，硬纸片飞出，但是静止的硬币要保持它原来的静止状态会留在原处，在重力作用下会落入水杯中。 3.惯性： （1）概念：任何物体都有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。物理学上把物体的这种性质称为惯性。 所以，牛顿第一定律也叫惯性定律。 （2）对惯性的理解： ①惯性是物体的一种属性，一切物体在任何情况下都有惯性。 （2）对惯性的理解： ②惯性大小只与物体的质量有关：质量越大，惯性越大。惯性与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。 ③惯性不是力，应该说“有惯性”，而不能说“受到惯性”。 （3）用惯性解释生活现象： 跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？ 跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。 拍打衣服时，衣服上的灰尘为什么会掉落？ 衣服和灰尘原来处于静止状态，拍打衣服时，衣服向前运动，而灰尘由于惯性，仍要保持原来的静止状态，所以会和衣服分开，在重力作用下而掉落。 4.惯性的利用： （1）使锤头变紧： 锤子的锤头松了，将手柄的下端撞击石头或树墩，手柄碰到石头或树墩会停止运动，而锤头由于惯性，会继续向下运动。这样，锤头就被套紧了（图7-6）。 （2）跳远助跑： 跳远运动员助跑后，飞身一跃，靠自身的惯性，能在空中继续向前运动一段（图7-7），以提高跳远成绩。 5.惯性的危害与防治： （1）为了防止汽车紧急刹车或突然碰撞时车内人员由于惯性而被撞伤，驾驶员和乘客必须按规定使用安全带！ （2）为了防止汽车追尾，车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：5分钟；分值：100分） 1.（20分）在小伟创作的一部科幻小说中，描述了这样的场景：为了探索未知世界，小伟驾驶宇宙飞船翱翔在没有星系、没有星云，空荡荡的一望无际的宇宙空间。请你展开想象，假如燃料燃尽，飞船将会______________。你的理由是______________。（答案合理即可） 2．（20分）2023年杭州亚运会，中国运动员包揽蹦床比赛全部金牌。如图是运动员从最低点C竖直上升至最高点A的简化图。运动员在重力作用下减速上升说明力是 （填“改变”或“维持”）物体运动状态的原因；若运动员上升到最高点时，重力突然消失，运动员将处于 状态。 3．（10分）如图所示，小球从A点沿光滑圆弧轨道由静止释放，运动到B点时，若一切外力全部消失，则小球的运动轨迹是（　　） A．沿a轨迹继续运动 B．沿b轨迹匀速直线运动 C．沿c轨迹继续运动 D．沿d轨迹竖直下落 4．（30分）两端开口的玻璃管，下端套有扎紧的气球，管中装有适量水，处于竖直静止状态（图甲）。手握管子突然_________（向上/向下）运动时，气球突然变大（图乙），此时手对管子竖直向上的力_________（大于/等于/小于）管子总重，该现象的产生是由于_________具有惯性。 5．（10分）如图所示，汽车上配有安全带和头枕，司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时，对乘车人员起主要保护作用的分别是（　　） A．头枕、头枕 B．安全带、安全带 C．安全带、头枕 D．头枕、安全带 6．（10分）物理来源于生活，晓东同学搜集了一些生活现象并给出了自己的一些见解（　　） ①五一节，晓东携带苹果从成都乘飞机到达西藏，苹果受重力减小导致惯性减小 ②跳远运动动员快速助跑后，飞身一跳，是利用了自身惯性力的作用，获得好成绩 ③汽车上安装安全带和安全气囊，主要是为防止因突发情况惯性给人们带来的危害 ④体育课上，晓东发现投实心球比打乒乓球费力得多，是由于乒乓球的惯性比实心球小 以上关于惯性说法正确的是（　　） A． ①③ B．③④ C．②④ D．②③ 四、课堂小结： 引导学生学列本节课的思维导图： 五、板书设计： 见上面思维导图 六、教后反思： 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 7.1 牛顿第一定律（教学设计） 【学业要求】 1. 物理观念： （1）能通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律； （2）能运用物体的惯性解释生活中的相关现象； 2. 科学思维： （1）通过实验+推理的过程培养学生运用科学思维分析问题的能力。 （2）通过对伽利略对力和运动关系的研究，培养学生科学探究精神。 3.科学探究： （1）通过亚里士多德、伽利略、牛顿等科学家对力与运动关系的讨论，了解物理观念的转变过程，知道採究过程中的曲折性，形成科学严谨、实事求是的科学态度。 （2）经历伽利略思想实验和斜面实验的探究过程，领悟思想实验在科学研究中的作用，能根据有关现象作出猜想与假设，能应用控制变量法设计并进行实验，能对实验现象进行分析、推理，得出力是改变物体运动状态的原因这一结论。。 4.科学态度与责任： （1）通过物理学史学习，对学生进行严谨的科学态度教育，让学生了解人类认识事物本质的曲折过程。 （2）通过对生活中惯性现象的解释，树立学生从生活走向物理，从物理走向社会的理念。 【重点难点】 学习重点：对牛顿第一定律的理解。 学习难点：伽利略理想实验。 【器材准备】 1.小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。 2.相关的视频、挂图、课件等。 【课时安排】 1课时（45分钟） 【教学过程】 一、新课引入： 你观察并思考过下列现象吗？对静止的木箱施加水平方向的推力，木箱沿着水平方向运动；撤去推力后，木箱停了下来（图7-1）。用钉锤敲击铁钉，铁钉向下运动；停止敲击，铁钉就停止向下运动（图7-2）。物体运动需要力维持吗？ 本节我们将学习力和运动之间的关系。 二、自主学习： 助学释疑一　牛顿第一定律 1.关于力和运动的关系生活现象： （1）要让原来静止的物体运动起来，就需要有力的作用； 例如：踢足球时，只有人对球有力的作用，足球才会由静止变为运动。正确吗？ （2）如果要维持物体的运动，似乎必须不停地对物体施加力。 例如：拉车时，只有不断地给车施加力，车才会一直运动， 正确吗？ 2.关于力和运动的两种观点： （1）亚里士多德：地面上物体的“自然本性”是静止的，要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力；不受力而能够一直运动的物体是不存在的。 也就是：力是维持物体运动的原因。 正确吗？ （2）伽利略：意大利物理学家伽利略对这种观点提出了质疑。他通过思想实验发现：运动物体如果不受其他力的作用，将会一直运动下去。 也就是：物体的运动不需要力来维持。 他们谁的观点正确？ 物体没有受力的作用能持续运动吗？我们能否也尝试用理想实验推论一下？下面我们通过实验进行探索。 3.实验探究：阻力对物体运动的影响 （1）实验目的：探究阻力对物体运动情况的的影响。 （2）实验器材：小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。 （3）设计实验：让同一小车从同一斜面顶端由静止向下运动，分别运动到表面粗糙、比较粗糙和平滑的水平面上。观察并比较这三种情况下小车在水平面上运动的距离。 （4）进行实验：（如下图） （5）实验表格： （6）分析论证： ①接触面的粗糙程度反映物体所受阻力的大小。 ②小车速度减小和最终停下来的原因： 因为受到了阻力的作用。 ③小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越远，速度减小得越慢。 结论：在其他条件相同时，小车在水平面上受到的阻力越小，运动的距离就越大。 （7）实验推理： 假如小车在水平面上不受阻力，则小车将一直运动下去。 由此可以说明伽利略的说法是正确的，即“物体的运动不需要力来维持”。 （8）实验方法： ①控制变量法：“三个同一” 让同一小车从同一斜面的同一高度处由静止释放，目的使小车到斜面底端时具有相同的初速度。 ②实验推理法：若运动小车不受阻力作用，小车的速度将不会减小，永远做匀速直线运动。 4.牛顿第一定律 （1）定律内容： 一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 （2）定律得出过程（了解）： ①伽利略：如果运动物体受到的阻力为零，速度就不会减小，它将永远运动下去。 ②笛卡尔：如果运动物体不受到任何力的作用，将永远沿原来的方向做匀速运动。 ③ 牛顿：1687年物理学家牛顿分析类似实验，总结伽利略等人研究成果，得出牛顿第一定律。 （3）对定律的理解： ①适用范围：自然界中所有物体。 ②成立条件：没有受到外力作用。 包含两层含义： A.确实没有受到外力作用。 B.物体受到平衡力作用。 ③结果运动状态： 总保持静止状态或匀速直线运动状态。（二者必具其一） ④定律实质说明了力和运动的关系： 力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因。 ⑤定律的得出：通过大量实验，推理抽象概括而来。 （理想实验法） 助学释疑二　惯性 1.观察下列现象： （1）汽车突然刹车，乘客身体会向前倾倒；汽车突然开动，乘客身体会向后仰。 （2）打篮球时，篮球离开手后，仍会继续往上运动。 2.迷你实验室： 如图7-5所示，将硬币、硬纸片叠放在玻璃杯上，用手指沿水平方向迅速击打硬纸片，硬币会随硬纸片飞出吗？请解释该现象。 原来 ，当快速水平迅速击打硬纸片时，硬纸片飞出，但是静止的硬币要保持它原来的静止状态会留在原处，在重力作用下会落入水杯中。 3.惯性： （1）概念：任何物体都有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质。物理学上把物体的这种性质称为惯性。 所以，牛顿第一定律也叫惯性定律。 （2）对惯性的理解： ①惯性是物体的一种属性，一切物体在任何情况下都有惯性。 （2）对惯性的理解： ②惯性大小只与物体的质量有关：质量越大，惯性越大。惯性与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。 ③惯性不是力，应该说“有惯性”，而不能说“受到惯性”。 （3）用惯性解释生活现象： 跑动中的人，脚被绊住，为什么会向前倒？ 跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。 拍打衣服时，衣服上的灰尘为什么会掉落？ 衣服和灰尘原来处于静止状态，拍打衣服时，衣服向前运动，而灰尘由于惯性，仍要保持原来的静止状态，所以会和衣服分开，在重力作用下而掉落。 4.惯性的利用： （1）使锤头变紧： 锤子的锤头松了，将手柄的下端撞击石头或树墩，手柄碰到石头或树墩会停止运动，而锤头由于惯性，会继续向下运动。这样，锤头就被套紧了（图7-6）。 （2）跳远助跑： 跳远运动员助跑后，飞身一跃，靠自身的惯性，能在空中继续向前运动一段（图7-7），以提高跳远成绩。 5.惯性的危害与防治： （1）为了防止汽车紧急刹车或突然碰撞时车内人员由于惯性而被撞伤，驾驶员和乘客必须按规定使用安全带！ （2）为了防止汽车追尾，车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：5分钟；分值：100分） 1.（20分）在小伟创作的一部科幻小说中，描述了这样的场景：为了探索未知世界，小伟驾驶宇宙飞船翱翔在没有星系、没有星云，空荡荡的一望无际的宇宙空间。请你展开想象，假如燃料燃尽，飞船将会______________。你的理由是______________。（答案合理即可） 【答案】以燃料燃尽时的速度做匀速直线运动 见解析 【解析】宇宙空间空荡荡的，没有空气，没有重力，燃料燃尽，飞船所受的外力为0，将会以此时的速度做匀速直线运动。 2．（20分）2023年杭州亚运会，中国运动员包揽蹦床比赛全部金牌。如图是运动员从最低点C竖直上升至最高点A的简化图。运动员在重力作用下减速上升说明力是 （填“改变”或“维持”）物体运动状态的原因；若运动员上升到最高点时，重力突然消失，运动员将处于 状态。 【答案】 改变 静止 【详解】[1]物体的运动状态包括速度的大小和方向，当物体受到力的作用时，其速度或方向可能会发生变化；在运动员减速上升的例子中，虽然运动员的初始运动方向是向上，但由于受到重力的作用，他的速度在减小，即他的运动状态发生了改变。 [2]根据牛顿第一定律我们知道，物体不受外力作用时，原来静止的物体将永远保持静止状态；当运动员运动到最高点时，运动员静止，若此时所受的所有的力全部消失，他会处于静止状态。 3．（10分）如图所示，小球从A点沿光滑圆弧轨道由静止释放，运动到B点时，若一切外力全部消失，则小球的运动轨迹是（　　） A．沿a轨迹继续运动 B．沿b轨迹匀速直线运动 C．沿c轨迹继续运动 D．沿d轨迹竖直下落 【答案】B 【详解】小球从A点沿光滑圆弧轨道由静止释放，运动到B点时，速度水平向右，若此时一切外力全部消失，由牛顿第一定律知，小球将会做匀速直线运动，会沿b路线继续运动，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．（30分）两端开口的玻璃管，下端套有扎紧的气球，管中装有适量水，处于竖直静止状态（图甲）。手握管子突然_________（向上/向下）运动时，气球突然变大（图乙），此时手对管子竖直向上的力_________（大于/等于/小于）管子总重，该现象的产生是由于_________具有惯性。 【答案】向上 大于 水 【解析】手握管子突然向上运动时，由于惯性，管内水保持原来状态静止，但相对管子向下运动，进入气球，所以气球突然变大。 管子突然向上运动时，由力与运动关系知，管子所受合力向上，故此时手对管子竖直向上的力大于管子总重。 手握管子突然向上运动时，气球突然变大。管子受力运动，管内水保持原来状态静止，该现象的产生是由于水具有惯性。 5．（10分）如图所示，汽车上配有安全带和头枕，司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时，对乘车人员起主要保护作用的分别是（　　） A．头枕、头枕 B．安全带、安全带 C．安全带、头枕 D．头枕、安全带 【答案】D 【解析】小车突然加速时，车速变大，人由于惯性要保持原来的运动状态，人的头部会向后仰，“头枕”对人有保护作用；当汽车紧急刹车时，人的下半身随车静止，而上半身由于惯性保持原来的运动状态继续向前运动，所以人会向前倾，所以需要系安全带以保证安全。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 6．物理来源于生活，晓东同学搜集了一些生活现象并给出了自己的一些见解（　　） ①五一节，晓东携带苹果从成都乘飞机到达西藏，苹果受重力减小导致惯性减小 ②跳远运动动员快速助跑后，飞身一跳，是利用了自身惯性力的作用，获得好成绩 ③汽车上安装安全带和安全气囊，主要是为防止因突发情况惯性给人们带来的危害 ④体育课上，晓东发现投实心球比打乒乓球费力得多，是由于乒乓球的惯性比实心球小 以上关于惯性说法正确的是（　　） A． ①③ B．③④ C．②④ D．②③ 【答案】B 【详解】①质量是物体的一种属性，不随位置的改变而改变，晓东携带苹果从成都乘飞机到达西藏，苹果的质量不变，由可知，苹果受到的重力不变，而惯性只与质量有关，因此惯性不变，故①错误； ②跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，目的是获得跳起时具有更大的速度，由于惯性继续保持原来的运动状态不变，从而使运动员跳的更远，惯性不是力，不能说惯性力，故②错误； ③汽车急刹车、急剧减速或前端发生严重撞击时，人由于惯性仍保持原来的运动状态向前运动，就会撞在前面较硬的物体上，对人身造成伤害，因此汽车上安装安全带和安全气囊，主要是为防止因突发情况惯性给人们带来的危害，故③正确； ④惯性与物体的质量有关，实心球的质量大，惯性大，运动状态较难改变，因此投实心球比打乒乓球费力得多，故④正确。 综上所述：①②错误，③④正确。故ACD错误，B正确。 故选B。 四、课堂小结： 引导学生学列本节课的思维导图： 五、板书设计： 见上面思维导图 六、教后反思： 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$