第五节 牛顿第一定律（教学设计）物理新教材鲁科版（五四学制）八年级下册

6.5 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：牛顿第一定律的得出。 学习难点：对牛顿第一定律的理解。 【器材准备】 1.小车、长木板、斜面、棉布、毛巾等。 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： 如图所示，人不再蹬地后，运动的滑板车为什么最终会停下来?物体的运动需要力来维持吗? 请同学们围绕“物体的运动是否需要力来维持”进行一场辩论赛。 正方:物体的运动需要力来维持。如课桌上的书，一推就动，不推不动；再比如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。 反方:物体的运动不需要力来维持。如滑滑板车时，人不再蹬地后，运动的滑板车还会继续向前运动一段距离。最后滑板车之所以停下来，是因为它受到了阻力作用。 到底哪方的观点正确呢?下面我们通过实验来探究这个问题。 二、自主学习： 助学释疑一　阻力对物体运动的影响 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。 7.实验结论： 实验表明，表面越光滑，小车运动的距离越远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。 设想一下，如果进一步减小小车所受的阻力，它能否运动更远的距离? 8.伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测： 如果表面绝对光滑，运动的物体受到的阻力为零，则速度不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。 方法点拨：质疑、创新和坚持真理 自古以来，很多人认为物体的运动需要力来维持，伽利略正是基于对已有认识的大胆质疑，通过实验观察及符合逻辑的科学推理，揭示出了力与运动关系的本质。质疑、创新和坚持真理的精神是科学发现必备的重要品质。 助学释疑二　牛顿第一定律 牛顿第一定律 牛顿总结并发展了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理规律，牛顿第一定律。 1.定律内容： 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。 2.定律的得出过程： 牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理而概括出来的。我们周围的物体，都要受到力的作用，因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是，由这个定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此牛顿第定律已成为公认的物理学基本定律之一。 3.对定律的理解： （1）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（理想情况）。 B.物体受到平衡力作用（合力为0）。 （2）没有受到外力作用的结果： 总保持静止状态或匀速直线运动状态。（二者必具其一） （3）定律实质揭示了力和运动的关系： 力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因。 助学释疑三　惯性 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。 1.惯性定义：物体这保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。 由牛顿第一定律可知，如果物体不受力的作用，原来运动的物体将保持其速度沿直线一直运动下去，原来静止的物体将一直保持静止状态。 因此，牛顿第一定律又被称为惯性定律。 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）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.思考与讨论： （1）棋子的惯性：如图用力击打一摞棋子中较底下的一颗，这颗棋子飞了出去，为什么上面的棋子没有飞出去面是落下? 一颗棋子被打出时，上面的棋子由于惯性会保持原来的静止状态，所以不会随着飞出去，而是在重力作用下落下。 （2）乘客的惯性：行驶中的汽车突然刹车时，乘客的身体会向前倾；汽车突然开动时，乘客的身体会向后仰。想想看原因是什么? 汽车突然刹车时，乘客身体的下部已随车慢下来，而身体的上部由于惯性会保持来向前运动的状态，因此身体会前领;同样的道理，当汽车突然开动时，乘客身体的下部已随车开始运动，而身体的上部由于惯性会保持原来静止的状态，因此身体会后仰。 4.惯性的利用和防止： （1）惯性的利用： A.跳远运动员快速助跑跳得更远。 B.拍打衣服灰尘。 C.使锤子的锤头变紧。 （2）惯性的防止：惯性有时也会给人们带来危害，需要加以防范。例如，交通工具必须配备刹车系统，驾员与乘客必须系上安全带，公路长下坡路段设置用于失控车辆减速的避险车道，等等，以免发生危险。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：6分钟；分值：100分） 1.（10分）如图所示，小明正在玩滑板车，停止蹬地后，滑板车最终会停下来，是因为 。在滑行时，若一切外力突然消失，滑板车将 。对于运动和力的关系，历史上曾有两位物理学家的观点不同，亚里士多德认为：运动需要力来维持；伽利略认为：运动不需要力来维持，你认为： 的观点是正确的。 2．（10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．（15分）用洗衣机给湿衣服脱水时，是利用 （选填“衣服”或“水”）具有惯性；货车超载时货车的惯性 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；请写出一个减小惯性危害的事例， 5．（10分）下列关于惯性的说法正确的是（　　） A．抛出去的篮球由于受到惯性的作用能在空中继续向前飞行 B．运动员起跑时用力蹬地，是为了增大惯性提高成绩 C．物体运动时具有惯性，静止时不具有惯性 D．汽车在转弯时减速，是为了防止惯性带来的危害 6．（10分）2024年5月28日，神舟十八号航天员叶光富、李聪、李广苏经过约8.5小时密切配合，圆满完成首次出舱活动。如图所示是李广苏正在出舱口的画面。下列说法正确的是（　　） A．出舱时以舱门为参照物，李广苏是静止的 B．出舱时需要系安全绳，是为了减小李广苏的惯性 C．李广苏出舱时不用继续用力也会向前运动，是因为受到了惯性的作用 D．李广苏出舱时若所有外力都消失，李广苏将做匀速直线运动 7.（35分）利用如图所示的装置“探究阻力对物体运动的影响”，甲、丙木板上分别铺有毛巾和棉布，其中毛巾最粗糙，木板最光滑 (1)实验时，应将小车从 （同一/不同）高度处释放，实验中通过小车运动距离的大小来反映 （阻力的大小/阻力对物体运动的影响/接触面粗糙程度）； (2)为了便于推理，水平面材料放置顺序最合理的是 　 ； A．乙、丙、甲 B．丙、乙、甲 C．甲、乙、丙 D．甲、丙、乙 (3)如图丁所示，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，是否需要重做实验以获取可靠的证据？答： （需要/不需要） (4)分析实验现象可得：水平面越光滑，小车的速度减小越 （快/慢），小车运动的路程越长，由此可推理：如果水平面绝对光滑，小车将 。 (5)完成上面的探究后，小明又思考如下问题：如图所示，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，让小球由静止从A点开始运动（不计空气阻力），越过B点后最高可以到达D点。当小球刚摆到C点时，细线恰好断开，且摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将 （选填“往回摆”、“静止”或“做匀速直线运动”）。 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？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 6.5 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：牛顿第一定律的得出。 学习难点：对牛顿第一定律的理解。 【器材准备】 1.小车、长木板、斜面、棉布、毛巾等。 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： 如图所示，人不再蹬地后，运动的滑板车为什么最终会停下来?物体的运动需要力来维持吗? 请同学们围绕“物体的运动是否需要力来维持”进行一场辩论赛。 正方:物体的运动需要力来维持。如课桌上的书，一推就动，不推不动；再比如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。 反方:物体的运动不需要力来维持。如滑滑板车时，人不再蹬地后，运动的滑板车还会继续向前运动一段距离。最后滑板车之所以停下来，是因为它受到了阻力作用。 到底哪方的观点正确呢?下面我们通过实验来探究这个问题。 二、自主学习： 助学释疑一　阻力对物体运动的影响 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。 7.实验结论： 实验表明，表面越光滑，小车运动的距离越远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。 设想一下，如果进一步减小小车所受的阻力，它能否运动更远的距离? 8.伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测： 如果表面绝对光滑，运动的物体受到的阻力为零，则速度不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。 方法点拨：质疑、创新和坚持真理 自古以来，很多人认为物体的运动需要力来维持，伽利略正是基于对已有认识的大胆质疑，通过实验观察及符合逻辑的科学推理，揭示出了力与运动关系的本质。质疑、创新和坚持真理的精神是科学发现必备的重要品质。 助学释疑二　牛顿第一定律 牛顿第一定律 牛顿总结并发展了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理规律，牛顿第一定律。 1.定律内容： 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。 2.定律的得出过程： 牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理而概括出来的。我们周围的物体，都要受到力的作用，因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是，由这个定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此牛顿第定律已成为公认的物理学基本定律之一。 3.对定律的理解： （1）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（理想情况）。 B.物体受到平衡力作用（合力为0）。 （2）没有受到外力作用的结果： 总保持静止状态或匀速直线运动状态。（二者必具其一） （3）定律实质揭示了力和运动的关系： 力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因。 助学释疑三　惯性 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。 1.惯性定义：物体这保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。 由牛顿第一定律可知，如果物体不受力的作用，原来运动的物体将保持其速度沿直线一直运动下去，原来静止的物体将一直保持静止状态。 因此，牛顿第一定律又被称为惯性定律。 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）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.思考与讨论： （1）棋子的惯性：如图用力击打一摞棋子中较底下的一颗，这颗棋子飞了出去，为什么上面的棋子没有飞出去面是落下? 一颗棋子被打出时，上面的棋子由于惯性会保持原来的静止状态，所以不会随着飞出去，而是在重力作用下落下。 （2）乘客的惯性：行驶中的汽车突然刹车时，乘客的身体会向前倾；汽车突然开动时，乘客的身体会向后仰。想想看原因是什么? 汽车突然刹车时，乘客身体的下部已随车慢下来，而身体的上部由于惯性会保持来向前运动的状态，因此身体会前领;同样的道理，当汽车突然开动时，乘客身体的下部已随车开始运动，而身体的上部由于惯性会保持原来静止的状态，因此身体会后仰。 4.惯性的利用和防止： （1）惯性的利用： A.跳远运动员快速助跑跳得更远。 B.拍打衣服灰尘。 C.使锤子的锤头变紧。 （2）惯性的防止：惯性有时也会给人们带来危害，需要加以防范。例如，交通工具必须配备刹车系统，驾员与乘客必须系上安全带，公路长下坡路段设置用于失控车辆减速的避险车道，等等，以免发生危险。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：6分钟；分值：100分） 1.（10分）如图所示，小明正在玩滑板车，停止蹬地后，滑板车最终会停下来，是因为 。在滑行时，若一切外力突然消失，滑板车将 。对于运动和力的关系，历史上曾有两位物理学家的观点不同，亚里士多德认为：运动需要力来维持；伽利略认为：运动不需要力来维持，你认为： 的观点是正确的。 【答案】 力能改变物体的运动状态 做匀速直线运动 伽利略 【详解】[1]停止蹬地后，滑板车在摩擦力的作用下最终会停下来，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]在滑行时，若一切外力突然消失，由牛顿第一定律可知，滑板车的运动状态将不会发生改变，即滑板车将做匀速直线运动。 [3]物体在不受力时可以保持匀速直线运动状态，说明力不是维持物体运动的原因，即运动不需要力来维持，所以伽利略的说法是正确的。 2．（10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．（15分）用洗衣机给湿衣服脱水时，是利用 （选填“衣服”或“水”）具有惯性；货车超载时货车的惯性 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；请写出一个减小惯性危害的事例， 【答案】 水 变大 汽车安全带可以减小惯性带来的危害 【详解】[1]洗衣机中衣服脱水时，水与衣服高速转动，衣服被滚桶挡住，而水由于惯性保持原来的运动状态，离开了衣服。故洗衣机中衣服脱水时，是利用水具有惯性。 [2]惯性大小与质量有关，货车超载时火车质量变大，惯性变大。 [3]急停时，由于人有惯性要保持原来的运动状态，向前运动，安全带可以阻止人向前运动，减少由此带来的危害。 5．（10分）下列关于惯性的说法正确的是（　　） A．抛出去的篮球由于受到惯性的作用能在空中继续向前飞行 B．运动员起跑时用力蹬地，是为了增大惯性提高成绩 C．物体运动时具有惯性，静止时不具有惯性 D．汽车在转弯时减速，是为了防止惯性带来的危害 【答案】D 【详解】A．惯性不是力，只能说具有惯性，不能说受到惯性，故A错误； B．运动员起跑时用力蹬地只是让人能向上跳起，利用了物体间力的作用是相互的，不是利用了惯性，故B错误； C．一切物体都具有惯性，故C错误； D．汽车在转弯时如果不减速慢行，会由于惯性继续保持原来的方向运动，易造成侧翻等事故，故汽车在转弯时减速，是为了防止惯性带来的危害，故D正确。 故选D。 6．（10分）2024年5月28日，神舟十八号航天员叶光富、李聪、李广苏经过约8.5小时密切配合，圆满完成首次出舱活动。如图所示是李广苏正在出舱口的画面。下列说法正确的是（　　） A．出舱时以舱门为参照物，李广苏是静止的 B．出舱时需要系安全绳，是为了减小李广苏的惯性 C．李广苏出舱时不用继续用力也会向前运动，是因为受到了惯性的作用 D．李广苏出舱时若所有外力都消失，李广苏将做匀速直线运动 【答案】D 【详解】A．出舱时以舱门为参照物，李广苏是的位置发生改变，李广苏是运动的，故A错误； B．出舱时需要系安全绳，当航天员意外漂离轨道舱时，可拉着绳子返回轨道舱，惯性与质量有关，人的质量不变，惯性不变，故B错误； C．李广苏出舱时不用继续用力也会向前运动，由于李广苏具有惯性，惯性是物体的一种性质，不能说受到惯性的作用，故C错误； D．李广苏出舱时，他是运动的，若所有外力都消失，由牛顿第一定律可知，李广苏将做匀速直线运动，故D正确。 故选 D。 7.（35分）利用如图所示的装置“探究阻力对物体运动的影响”，甲、丙木板上分别铺有毛巾和棉布，其中毛巾最粗糙，木板最光滑 (1)实验时，应将小车从 （同一/不同）高度处释放，实验中通过小车运动距离的大小来反映 （阻力的大小/阻力对物体运动的影响/接触面粗糙程度）； (2)为了便于推理，水平面材料放置顺序最合理的是 　 ； A．乙、丙、甲 B．丙、乙、甲 C．甲、乙、丙 D．甲、丙、乙 (3)如图丁所示，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，是否需要重做实验以获取可靠的证据？答： （需要/不需要） (4)分析实验现象可得：水平面越光滑，小车的速度减小越 （快/慢），小车运动的路程越长，由此可推理：如果水平面绝对光滑，小车将 。 (5)完成上面的探究后，小明又思考如下问题：如图所示，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，让小球由静止从A点开始运动（不计空气阻力），越过B点后最高可以到达D点。当小球刚摆到C点时，细线恰好断开，且摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将 （选填“往回摆”、“静止”或“做匀速直线运动”）。 【答案】(1) 同一 阻力对物体运动的影响 (2)D (3)不需要 (4) 慢 一直做匀速直线运动 (5)做匀速直线运动 【详解】（1）[1]实验时，应将小车从同一高度处释放，小车到达水平面的速度相同，小车到达水平面的动能相同。 [2]小车到达水平面的动能相同，小车停下时，克服摩擦力做的功相同，小车运动距离不同，由得，小车克服的阻力大小不同，小车运动的距离不同，说明小车速度减慢速度不同，则实验中通过小车运动距离的大小来反映阻力对物体运动的影响。 （2）为了便于推理，水平面的阻力应不断减小，水平面的接触面的粗糙程度应不断减小，则水平面材料放置顺序最合理的是甲、丙、乙，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）如图丁所示，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，说明图丁中小车在水平面运动的距离最远，与其他实验比较可以得出结论，则不需要重新完成实验。 （4）[1][2]分析实验现象可得：水平面越光滑，小车运动的路程越长，小车的速度减小越慢，小车运动。由此可推理：如果水平面绝对光滑，小车的速度不会减慢，将做匀速直线运动。 （5）如图所示，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，让小球由静止从A点开始运动（不计空气阻力），越过B点后最高可以到达D点。当小球刚摆到C点时，小球的速度大于0，细线恰好断开，且摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将保持C点的速度做匀速直线运动。 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？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$