初中物理沪科版八年级全册第一节 科学探究：牛顿第一定律教案设计

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第七章　力与运动第1节　科学探究：牛顿第一定律教学目标【知识与技能】1．了解伽利略的理想实验，了解物理学上理想实验的实质．2．体会亚里士多德与伽利略的思想冲突．3．通过实验过程，学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律，并会用自己的语言予以表述．4．在生活中认识惯性，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践．【过程与方法】1．培养和提高实验设计与操作、现象描述、总结归纳等能力．2．学习科学推理这一科学方法．【情感、态度与价值观】1．通过对牛顿第一定律得出过程的体验，感受科学成果往往是多人智慧的结晶．2．培养实事求是的科学态度．重点难点【重点】学生自行探究并学会用自己的语言表述牛顿第一定律．【难点】1．惯性和惯性定律的区别．2．探究实验的设计与数据的处理．教学过程知识点一　牛顿第一定律【自主学习】阅读课本P125－128，完成以下问题：1．牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态.2．牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过推理抽象概括出来的，所描述的是一种理想情况．自然界中不受外力的物体不存在，故牛顿第一定律不能用实验来直接证明．【合作探究】演示一　伽利略的理想实验伽利略认为，当小球沿左侧某高度向下运动，无论右边斜面坡度如何，小球都会沿着斜面上升到一定高度．如果忽略掉各种阻力，理想情况，小球将会上升到与左侧下落点等高；如果斜面为水平，那么小球将一直运动下去．1．伽利略之前的一位古希腊哲学家亚里士多德关于力的观点是什么？答：地面上的物体是静止的，要维持物体的运动，就必须给它施加一定的力，不受力而能一直运动的物体是不存在的.2．你认为伽利略和亚里士多德的观点谁更合理、科学？答：我认为伽利略的观点更科学，因为他是经过实验观察思考的，而亚里士多德更多的是主观的判断，没考虑到阻力的作用.演示二　阻力对物体运动的影响完成实验探究1．提出问题答：运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去吗？2．猜想与假设答：运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去．3．设计实验答：让滑块从斜面滑下，逐渐减小水平面粗糙程度，记录滑块在水平面上的运动距离．4．准备器材答：斜面、粗糙程度不同的水平面、滑块、刻度尺等．5．收集证据答：接触面滑块受到摩擦力的大小(大/较大、小)滑块在水平面上的运动距离s/m粗糙的水平面大0.4比较光滑的水平面较大0.7很光滑的水平面小1.2 6.实验结果答：滑块在表面粗糙的水平面上的运动距离最小，在比较光滑的水平面上的运动距离较大，在很光滑的水平面上运动距离最大．7．分析与论证答：在其他条件相同时，平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车前进的距离越远．8．进一步推理答：假如平面绝对光滑且足够长，忽略空气阻力，那么滑块将一直保持不变的速度永远运动下去．探究　牛顿第一定律1．定义：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态．2．科学推理法：物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法．3．理解牛顿第一定律(1)一切物体：“一切物体”说明此定律对一切物体适用，无论固态、液态还是气态，亦或是静止或运动状态，全部适用．(2)没有受到外力作用：“没有受到外力的作用”是牛顿第一定律成立的条件，包含两层含义．一是理想状态中的物体不受任何力的作用(这种情况是不存在的)；二是物体所受力的合力为零，作用效果与不受力时等效．(3)总：“总”表示一直这样、不会改变．(4)或：“或”指物体不受力时，原来静止的总保持静止，原来运动的就总保持原来的速度和方向做匀速直线运动．两种状态必有其一，不同时存在．【教师点拨】1．控制变量法：像实验中让滑块从同一高度，同一斜面由静止滑下，使到达水平面的速度相同，只改变水平面的粗糙程度，从而探究阻力对运动状态的影响．这样控制其他变量不变，只改变一个变量的方法就是控制变量法．2．牛顿第一定律是牛顿概括了伽利略等人的研究成果总结出来的．【跟进训练】1．关于力和运动的关系，下列说法正确的是(　B　)A．物体受力才会运动B．力使物体的运动状态发生改变C．停止用力，运动的物体就会停止D．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因．2．(多选)关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是(　BD　)A．牛顿第一定律是实验定律B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C．物体的运动需要力来维持D．物体的运动不需要力来维持3．(多选)关于伽利略的理想实验，说法正确的是(　BD　)A．只要接触面比较光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去B．这个实验实际上是永远无法做到的C．利用先进仪器就能使实验成功D．虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的知识点二　惯性【自主学习】阅读课本P128－129，完成以下问题：1．一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫惯性．牛顿第一定律也叫惯性定律．2．惯性是一切物体所具有的固有属性：一切物体不管它是否受力，也不管它是否运动和怎样运动，都具有惯性.3．生活中我们除了利用惯性，还要预防惯性造成的危害．【合作探究】演示三　惯性小实验如图所示，拨动弹性片，它能将右边的小硬纸片弹走，然而纸片上的砝码未被弹走．1．为什么小硬纸片被弹走了？答：这是因为纸片受到了来自弹性片的弹力作用，它原来的静止状态被改变了，所以被弹走了．2．纸片上的砝码未被弹走，你知道为什么吗？答：在纸片被快速弹走的过程中，砝码所受到的纸片施加的摩擦力的作用效果可以忽略，在水平方向上砝码将保持静止状态，所以它会落在支架上．3．用水杯、硬纸片及硬币做一个类似的实验，分析讨论实验结果(如图所示)．答：与硬币在一起的硬纸片因受手指的作用力，由静止变为运动，改变了原来的运动状态；硬币由于惯性，仍要保持原来的静止状态，所以不会随纸片一块飞出，因而失去支持掉入杯子中.演示四　生活中的惯性　甲：劳动时利用惯性　　乙：安全带的作用　丙：比赛跳远　　丁：雨雪天气的车祸1．上面四幅图，哪些是利用惯性，怎么利用的？答：甲、丙是利用惯性．甲中用手柄的下端撞击石头，斧头由于惯性，会继续向下运动．这样，斧头就被套紧了；丙中运动员助跑后跃起，靠自身惯性在空中继续前进．2．哪些图说明了惯性的危害，为何会造成危害？答：乙、丁说明了惯性的危害，需要预防．乙中汽车突然刹车时，人由于惯性可能会撞伤，因此要使用安全带；丁中由于雨雪天气地面更加光滑，若刹车不及时，很可能发生交通事故，因此需要减速慢行．3．我们平时拍打身体上的灰尘、抖落伞上的雨滴等也利用了惯性，你知道具体怎么解释吗？答：当我们拍打身体或是抖动雨伞时，衣服与雨伞运动，灰尘和雨滴由于具有保持静止状态的惯性而与衣服及雨伞分开．【教师点拨】1．惯性是一切物体的固有属性.2．物体的惯性只与物体的质量有关，物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小，质量是物体惯性的量度．3．惯性不是力，在解答问题时，只能说“由于惯性”“具有惯性”．而不能说“受到惯性”“由于惯性的作用”“克服惯性”等，否则就将惯性和作用混为一谈．【跟进训练】1．(多选)下列现象中哪些是利用惯性的(　ACD　)A．拍打衣服时，灰尘脱离衣服B．司机和前排的乘客要系安全带C．洗完手后，用力甩掉手上的水滴D．跳远运动员起跳前要尽力助跑2．火车在平直轨道上匀速前进，在密闭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(　C　)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，不向任何一飘 D．无法确定3．一氢气球吊着一重物以1m/s的速度匀速竖直上升，在上升过程中，吊物体的绳子突然断了，则在绳子断开后物体(　D　)A．立即下落，且速度越来越快B．立即匀速下落C．由于惯性，物体以1米/秒的速度匀速上升D．先上升一段距离再下落，下落时速度越来越快4．一个物体做匀速直线运动，突然受到一个外力的作用，它的运动状态是否一定会改变？答：物体原来的运动状态是匀速直线运动，对应的受力情况是“不受力”或“所受合力为零”．在此基础上再施加给此物体一个外力，此时物体所受合力一定不为零，物体的运动状态一定会发生改变．课堂小结1．牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理概括出来的；力是改变物体运动状态的原因．2．惯性：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质；惯性的大小由质量决定；惯性是所有物体的固有属性．练习设计完成本课对应训练．温馨提示：实验视频见课件．