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第五節 牛頓第一定律
【目標】
1、知識與技能
(1)知道牛頓第一定律的內容
(2)知道慣性的概念
(3)知道二力平衡
2、過程與方法
(1)通過活動體驗任何物體都具有慣性
(2)探究摩擦力對物體運動的影響
(3)探究二力平衡條
3、情感、態度與價值觀
通過活動和閱讀感受科學就在身邊

【重點】
1、探究摩擦力對物體運動的影響
2、認識生活中的慣性現象
3、探究二力平衡條

【教學難點】
1、探究摩擦力對物體運動的影響實驗結論的進一步分析
2、對牛頓第一定律字敘述的理解
3、怎樣解釋慣性現象
4、學生設計實驗探究二力平衡條

【教學過程】
一、牛頓第一定律
1、提出問題
(1)讓學生閱讀第34頁第1頁自然段，看圖11.5-1。
①討論交流：列舉了一類什么現象？
自行車、列車等運動的物體，停止施加動力，還會繼續運動，但最終要停下。
②根據你的生活經驗或對身邊所發生現象的觀察。類似的例子請再舉幾個？
(2)讓學生做類似實驗：將筆盒放在本上，在桌面上用力拉動本。筆盒隨本運動，停止用力看看筆盒是否還會運動？
(3)“對運動的物體會停下類生活中常見的現象，請你提一個相關的問題。如：運動的物體為什么會停下？運動要靠力維持嗎？等。
(4)亞里士多德和伽利略對“運動的物體會停下“的解釋。
古希臘哲學家亞里士多德認為：如果要使一物體持續運動，就必須對它施加力的作用。如果這個力被撤消，物體就會停止運動。
科學家伽利略卻通過理想實驗，運用邏輯推理，對亞里士多德的觀點提出了質疑。伽利略認為：物體的運動并不需要力維持，運動之所以會停下，是因為受到了摩擦阻力。
讓學生以對亞里士多德和伽利略觀點進行評價，談自己的看法。
對同一種現象，亞里士多德和伽利略給出了截然不同的解釋。都有其理由。到底哪個說法正確，僅僅靠思辨不能回答，讓我們自己動手、動腦探究論證吧。
2、實驗探究
探究：摩擦力對物體運動的影響。
怎樣進行實驗呢？
(1)讓學生閱讀第35頁探究“摩擦力對物體運動的影響“。先完整地看一遍實驗內容。
(2)提出問題讓學生討論。
①此實驗過程中，控制哪些條保持不變？用什么方法控制？
(要控制小車進入水平面時的速度大小和方向保持不變，控制方法：用同一輛小車，讓小車自斜面頂端(相等的高度)從靜止開始滑下。)
②哪些條需要發生變化？用什么方法實現這種變化？
(要改變小車在水平面上受到的摩擦力大小，改變方法：給水平桌面鋪上粗糙程度不同的物體(毛巾、棉布)
③要觀察和記錄哪些數據
(要觀察小車從同一高度滑下后在水平面上運動狀態的變化情況，記錄小車在水平面上通過的距離)
(3)學生分組實驗
(4)學生交流觀察到的三種情況下小車運動變化的情況，教師引導學生分析引起變化的原因。從表格記錄中找出變化規律。
結論：平面越光滑，小車運動的距離越遠，這說明小車受到的摩擦力越小，速度減小得越少。
(5)進一步引導學生進行推理：如果物體不受力，速度不會減慢，它將永遠運動下去。
3、牛頓第一定律
(1)伽利略對類似的實驗進行了分析得出：如果表面絕對光滑，物體受到的阻力為零，速度不會減慢，將以恒定不變的速度永遠運動下去。
(2)笛卡兒對伽利略推理結論的補充：物體如果不受力，運動方向也不會改變。
(3)英國科學家牛頓總結了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的物理規律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
說明：(1)牛頓第一定律說明了物體的運動不需要靠力維持。物體運動之所以會停下，是由于物體受到了阻力。
(2)對牛頓第一定律中“將保持靜止狀態或勻速直線運動狀態“這句話的含義，我們可以理解為：物體不受力時，原靜止的物體將永遠保持靜止狀態；原運動的物體將永遠做勻速直線運動，速度的大小和方向都不改變。
二、慣性
1、演示：讓學生照第36頁圖11.5-4所示，把4 個棋子摞起。先猜猜：如果像圖中那樣用尺迅速打擊最下面的棋子，上面的棋子落在何處？
提問：上面的棋子為什么不和被打飛的棋子一起飛出去呢？
2、讓學生閱讀第36頁有關內容：從牛頓第一定律可以知道，一切物體都有保持原有運動狀態的特性。我們把物體保持運動狀態不變的特性叫做慣性，牛頓第一定律也叫慣性定律。
為了幫助學生理解，告訴學生：可以通俗地用物體有一種“習慣性”或叫“惰性”理解“慣性”。就是說，一切物體都有一種“惰性”，這種“惰性”的表現就是不愿意改變原的運動狀態。只要不受到外界力的作用，它就保持原的運動狀態。除非有外力作用于它，才能迫使它改變原的運動狀態。
3、應用牛頓第一定律解釋慣性現象
(1)引導學生嘗試用牛頓第一定律分析演示實驗現象：上面的棋子原的狀態(靜止)，由于慣性，它要保持靜止狀態，所以落回原處。
(2)讓同學們談一下乘坐公交車，公交車啟動、剎車時身體的感受。
(3)學生看圖11.5-5，討論交流：為什么錘頭松了木工師傅把錘柄在凳子上撞擊幾下，錘頭就能緊緊地套在錘柄上？(錘子向凳子撞擊時，錘頭和錘柄一起向下運動，錘柄撞到凳子受到力作用，運動狀態改變而停止運動，錘頭繼續向下運動使錘柄套緊。)
(4)學生看圖11.5-5，討論交流：為什么騎車的速度太快，容易發生事例？(減速、拐彎或剎車時，騎車的人由于慣性身體會保持原的速度向前運動，從而容易產生事故。)
(5)讓學生閱讀第37頁科學世界<<汽車安全帶>>認識人們如何利用安全帶防止和減小汽車發生事故時由于慣性對駕駛員和乘客造成的傷害。
三、二力平衡
1、二力平衡
(1)提出問題：慣性定律告訴我們，物體不受力時，將保持靜止或勻速直線運動狀態。但不受力的物體是不存在的，那么為什么有些物體還會保持靜止或勻速直線運動狀態呢？
(2)探究：讓學生提著書包不動。書包受重力和手對它向上的拉力，為什么書包受兩個力作用會保持靜止 ？
在平直馬路上勻速行駛的汽車，受到牽引力和阻力。為什么水平方向汽車受兩個力作用會保持勻速直線運動狀態？
討論：如果將手松開，書包將落到地上，顯然向上的拉力將使書包下落的效果抵消了。使書包不至于下落；同樣道理，汽車牽引力將阻力產生的效果，也可以說阻力將牽引力產生的效果抵消了。使汽車的速度不發生變化。
(3)結論：一些物體雖然受力，但是這幾個力的作用效果相互抵消，就相當于不受力。
如果作用在物體上的幾個力，它們作用在物體上的各個力改變物體運動狀態的效果相互抵消，我們就說這幾個力相互平衡。這時的物體我們就說它處于平衡狀態。
2、二力平衡條
(1)物體受兩個力作用保持平衡的情況最簡單，我們先研究這種情況。
問題：物體受兩個力作用一定就能保持靜止或勻速直線運動狀態嗎？
舉例：放在光滑斜面上的書，受重力和斜面的支持力但要沿斜面向下滑；電梯受重力和向上的拉力，起動時，速度越越快。
問題：如果作用在物體上的力只有兩個，且物體處于平衡狀態，這兩個力應該滿足什么樣的條呢？
(2)探究：①讓學生猜想在什么條下二力平衡。(可能與作用力的大小、方向、作用位置…..有關)
②學生根據桌上所準備的實驗裝置，如圖所示(還有若干質量相等或不等的砝碼)，自己設計實驗探究二力平衡時，兩個力的大小、方向、作用點應該有什么關系。
③實驗方法：在兩邊盤子中放質量相等的砝碼，使木塊受到大小相等、方向相反、作用在同一直線上的力。木塊處于平衡(靜止)狀態。改變木塊的受力情況：
a、改變其中一邊盤子的砝碼的質量，使木塊受到的力大小不等。
b、將其中一邊盤子的砝碼移到另一邊使木塊受到的力方向相同。
c、轉動木塊，使木塊受的力不在同一直線上。
d、垂直于木塊受力方向移動木塊，使木塊受的力不在同一直線上且方向相同或不相同。
④各實驗小組交流設計的實驗方案，并對自己設計的方案進行修改。
⑤學生進行實驗。
⑥結論：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直線上，這兩個力就彼此平衡。
力的平衡在日常生活中有許多實際應用，應會根據平衡狀態，找出平衡力；根據物體受力情況，判斷它是否處于平衡狀態。
例：吊在空中重5N，靜止不動時，電線對它的拉力是多大？
達標自查
1、讓小車從斜面頂端從靜止開始滑下，分別在光滑程度不同的水平面運動，小車最后都會慢慢停下，這是因為 ，得到的結論是：水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，速度減小得越
。由此可推理出：如果小車不受力，小車將 。
2、關于慣性，下列說法中正確的是( )
A、物體靜止時有慣性，運動時沒有慣性 B、物體保持靜止或勻速直線運動狀態時才有慣性
C、物體受力作用時才有慣性 D、物體的慣性與運動狀態或是否受力無關
3、我國公安部門規定：在高速公路上，汽車駕駛員和乘客都要系上安全帶，主要是為了減輕下列哪種情況下可能造成對人身的傷害( )
A、汽車加速 B、汽車速度過快 C、緊急剎車 D、汽車突然啟動
4、一本書放在水平桌面上，下列哪一對力是書受到的平衡力( )
A、書的重力和書對桌面的壓力 B、書的重力和桌面對書的支持力
C、書對桌面的壓力和桌面對書的支持力 D、書對桌面的壓力和桌子受到的重力
5、慣性是造成許多交通事故的原因，下列不是為了防止由于慣性而造成交通事故所制定的交通規則是( )
A、某些地段要對機動車輛限速 B、車輛快速行駛時要保持車距
C、車輛靠右側行駛 D、小型客車的駕駛員必須系安全帶
6、跳傘運動員在空中張開落傘后，跳傘運動員勻速下降，這是因為跳傘運動員( )
A、沒有受到重力作用 B、受到的重力小于阻力
C、受到的重力等于阻力 D、受到的重力大于阻力
7、畫出在平直公上勻速行駛的汽車受力的示意圖。
8、慣性和慣性定律不同之處在于： 描寫物體運動規律， 描寫物體本身的性質； 的成立是有條的，而 是任何物體都具有。
能力提高
9、舉例寫出你觀察到的在生產、生活以及交通運輸等方面發生的慣性現象的兩個例子，并結合所舉事例分別說明如何防止或利用慣性。
10、兩千多年前，古希臘學者亞里士多德認為：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力，物體就會靜止。這個結論是亞里士多德對生活中的現象進行觀察總結出的。人們確實看到，用力推一個木箱它就運動，停止用力，木箱就靜止。因為這種現象，亞里士多德的觀點在兩千多年里被人們普遍接受，直到后伽利略推翻了這個觀點。
你認為亞里士多德錯在了什么地方？怎樣解釋上述“推木箱”的現象？
11、請你設計一個實驗探究二力平衡的條，要求：寫出實驗器材、實驗步驟、實驗結果，并比較二力平衡的條和作用力與反作用力的條有何相同點和不同點。
12、閱讀材料
汽車剎車之后
現代社會汽車大量增加，發生事故的一個重要原因是遇到意外情況時汽車不能立即停止，因為司機從看到情況到肌肉動作操縱制動器需要一段時間，這段時間叫反應時間，在這段時間內汽車要前進一段距離，叫反應距離。從操縱器剎車 到車停下，汽車又要前進一段距離，這段距離叫制動距離。以上兩段距離之和即為汽車的停車總距離。
下面是一個機警的司機開一輛保養得很好的汽車在干燥的公路上以不同的速度行駛時，測得的剎車后的反應距離和制動距離。
速度(km/h)反應距離(m)制動距離( m)停車總距離(m)
40
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80
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9
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22
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49
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閱讀后回答
(1)影響汽車制動距離的主要因素是什么？
(2)在交通要道為什么對機動車輛的最大速度要限制？
(3)你認為在雨雪天制動距離將怎樣變化？司機在雨雪天氣應注意什么問題？

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