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1、4.1伽利略的理想实验与牛顿第一定律一.教学目标1 .知识与技能（1） 了解相关的物理学史实；（2）知道“伽利略的理想实验”装置；（3） 了解伽利略以实验事实为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法。（4）理解惯性的概念，能解释惯性现象；（5）掌握牛顿第一定律。2 .过程与方法经历以实验为基础，进行逻辑推理的过程，理解物理学研究方法。3 .情感、态度与价值观（1）通过对有关物理学史实的学习，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度；（2）通过对惯性现象的观察及解释，领略物理与生活的联系。二.教学重点、难点重点：（1）理解力和运动的关系。（2）理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。难点：惯性与
2、质量的关系。教学方法利用生活中的实例，和合理推理，理解力与运动的关系，惯性与质量的关系，贴近生活 更易理解。三.教学教具：多媒体、黑板刷。四.教学过程（一） 情景展现在日常生活中，我们经常看到这样的现象：1 .用力推课桌；现象：课桌能够在推力的作用下运动，撤去外力后，课桌不再运动。2 .踢出去的足球，与小时候玩的秋千；现象：足球踢出去之后，滚动段距离，最后停下来。秋千在推力作用下，荡 开之后，不再推秋千，最终也会停下来；通过这两种现象的对比，学生分组进行讨论，是否只有在力的作用下物体才能够运动或 者保持运动状态。教师：长期以来，我们的生活经验告诉我们物体的运动总与推、拉等行为联系，如果不 再推
3、、拉，原来的运动便会停止。根据刚才的实验现象可知，这时需要给静止的黑板刷个力的作用，才能使它运 动，之前那些运动的物体，如果失去了力的作用就会停下来。长期以来，我们的生 活经验告诉我们物体的运动总与推、拉等行为联系，如果不再推、拉，原来的运动 便会停止。是不是物体的运动一定需要力？即：a.静止的物体不受力的作用就不 能运动；b.运动的物体失去了力的作用，就不能继续运动下去。（二）新课教学这种说法早在2000多年前，古希腊学者亚里士多德就有提出。他通过这些日 常生活中所见的现象得到这样的结论：必须有力作用在物体上，才能使物体保持运 动状态，没有力的作用物体就要静止在某个地方，即力是维持物体运动的
4、原因。 大家觉得亚里士多德的说法正确吗？学生：不正确，（部分学生提出）力撤去之后，物体还是会运动一段距离。这段距离 物体没有立即停止运动。物体之所以会停下来是因为物体受到摩擦力（阻力）的作 用。照亚里士多德的说法，如果没有力的作用，一切运动的物体最终将会静止。在当时 科学不发达的年代，人们经常是通过经验出发，经过简单的思考探究出自然规律， 亚里士多德的说法是总结经验得出来的，可是，通过经验得出的结论，是否科学， 是否是真理，还是有待实践的检验的。因为，有时事物所呈现的表象可能会掩盖他 们本质。就比如说在日常生活中，我们如果从生活经验来总结看到的可能多数是重 的物体下落得快，然而，当我们物体自由
5、下落时，不管轻重，物体从同一高度下落 其快慢是一样的，影响物体运动快慢的原因，其实是空气阻力。1 伽利略理想实验亚里士多德的观点在很长一段时间都指导着人们的思想，直到三百多年前另一 个物理学家质疑了他的观点。他就是伽利略。伽利略认为，将人们引入歧途的是摩 擦力。伽利略注意到，当一个球沿斜面下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时， 速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。但实际情 况却是，即使沿水平面滚动，球也全越来越慢，最后停下来，伽利略认为，这是摩 擦阻力的作用的结果，因为他同样还观察到，表面越光滑，球便滚得越远。于是他 推断：如果没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。伽利略
6、为了说明他的思想，于是设计了一个实验：让小球沿一个斜面从静止状 态开始滚下，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。 减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它滚得远些。继 续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度就会离得更远。于是，他猜想：如果将 后一斜面放水平，球会滚多远？结论显然是球将一直永远滚下去。这也就是说，力 不是维持物体运动的原因，即，一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这 一速度匀速直线运动下去。当然，在现实中，我们不可能消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长， 伽利略的这个实验是个“理想实验”。它是以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推
7、理 和谐地结合在一起，有力的说明力不是维持物体运动的原因。在伽利略时代，法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出：除非物 体受到力的作用，静止的物体将永远保持静止状态，运动的物体将继续以同一速度 沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。2 .牛顿第一定律在伽利略和笛卡儿的结论的基础上，牛顿总结得到动力学的一条基本定律：一 切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，宜到有外力迫使它改变这种状态为止。 这就是牛顿第一定律。牛顿第一定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或 静止状态的性质，也就是物理学中的惯性，所以，牛顿第一定律又叫做惯性定律。a.对牛顿第一定律的理解：（1）物
8、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 持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。（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速度改变的原 因。（3） 不受外力作用的物体是不存在的。不受外力作用一受外力作用，但合外力为零。b.关于惯性的理解：1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性；2）惯性与物体运动状态，是否受力无关，只与物体的质量有关：质量大，惯性 大，质量小，惯性小；3）物体受外力作用时.，惯性表现为改变其运动状态的难易程度。惯性大，则运 动状态难于改变，物体维持原来运动状态的本领越大；4）质量是物体惯性大小的唯一量度。五.课堂小结：一、伽利
9、略的理想实验（假想实验）这是一种以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起的一种科学探究 方法。二、牛顿第一定律（内容和意义）三、惯性（定义，决定因素，本质）课堂练习：【练习1】竖直向上托起的排球，离开手后能继续向上运动，这是由于：A.排球受到向上的冲力的作用。B.排球受到惯性力的作用。C.排球具有惯性。D.排球不受阻力的作用。【练习2 一切物体都有惯性，但是：A.运动时的惯性比静止时的惯性大。B.运动越快，物体的惯性越大。C.物体受力越大，惯性越大。D.物体的惯性在任何情况下都是不变的。【练习3】关于伽利略理想实验,下列认识正确的是：A.理想实验是不科学的假想实验。B.理想实验所得到的结论是不可靠的。C.理想实验是一种科学方法。D.牛顿第一定律描述的是一种理想化状态。【练习4】火车在长直轨道上匀速行驶，坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥 匙相对车竖直上抛，钥匙将落在A.手的后方B.手的前方C.落在手中D.无法确定六.课后作业P80页1、2、4小题。