必修1《1.牛顿第一定律》精品优质课教案设计

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一、历史回顾

设问：请大家想一想，如何才能使你的课本在桌面上运动起来，并且一直运动下去？（学生回答用手推）如果手停止推又会怎么样？ （停下来）其实在2000多年前，古希腊伟大的科学家亚里士多德就和同学们观察了了同样的现象，并提出了他自己的观点。（PPT展示）你觉得亚里士多德观点正确吗？请用自己桌面上的东西设计一个实验或者用生活中的实例来对亚里士多德的观点进行论证。（学生四个一组，进行讨论、实验。2分钟）

下面请同学对自己的论证过程加以展示。（请学生说明通过什么方法或想象可以证明亚的说法是错误的，视同学们的回答适当点评）

但由于亚里士多德在那个时期是绝对的科学权威，而且他的观点与人们的生活经验相一致，因此这种错误观点竟影响了人们2000多年。直到300多年前，意大利科学家伽利略才对亚里士多德的观点提出了质疑，采用了科学的方式对亚的结论的方法进行了论证,并提出了自己对力与运动的观点。现在我们就共同回顾300多年前伽利略的探究之路.这就是伽利略用来探究的实验装置（展示斜面轨道）

斜面实验：（调节水平，介绍装置）

该装置由两个斜面和一个金属小球组成，红线是水平线,老师已经用水平仪将装置调节为水平状态。现在让小球从斜面的一端和红线等高的位置释放，请同学们观察小球的运动情况.

第一次实验,轨道上铺有一层纱布

第二次实验把纱布去掉

实验分析：1、小球沿斜面向下速度增大，沿斜面向上速度减小

设问：如果小球沿水平面运动时，速度会怎么样？小球会停下来的原因是什么？

伽利略当时在实验前也经历了这样的逻辑思维过程，并且推断: 若没有摩擦力,球将永远运动下去。但要驳倒一个持续2000年的观点,仅仅靠逻辑推理够不够?因此伽利略利用该装置进行了以下的操作

2、摩擦力越小，小球冲上第二个斜面的最高位置越接近释放位置的高度。

大家发现,摩擦力越小,小球在第二个斜面上上滑的高度越高那么,如果没有摩擦，小球会不会到达与释放位置等高的地方？

现在减小斜面的倾角，从和刚才等高的位置释放小球，请大家继续观察。（忽略摩擦影响,仍到达与倾角较大时等高位置）

大家发现，从同一位置释放小球，尽管第二个斜面倾角不同，但小球每次总是要到达与倾角较大时能到达的最高位置。结合推论1，若果没有摩擦力，尽管不断减小第二个斜面的倾角,经过的路程越来越长,但小球总要去寻找与释放位置同样的高度。

那么如果将第二个斜面倾角减小到零，即成为水平，释放后小球将会怎么样？

伽利略在可靠事实的基础上加以了合理推理，提出了他对力与运动的看法。（PPT展示）

伽利略的这个实验，在现实中能否做成？主要困难在哪里?因此是一个理想实验.这种理想化的思维方式为我们研究物理问题提供了一种重要的方法。爱因斯坦给予了伽利略很高的评价。

但在科技高度发达的今天，在实验室里已经可以实现摩擦力几乎为零？

气垫导轨实验：

大家请看，这个装置叫做气垫导轨，两个侧面上布满了小孔；这个像电饭煲一样的东西叫做气泵，可以向外鼓气。打开气泵，充入气垫导轨的气体就会从侧面的小孔出来，如果我将滑块放上去，滑块将会怎么样？（被气体托起来，减小滑块所受的摩擦力）这样我们就可以研究水平方向上不受力的物体的运动情况了？为了更直观的观察，我使用了位移传感器，可以记录物体运动的位移，通过数据采集器，可以直接在电脑上显示出物体的位移--时间图象，通过图像我们就可以知道物体的运动情况了。

我已经将轨道调节到了水平状态,下面开始实验.打开传感器,轻推小车,请大家看屏幕上出现的位移时间图象。

设问：通过图像可知，不受力的情况下滑块做什么运动？（匀速直线）所以伽利略的结论是正确的。

其实即使使用了气垫导轨，摩擦力能不能完全消除？如果时间长了，滑块的速度也会发生变化的。所以，300年前伽利略能用理想实验来说明自己的观点是多么大的一个创举！

但为什么他的结论却没被叫做伽利略运动定律呢？与伽利略同时代的法国物理学家笛卡尔就力与运动,并提出了更为完善的观点.( PPT展示笛卡尔的观点,让学生分析笛的观点较伽的观点有何进步之处)