3.4牛頓第一定律（第1課時）（導(dǎo)學(xué)案）七年級科學(xué)下冊（浙教版）2

3.4牛頓第一定律（第1課時）（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解牛頓第一定律的內(nèi)容，確認(rèn)力并不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因；2.了解亞里士多德與伽利略的思想沖突，知道伽利略的理想實驗及其主要推理方法和結(jié)論；【學(xué)習(xí)重點】通過對小車實驗的分析比較得出牛頓第一定律；【學(xué)習(xí)難點】力不是維持物體運動的原因；伽利略的理想實驗的推理過程；【自主學(xué)習(xí)】（此模塊是回顧與預(yù)習(xí)）1.牛頓第一定律內(nèi)容：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是牛頓第一定律。2.牛頓第一定律不能通過實驗直接驗證。3.力不是維持物體運動的原因，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。【課堂探究】一、牛頓第一定律事實上，我們無法用實驗顯示物體不受力作用時的運動，因為自然界中并不存在完全不受力作用的環(huán)境。我們采用的方法是：先用實驗探究不同阻力對物體運動的影響，然后再推測出物體不受力作用時將做什么運動。1.活動：探究阻力對物體運動狀態(tài)的影響【實驗步驟】（1）在水平木板上分別鋪上毛巾和棉布，如圖甲和乙，讓小車從斜面的頂端由靜止開始滑下，觀察小車在水平面上運動的距離，并將結(jié)果記錄在下表中。（2）水平木板上不鋪任何材料，如圖丙，重復(fù)上述實驗。水平面的材料小車受到的阻力（大、較大、?。┬≤囘\動的距離（大、較大、?。┟薏即笮〗z綢較大較大木板小大【實驗現(xiàn)象】小車在不同平面上的運動距離不同，隨著水平面越來越光滑，小車運動的距離也越來越遠(yuǎn)?！緦嶒灧治觥啃≤囋诓煌矫嫔鲜艿降淖枇Υ笮〔煌Ｋ矫嬖焦饣?，小車受到的阻力越小，其速度減小得越慢，運動距離越遠(yuǎn)。（把無法直接測量的阻力對運動的影響轉(zhuǎn)化為可直接比較的小車的運動距離，運用了轉(zhuǎn)換法。）【實驗結(jié)論】阻力改變了小車的運動狀態(tài)。阻力越小，小車運動狀態(tài)改變越慢，運動的距離越大。阻力越大，小車運動狀態(tài)改變得越快，運動的距離越小?！緦嶒炌评砑安孪搿咳绻≤囋谒矫嫔线\動時不受阻力的作用，那么它將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運動下去，即物體將做勻速直線運動?！緦嶒炞⒁馐马椉皢栴}】（1）為什么每次實驗時小車都要從斜面同一位置開始滑下？為了保證小車進(jìn)入水平面時的速度相同。（2）當(dāng)小車在水平面上運動時，只改變水平面的粗糙程度，其他因素保持不變。（注意控制變量）（3）木板要盡量長一些，防止小車滑出木板影響實驗。2.兩個觀點3.牛頓第一定律牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果，進(jìn)一步得出：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是牛頓第一定律。牛頓第一定律是在大量實驗事實的基礎(chǔ)上，通過推理概括出來的。這種以可靠的實驗事實為基礎(chǔ)，通過推理得出結(jié)論的研究方法是科學(xué)研究的重要方法。（實驗推理法）加深理解：（1）“沒有受到外力作用”包含兩種情況：①不受到任何力的作用，這是一種理想情況；②物體受力，但所受的力相互抵消，即合力為0，相當(dāng)于物體不受力。如所受的力相互抵消，相當(dāng)于物體不受力。（2）“或”指一個物體只能處于一種狀態(tài)，到底處于哪種狀態(tài)，由原來的狀態(tài)決定，若物體原來是靜止的，則保持靜止；若物體原來是運動的，則保持勻速直線運動。（3）牛頓第一定律是推理得到的，不可能用實驗來直接驗證。二、力和運動的關(guān)系1.力是維持物體運動的原因2．力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因斜面絕對光滑，一旦物體具有某一速度，如果不受力就將一直運動下去。即物體運動不需要力來維持。3.笛卡爾觀點4.觀點演變因為物體在不受力作用時總保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，所以，要改變物體的速度大小和運動方向，必須對物體施加力的作用。由此可見，牛頓第一定律為我們深刻地揭示了力和運動之間的關(guān)系，即力不是維持運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。思考與討論1．如圖甲，小球豎直下落的運動中，為什么速度越來越大？豎直下落的小球，只受豎直向下的重力的作用，受到的外力的合力不為零，且合力的方向與小球運動的方向相同，所以小球做加速運動，速度越來越大。2．如圖乙，小球豎直向上拋出的運動中，為什么速度越來越??？小球豎直向上拋出的運動中，只受豎直向下的重力的作用，由于合力的方向與小球運動的方向相反，所以小球做減速運動，速度越來越小。3．如圖丙，小球沿斜向上方向拋出的運動中，為什么運動方向會發(fā)生變化？小球斜向上方向拋出的運動中，只受重力的作用，由于小球的運動方向與重力的方向成一定角度，所以小球的運動方向會發(fā)生變化。由以上活動可知：若物體運動的方向與受到的合力的方向相同，則物體加速運動；若物體運動的方向與受到的合力的方向相反，物體減速運動；若物體運動方向與合力的方向成一定角度，物體運動方向逐漸改變，即進(jìn)行曲線運動，最終運動方向與合力方向相同。綜上，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。新知閱讀：關(guān)于力和運動關(guān)系的一個假想的實驗在愛因斯坦（AlbertEinstein）、英費爾德（L.Infeld）合著的《物理學(xué)的進(jìn)化》一書中，有這樣一個用來說明力和運動關(guān)系的假想的實驗：假如有人推著一輛小車在平路上行走，然后突然停止推那輛小車，小車不會立刻停止運動，它還會繼續(xù)運動一段很短的距離。怎樣才能增加這段距離呢？這可以有許多辦法。例如，在車輪上涂油或把路修得更平滑等。車輪轉(zhuǎn)動得越容易、路越平滑，車便可以繼續(xù)運動得越遠(yuǎn)。但是歸根到底，在車輪上涂油和把路修平等都只有一種作用：減小外部的影響，即車輪內(nèi)及車輪與路之間的摩擦力減小了……假想路是絕對平滑的，而車輪也毫無摩擦，那么就沒有什么會阻礙小車運動，而它就會永遠(yuǎn)運動下去。【自我測評】典例1“后裔射日”是大家熟悉的我國上古時期的神話故事。后裔將箭射出去后，假設(shè)箭突然不受任何力的作用，那么它會（）A.落回地面B.繞地球轉(zhuǎn)動C.停在空中D.飛向太陽【答案】D【解析】將箭射出去后，假設(shè)箭突然不受任何力的作用，根據(jù)牛頓第一定律，箭將保持原來的運動狀態(tài)，飛向太陽。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。典例2投籃時，籃球運動軌跡如圖，若該籃球運動到最高點時一切外力消失（）A.保持空中靜止B.勻速向下運動C.勻速斜下運動D.勻速向右運動【答案】D【解析】籃球運動到最高點時，水平方向速度不為0，若外力消失籃球?qū)⒈３衷械臓顟B(tài)，即水平勻速向右直線運動。故選D。典例3牛頓第一定律揭示了力和運動的關(guān)系，由此判斷下列說法正確的是（）A.物體受到外力的作用運動狀態(tài)一定會改變B.物體處于靜止?fàn)顟B(tài)不一定是受到平衡力的作用C.牛頓第一定律是通過實驗得出的力學(xué)基本定律之一D.加速、減速的物體運動狀態(tài)一定是改變了，但勻速轉(zhuǎn)動的物體運動狀態(tài)沒有改變【答案】B【解析】A.物體受到外力的作用時，其運動狀態(tài)不一定會改變，例如物體受到平衡力的作用時，其運動狀態(tài)不變，故A錯誤；B.物體處于靜止?fàn)顟B(tài)可能是受到平衡力的作用，也可能不受力的作用，故B正確；C.牛頓第一定律指出：一切物體在不受力時，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)；現(xiàn)實生活中的物體都受到力的作用，絕對不受力的物體不存在，所以牛頓第一定律不是通過實驗得出的，而是在實驗的基礎(chǔ)上概括推理得出的，故C錯誤；D.勻速轉(zhuǎn)動的物體，其運動方向時刻發(fā)生變化，其運動狀態(tài)時刻改變，故D錯誤。故選B。典例4小明同學(xué)為模仿伽利路斜面實驗“探究阻力對物體運動的影響”(如圖甲)。讓同一輛小車分別滑到鋪有毛巾、棉布和未鋪任何材料的木板觀察并記錄小車水平滑行的距離。(不計空氣阻力)（1）在實驗過程中，該同學(xué)讓小車從斜面的同一位置靜止釋放，這一操作的目的是為了控制小車到達(dá)水平面時的相等；（2）小明根據(jù)圖甲實驗繪制出小車速度時間關(guān)系圖，并推測繪制出小車在光滑水平面上運動的圖像，如圖乙所示；其中可表示水平面光滑的是；（填圖中的序號）（3）圖丙是各科學(xué)家先后對“運動和力”關(guān)系的不同觀點，下列說法正確的是（）（可多選）。A.亞里士多德認(rèn)為運動物體在不受力時會停止運動B.伽利略提出力是維持物體運動狀態(tài)的原因C.相對牛頓的觀點，笛卡爾觀點未涉及靜止物體D.“牛頓第一定律”是牛頓通過實驗得出的結(jié)論E.科學(xué)觀點的形成是一個不斷完善、修正的過程【答案】（1）速度（2）①（3）AE【解析】（1）實驗中運用控制變量法，探究陽力對物體運動的影響時，應(yīng)控制小車的速度相同，所以讓小車從斜面的同一位置由靜止釋放，為了小車到達(dá)水平面時的初速度相同。（2）由圖甲可得，小車的速度相同，水平面越光滑，小車運動的越遠(yuǎn)，所以可以推理，小車在絕對光滑水平面上運動時，速度不再減小，保持原來的速度一直運動下去，故①符合題意。（3）A.亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運動狀態(tài)的原因，運動物體不受力時會停止運動，故A正確；B.伽利略提出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，