4.1
牛顿第一定律和惯性的内容学生在初中都有所接触，内容大致是一样的。本节课主要纠正片面认知，基于理想实验推导牛顿第一定律，更具科学性。牛顿不仅进行了总结，还创造性地提出了惯性和力的概念，并明确了运动与力之间的关系及其相互转化。学习本节课内容要正确认识牛顿第一定律的实际意义。
物理观念：理解牛顿第一定律的内容，能够运用牛顿第一定律解释有关现象。
科学思维：用惯性概念解释有关实际问题。会识别惯性系和非惯性系。
科学探究：体会伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。
科学态度与责任：通过回顾牛顿第一定律的历史，可以增强学生对科学的兴趣，培养其创造性思维和质疑精神。坚持真理的献身精神。
重点：1、对牛顿第一定律和惯性的正确理解。
2、科学思想的建立过程。
难点：1、力和运动的关系。
2、惯性和质量的关系。
实验探究、交流与合作、多媒体辅助教学。
小车、小球、斜槽、多媒体课件。
一、
前面学习的第一、二章研究的是物体的运动，称为运动学；第三章研究的是物体的受力，称为力学。
问题：运动和力之间有什么关系呢？
我们把研究运动与力的关系的分支叫做动力学。动力学知识在生产和科学研究中至关重要，对于设计机器、控制交通工具以及研究天体运动等方面不可或缺。
本节我们开心学习第一节牛顿第一定律。
二、
初中我们学习了牛顿第一定律的基本内容，你能说说它揭示了物体运动遵循怎样的规律吗？滑冰运动员如果不用力，他会慢慢停下来。这是否与牛顿第一定律矛盾呢？
通过多媒体课件动图展示：溜冰，加强代入感。
长期以来的的生活经验告诉我们力推物动，力撤物停。通过多媒体课件动图展示：狗拉车和骑自行车。观察发现，要使物体运动，必须施加推力或拉力；自行车前进需用力，否则会停止。
基于这样的事实，古代亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因。直到近代伽利略才对此提出疑问。
伽利略指出，所有运动，包括推动物体和自行车的运动，均受摩擦力影响。撤去外力后，物体在摩擦力的作用下逐渐停止，因此，摩擦力是导致物体停下的根本原因。为此它设计了一个实验，伽利略的理想斜面实验。
通过多媒体课件动图展示：理想斜面实验。伽利略注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大；向上滚动时，速度减小。
猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。然而，实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也会越滚越慢，最后停了下来。伽利略认为这是摩擦作用的结果。若没有摩擦，球将永远运动下去。
通过多媒体课件动图展示：理想斜面实验来验证猜想。分别把斜面的角度逐渐减少，最后和水平面持平。随着斜面角度持续减小，在无摩擦力的情况下，小球将能达到相同的高度，但路径长度会逐渐增加。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。
为此伽利略得出结论：力不是维持物体运动的原因。
论。
我们知道，阻力不可能完全消除。第二个斜面也不可能做得无限长，所以，伽利略的实验是一个“理想实验”。尽管实验未能实现，伽利略基于实验的推理方法仍为我们提供了解决运动与力关系问题的途径。
问题：那么什么是理想实验呢？
理想实验：想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。伽利略的理想实验就是把摩擦了阻力全部忽略，这是和质点一样的理想化状态。
伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。他指出，运动中的物体在不受力作用时，将保持恒定速度沿直线持续移动，既不会减速停止，也不会改变方向。他还认为，这应该成为一个原理，是人类整个自然观的基石。
经过几代人的努力，最后牛顿在前人的基础上，归纳总结出了伟大的牛顿第一定律。
所有物体除非受到外力作用，否则将保持匀速直线运动或静止状态。
匀速直线运动或静止状态恰为共点力平衡的条件，这体现了牛顿第一定律的应用前提是物体处于受力平衡或不受力的状态。
牛顿定律阐述了力与运动之间的关系，物体保持原有状态不变是因为力的作用导致其改变，因此力是改变物体运动状态的原因。
问题：什么是状态呢？
我们可以说状态就是速度，速度变化就是状态就变化。因为一个物体由静止变为运动或、物体从运动状态转变为静止，这代表速度大小的改变；我们称此为状态的变化。同样地，若物体的速度方向发生变化，也视为状态的转变。
所以牛顿定律还可以，说力是改变物体速度的原因。由于速度的改变我们可以用加速度来描述，所以也可以说力是产生加速度的原因。
思考：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？
不受力的物体不存在或者光滑的物体也不存在。牛顿第一定律所描述的物体的状态是一种理想化状态。所以不能用实验来验证。
问题：那么牛顿第一定律还有现实意义吗？
当物体受力但所受外力的合力为零时可以看作物体不受力。或者说合力为零与不受外力是等效的。这样的条件我们是可以实现的，所以牛一还是可以应用在实际生产生活中的。比如四力平衡。
牛顿第一定律