人教版必修一　41　牛頓第一定律　教學(xué)設(shè)計

1、牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計 菏澤二中 劉見東一、設(shè)計思想 本節(jié)課的設(shè)計圍繞物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展展開，科學(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅持真理的獻(xiàn)身精神成為情感態(tài)度價值觀教育的好素材。另外，實驗的驗證和生活現(xiàn)象的列舉是本節(jié)課必需要的。適當(dāng)介紹一些物理學(xué)史的知識，通過對大量實例的分析，讓學(xué)生真正理解力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。先是介紹人類對力和運動關(guān)系的發(fā)展歷史，并著重講述伽利略的理想實驗及其重要的實驗思想。在此基礎(chǔ)上引入牛頓第一定律、分析牛頓第一定律的含義、引入慣性概念，利用慣性知識分析有關(guān)的現(xiàn)象，進(jìn)一步強化力是改變物體速度的原因。二、教材分析 牛頓第一定律是牛頓定律的基石，正

2、是因為它破除了長達(dá)近兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導(dǎo)致牛頓第二定律得出。與此同時，它本身還包含著力、慣性和參考系這些極富成果的科學(xué)概念，成為物理學(xué)理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過程蘊涵了重要的科學(xué)方法，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會牛頓第一定律的含義，充分說明伽利略“理想實驗”的實驗基礎(chǔ)和推理過程，展示伽利略斜面理想實驗的猜想依據(jù)、推斷結(jié)果這一思維過程，通過教學(xué)讓學(xué)生明確運動和力的關(guān)系，提升對力、慣性、質(zhì)量等基本概念的理解。慣性是學(xué)生學(xué)習(xí)運動和力的基礎(chǔ)，因其抽象難懂而成為難點。新課標(biāo)中本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生有以下基本要求：1了解亞里士多德對力和運動關(guān)系的論述及存在的錯誤。2認(rèn)識伽

3、利略研究運動和力關(guān)系的思想方法，了解理想實驗的作用。3知道速度是描述物體運動狀態(tài)的物理量。4理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象。5知道慣性是物體的固有屬性，知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。6運用慣性概念，解釋有關(guān)實際問題。三、學(xué)情分析 本節(jié)所述內(nèi)容在初中課本上已涉及到，初中課本中用到的標(biāo)題是慣性定律，所以學(xué)生已有一定的基礎(chǔ)，關(guān)鍵是如何讓學(xué)生加深對牛頓第一定律的理解。對力和運動的關(guān)系，從日常經(jīng)驗出發(fā)，人們往往會產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識，所以使學(xué)生建立起運動改變的原因在于物體間的相互作用力的觀點，不是輕而易舉的事情。在對慣性的學(xué)習(xí)中，這仍是學(xué)生難于理解的問題。許多學(xué)生把物體具有保持勻速直

4、線運動和靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)與物體在這種狀態(tài)下的特點混為一談。四、教學(xué)目標(biāo) 1知識、技能目標(biāo) （1）知道發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過程（2）知道伽利略的理想實驗及其推理過程和結(jié)論（3）能理解牛頓第一定律的內(nèi)容和含義（4）理解慣性，能舉例說明物體的質(zhì)量是其慣性大小的量度。 2能力、方法目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰?；通過對大量實例的分析，培養(yǎng)學(xué)生歸納、綜合 能力。善于思考、善于總結(jié)，把物理與實際生活緊密結(jié)合。 3情感、態(tài)度目標(biāo)：讓學(xué)生知道科學(xué)研究過程的艱難，領(lǐng)悟?qū)嶒灱油评淼目茖W(xué)研究方法。五、重點難點 本節(jié)的重點是伽利略理想實驗，牛頓第一定律及含義，難點是對慣性的理解。六、教學(xué)策略與手段探究式教學(xué)。七、教

5、學(xué)用具 小車若干、白紙若干、自制伽利略理想實驗演示儀、彈簧若干、砝碼等八、教學(xué)設(shè)計教師活動學(xué)生活動設(shè)計思想達(dá)到目標(biāo)新課引入 歷史上關(guān)于力和運動關(guān)系的研究持續(xù)了兩千多年，期間充滿了艱辛與曲折，下面就讓我們沿著歷史的足跡，選取具有典型代表意義的四位科學(xué)巨匠，揭開力與運動神秘的面紗。觀察圖片，引入四位科學(xué)巨匠。觀察圖片，引入四位科學(xué)巨匠，讓同學(xué)們展示課下搜集資料成果，引入力和運動關(guān)系的探究，加深學(xué)生印象。告知學(xué)習(xí)目標(biāo)（課件展示學(xué)習(xí)目標(biāo)）（1）知道發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過程（2）知道伽利略的理想實驗及其推理過程和結(jié)論（3）能理解牛頓第一定律的內(nèi)容和含義（4）理解慣性，能舉例說明物體的質(zhì)量是其慣性大小的

6、量度。學(xué)生了解學(xué)習(xí)目標(biāo)增加學(xué)習(xí)的目的性并便于學(xué)生對學(xué)習(xí)的自我評價新課學(xué)習(xí)一、亞里士多德首提力與運動的關(guān)系實驗：把自己桌上的小車車輪向上放在桌面上用手輕推車，車前進(jìn)，停止用力，車停止。由此人們得到這樣的經(jīng)驗：物體的運動是與推、拉等行為相聯(lián)系的，如果不再推、拉，原來運動的物體便停止下來。兩千多年前，正是基于這樣的經(jīng)驗，古希臘哲學(xué)家亞里士多德就得出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。即力是維持物體運動的原因 設(shè)問：物體的運動是不是一定需要力？大家可以利用桌上小車在做一個小實驗，驗證你的觀念，如何做可以互相討論。 （車輪向下重復(fù)剛才的實驗）有什么現(xiàn)象？小車沒

7、有立即停下來，而是向前走了一段距離才停下來。這說明了什么？物體的運動是不需要力來維持的。激發(fā)矛盾：同一小車兩次實驗為什么兩種現(xiàn)象？學(xué)生思考后回答：兩次實驗車與桌面的摩擦不同，摩擦小的就運動的遠(yuǎn)些。 當(dāng)完全沒有摩擦?xí)r，小球?qū)⒆魇裁催\動？一直運動下去，不會停止。 這說明了亞里士多德的觀點是錯誤的。恩格斯曾說:亞里士多德是最博學(xué)的人，因為亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數(shù)學(xué)和物理，成果十分豐富，是西方文化的奠基人，回顧他得出力與運動關(guān)系的過程，想一想，這位了不起的人為什么會犯錯誤?只是通過常見現(xiàn)象做簡單的結(jié)論是不夠的。引起亞里士多德錯誤觀點的“罪魁禍?zhǔn)住笔悄Σ亮?。最早駁斥亞里士多德觀念的是意大

8、利的科學(xué)家伽利略。二、伽利略的研究理想實驗的魅力 當(dāng)初，伽利略是怎么研究這個問題的呢？他用了不同于亞里士多德的根據(jù)經(jīng)驗得出結(jié)論的方法，而是采用了科學(xué)的方法實驗?？茖W(xué)的理論必須要有實驗來支持。（學(xué)生看書思考）伽利略“若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。”的思想是如何產(chǎn)生的? 伽利略實驗是如何設(shè)計的？伽利略實驗的結(jié)論是什么？伽利略注意到：當(dāng)一個球沿斜面向下滾動時，它的速度增大，而向上滾動時，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動時，它的速度應(yīng)該不增不減。但是實際情況卻是，即使沿水平面滾動，球也越來越慢，最后停下來，伽利略認(rèn)為：這是摩擦阻力作用的結(jié)果，因為他同樣還觀察到，表面越光滑，球便會滾的越遠(yuǎn)。他推

9、斷：若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。為了說明他的思想，他設(shè)計斜面實驗。這是伽利略實驗的基礎(chǔ)，從這里可以看出伽利略的實驗過程分那些步驟？觀察猜想推斷實驗結(jié)論伽利略實驗從實驗可以得到：力不是維持物體運動的原因。伽利略實驗與一般實驗有什么不同？伽利略的實驗是人們在真實實驗的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，對實際過程做出抽象的分析。為什么說伽利略的實驗是理想實驗？伽利略的實驗是一個理想化的過程，是在實驗基礎(chǔ)上，經(jīng)過思維過程進(jìn)行科學(xué)推理，不可能直接做到，稱為理想實驗。 至此，我們已經(jīng)對力和物體運動之間的關(guān)系有了一個正確的認(rèn)識。三、笛卡爾的完善與伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡兒，補充和完善了伽利略觀點，明確指出：如果

10、運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向。他支持了伽利略力不是物體的運動的觀點。笛卡兒的觀念不同于伽利略觀念的是什么？笛卡爾明確指出運動中的物體沒有受到力的作用，沿同一直線運動；同時從大小和方向的角度，即從矢量的角度對不受力物體的運動進(jìn)行了更準(zhǔn)確，更嚴(yán)格的描述。更為可貴的是笛卡爾認(rèn)為這應(yīng)該成為一個原理。在伽利略和笛卡兒的正確結(jié)論隔了一代人后，牛頓把力與運動的關(guān)系總結(jié)成整個牛頓力學(xué)的一條基本定律。四、牛頓的總結(jié)慣性定律 1、牛頓第一定律的內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。 牛頓第一定律基本內(nèi)

11、容和伽利略和笛卡爾觀念相似，所以牛頓說他是站在巨人的肩膀上，但牛頓給出了勻速直線運動和靜止的運動形式，從運動的軌跡，運動的快慢，運動的方向諸方面高度概括總結(jié)了運動和力的關(guān)系，更為重要的是牛頓給出了力、慣性的概念，所以這條規(guī)律稱為牛頓第一定律，牛頓第一定律是牛頓力學(xué)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。2、牛頓第一定律的含義：設(shè)問：分析牛頓第一定律的內(nèi)容，物體如果不受力將會怎樣？不受力時，運動物體會一直運動下來，靜止的物體一直靜止。（1）描繪了不受力時物體的運動狀態(tài)。設(shè)問：什么是物體的運動狀態(tài)？（學(xué)生看書69頁歸納）物體的速度大小或方向改變，運動狀態(tài)就變了，故物體運動狀態(tài)用物體的速度表示。因為不可能把自然界的任何物體完

12、全孤立起來，也就是說，不受力的物體是不存在的，所以，牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進(jìn)行分析的產(chǎn)物，從理想實驗得來的，不可能用實驗直接驗證。但是生活中我們還是可以找到和牛頓第一定律描述的相近的現(xiàn)象，你能想得到嗎？視頻:體育項目冰壺球運動，由于球運動過程阻力很小，能以幾乎不變的速度前進(jìn)。設(shè)問：分析牛頓第一定律內(nèi)容中的第二句話，你能得出什么？（2）提出了力的概念力是改變物體運動狀態(tài)的原因即力是改變物體速度的原因，力是產(chǎn)生加速度的原因。設(shè)問：分析牛頓第一定律內(nèi)容中的第一句話中，你能得出什么？物體都要保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，或者說它們都具有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”，我們把這個性質(zhì)叫做慣性。（

13、3）確立了慣性概念，所以牛頓第一定律又叫做慣性定律。3、慣性與質(zhì)量（1）慣性定義：物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。慣性是指能保持原來速度，不是保持原來的運動性質(zhì)，如果物體原來勻變速運動，靠慣性是不能保持勻變速運動的。（2）一切物體都具有慣性，慣性是物體固有的屬性。慣性現(xiàn)象在生活中有很多。學(xué)生實驗:紙從書下快速抽出。大家能不能解釋一下？視頻：汽車啟動、剎車，鐵锨揚沙。設(shè)問：慣性與什么因素有關(guān)呢？與物體的運動狀態(tài)、受力情況有關(guān)嗎？慣性是物體本身的一種屬性，應(yīng)該與本身的因素有關(guān)，而力是外界施加的，物體的運動狀態(tài)改變因為受力，所以慣性與物體的運動狀態(tài)、受力情況無關(guān)。實驗：不同質(zhì)量小車

14、在相同力作用下運動狀態(tài)改變不同。實驗說明，質(zhì)量大的物體運動狀態(tài)不易改變。（3）質(zhì)量是物體慣性大小的量度。質(zhì)量大，慣性大。你還能舉出這樣的例子嗎？不同的車在相同速度時受相同的制動力剎車時，大車滑行的距離遠(yuǎn)，加速度小，運動狀態(tài)難以改變，慣性大?，F(xiàn)在我們又從慣性的角度認(rèn)識質(zhì)量，對于科學(xué)概念的認(rèn)識就是這樣一步一步深入的。學(xué)生動手實驗?；ハ嘤懻撛O(shè)計實驗探究物理規(guī)律的真?zhèn)?，思考實驗現(xiàn)象?；貞浗Y(jié)論獲得過程學(xué)生帶著問題閱讀課本了解探究過程同學(xué)參與實驗觀察實驗學(xué)生思考內(nèi)容。觀看視頻學(xué)生分析現(xiàn)象呈現(xiàn)面前兩個實驗、不同的現(xiàn)象，激發(fā)矛盾，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，合作探究。體會正確的研究方法培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、歸納能力，同時強調(diào)課本的重要性知道探究的一般過程激發(fā)興趣對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育培養(yǎng)學(xué)生分析能力，自主學(xué)習(xí)能力。物理知識與生活實際緊密結(jié)合，體現(xiàn)知識的實用性利用學(xué)過的知識解釋有關(guān)現(xiàn)象，提高學(xué)習(xí)的興趣。小結(jié)與作業(yè)1、力與運動的關(guān)系：亞里士多德首先提出伽利略的研究（理想實驗）笛卡爾的完善牛頓的總結(jié)2、牛頓第一定律內(nèi)容及含義物體不受力時運動狀態(tài) 力是改變物體運動狀態(tài)的原因確立了慣性的概念3、物體的質(zhì)量是慣性大小惟一的量度。總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容歸納總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，使知識點明確。自學(xué)課本P70慣性參考系問題與練習(xí)1234。學(xué)生課下完成板書設(shè)計：