人教版必修一　41　牛頓第一定律　教學(xué)設(shè)計(jì)

1、牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計(jì) 菏澤二中 劉見東一、設(shè)計(jì)思想 本節(jié)課的設(shè)計(jì)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(jiān)持真理的獻(xiàn)身精神成為情感態(tài)度價(jià)值觀教育的好素材。另外，實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)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(shí)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(yùn)動(dòng)關(guān)系的發(fā)展歷史，并著重講述伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其重要的實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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?yàn)樗瞥碎L達(dá)近兩千年的亞里士多德的錯(cuò)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(shí)，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(yùn)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(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和推理過程，展示伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)和力的基礎(chǔ)，因其抽象難懂而成為難點(diǎn)。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(yùn)動(dòng)關(guān)系的論述及存在的錯(cuò)誤。2認(rèn)識伽

3、利略研究運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的思想方法，了解理想實(shí)驗(yàn)的作用。3知道速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。4理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運(yùn)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(yùn)用慣性概念，解釋有關(guān)實(shí)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(yùn)動(dòng)的關(guān)系，從日常經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，人們往往會產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識，所以使學(xué)生建立起運(yùn)動(dòng)改變的原因在于物體間的相互作用力的觀點(diǎn)，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(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)與物體在這種狀態(tài)下的特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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?yàn)加推理的科學(xué)研究方法。五、重點(diǎn)難點(diǎn) 本節(jié)的重點(diǎn)是伽利略理想實(shí)驗(yàn)，牛頓第一定律及含義，難點(diǎn)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(shí)驗(yàn)演示儀、彈簧若干、砝碼等八、教學(xué)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)思想達(dá)到目標(biāo)新課引入 歷史上關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jià)新課學(xué)習(xí)一、亞里士多德首提力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)：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(yàn)：物體的運(yùn)動(dòng)是與推、拉等行為相聯(lián)系的，如果不再推、拉，原來運(yùn)動(dòng)的物體便停止下來。兩千多年前，正是基于這樣的經(jīng)驗(yàn)，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(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方。即力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 設(shè)問：物體的運(yùn)動(dòng)是不是一定需要力？大家可以利用桌上小車在做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)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(shí)驗(yàn)）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(yùn)動(dòng)是不需要力來維持的。激發(fā)矛盾：同一小車兩次實(shí)驗(yàn)為什么兩種現(xiàn)象？學(xué)生思考后回答：兩次實(shí)驗(yàn)車與桌面的摩擦不同，摩擦小的就運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)些。 當(dāng)完全沒有摩擦?xí)r，小球?qū)⒆魇裁催\(yùn)動(dòng)？一直運(yùn)動(dòng)下去，不會停止。 這說明了亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。恩格斯曾說:亞里士多德是最博學(xué)的人，因?yàn)閬喞锸慷嗟碌难芯可婕吧?、天文、氣象、?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(yùn)動(dòng)關(guān)系的過程，想一想，這位了不起的人為什么會犯錯(cuò)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(cuò)誤觀點(diǎn)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(shí)驗(yàn)的魅力 當(dāng)初，伽利略是怎么研究這個(gè)問題的呢？他用了不同于亞里士多德的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出結(jié)論的方法，而是采用了科學(xué)的方法實(shí)驗(yàn)。科學(xué)的理論必須要有實(shí)驗(yàn)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?！钡乃枷胧侨绾萎a(chǎn)生的? 伽利略實(shí)驗(yàn)是如何設(shè)計(jì)的？伽利略實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？伽利略注意到：當(dāng)一個(gè)球沿斜面向下滾動(dòng)時(shí)，它的速度增大，而向上滾動(dòng)時(shí)，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，它的速度應(yīng)該不增不減。但是實(shí)際情況卻是，即使沿水平面滾動(dòng)，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?yàn)樗瑯舆€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(jì)斜面實(shí)驗(yàn)。這是伽利略實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，從這里可以看出伽利略的實(shí)驗(yàn)過程分那些步驟？觀察猜想推斷實(shí)驗(yàn)結(jié)論伽利略實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)可以得到：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。伽利略實(shí)驗(yàn)與一般實(shí)驗(yàn)有什么不同？伽利略的實(shí)驗(yàn)是人們在真實(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，對實(shí)際過程做出抽象的分析。為什么說伽利略的實(shí)驗(yàn)是理想實(shí)驗(yàn)？伽利略的實(shí)驗(yàn)是一個(gè)理想化的過程，是在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。 至此，我們已經(jīng)對力和物體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系有了一個(gè)正確的認(rèn)識。三、笛卡爾的完善與伽利略同時(shí)代的法國科學(xué)家笛卡兒，補(bǔ)充和完善了伽利略觀點(diǎn)，明確指出：如果

10、運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)。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(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，沿同一直線運(yùn)動(dòng)；同時(shí)從大小和方向的角度，即從矢量的角度對不受力物體的運(yùn)動(dòng)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(gè)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(yùn)動(dòng)的關(guān)系總結(jié)成整個(gè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)和靜止的運(yùn)動(dòng)形式，從運(yùn)動(dòng)的軌跡，運(yùn)動(dòng)的快慢，運(yùn)動(dòng)的方向諸方面高度概括總結(jié)了運(yùn)動(dòng)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(shí)，運(yùn)動(dòng)物體會一直運(yùn)動(dòng)下來，靜止的物體一直靜止。（1）描繪了不受力時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。設(shè)問：什么是物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)就變了，故物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用物體的速度表示。因?yàn)椴豢赡馨炎匀唤绲娜魏挝矬w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(shí)進(jìn)行分析的產(chǎn)物，從理想實(shí)驗(yàn)得來的，不可能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)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(xiàng)目冰壺球運(yùn)動(dòng)，由于球運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，或者說它們都具有抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”，我們把這個(gè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)性質(zhì)，如果物體原來勻變速運(yùn)動(dòng)，靠慣性是不能保持勻變速運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn):紙從書下快速抽出。大家能不能解釋一下？視頻：汽車啟動(dòng)、剎車，鐵锨揚(yáng)沙。設(shè)問：慣性與什么因素有關(guān)呢？與物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變因?yàn)槭芰?，所以慣性與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況無關(guān)。實(shí)驗(yàn)：不同質(zhì)量小車

14、在相同力作用下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變不同。實(shí)驗(yàn)說明，質(zhì)量大的物體運(yùn)動(dòng)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(shí)受相同的制動(dòng)力剎車時(shí)，大車滑行的距離遠(yuǎn)，加速度小，運(yùn)動(dòng)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(dòng)手實(shí)驗(yàn)?；ハ嘤懻撛O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律的真?zhèn)?，思考?shí)驗(yàn)現(xiàn)象。回憶結(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(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)、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(shí)強(qiáng)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(shí)際緊密結(jié)合，體現(xiàn)知識的實(shí)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(yùn)動(dòng)的關(guān)系：亞里士多德首先提出伽利略的研究（理想實(shí)驗(yàn)）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(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 力是改變物體運(yùn)動(dòng)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?？偨Y(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(diǎn)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(jì)：