牛頓第一定律

1、牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容分析牛頓第一定律這節(jié)課在司南版高中物理第6章第1節(jié)，主要解決力與運(yùn) 動(dòng)的關(guān)系，在牛頓三大定律占重要地位，包括牛頓第一定律、慣性及慣性大小量 度等知識(shí)要點(diǎn)；更包涵了亞里士多德、伽利略、笛卡爾及牛頓等科學(xué)大師的智慧 和科研方法。因此教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，還當(dāng)帶著學(xué)生回到原始問題, 經(jīng)歷科學(xué)大師解決問題的過程，體會(huì)物理學(xué)奠基性的科研方法。二、學(xué)情分析學(xué)生通過初中的學(xué)習(xí)，對(duì)于牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性、慣性現(xiàn)象及慣性大 小量度都有了解。但對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)的研究過程中所隱含大師們的科學(xué)智慧、對(duì)于 力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的真相及慣性的本性缺乏深刻的思考和理解，僅停留于一些慣性現(xiàn) 象

2、的認(rèn)識(shí)。如何激發(fā)學(xué)生的興趣，繼續(xù)深入思考這些已學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)，這是本節(jié) 課的困難所在。三、教學(xué)設(shè)計(jì)思路：（1）人們長(zhǎng)期的生活習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)引發(fā)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系物理課題的產(chǎn)生。讓學(xué) 生面對(duì)原始問題，身臨歷史研究過程，參與力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的步步揭開過程，引導(dǎo) 學(xué)生逐步逼近牛頓第一定律。在獲得知識(shí)的同時(shí)：領(lǐng)悟方法，產(chǎn)生對(duì)科學(xué)大師們 的敬畏之心。（2）以生活中慣性現(xiàn)象的應(yīng)用和防止，將所學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用到學(xué)生的身邊 和真實(shí)的生活中，從物理走向社會(huì)。四、教學(xué)目標(biāo):1.知識(shí)與技能（1）真正理解牛頓第一定律。（2）慣性及慣性應(yīng)用和防止。2.過程與方法（1）回顧亞里士多德、伽利略、笛卡爾及牛頓等物理學(xué)家的科研過程，經(jīng) 歷牛頓第

3、一定律獲得的歷史過程，領(lǐng)悟大師們特別是伽利略和牛頓研究物理問題 的方法，并將這些方法用到未來的學(xué)習(xí)和工作中。（2）能將課堂知識(shí)與生活實(shí)際聯(lián)系起來，應(yīng)用到生活中，解決實(shí)際問題。3、情感態(tài)度價(jià)值觀（1）從物理學(xué)家們身上看出科研的魅力，體會(huì)他們?yōu)樘剿髡胬矶巫尾痪? 不斷思考，求得真相，激發(fā)學(xué)生敬畏之心；（2）能不被一些表面現(xiàn)象迷糊，培養(yǎng)勤于思考，勤于實(shí)驗(yàn)、追求實(shí)事求是 的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；（3）體會(huì)慣性現(xiàn)象在生活中應(yīng)用和防止，激發(fā)學(xué)習(xí)物理興趣和動(dòng)力。五、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn):（1）體會(huì)伽利略的科研方法；（2）理解牛頓第一定律的內(nèi)涵；（3）慣性 本質(zhì)及應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：（1）激發(fā)學(xué)生的興趣，繼續(xù)深

4、入思考這些已學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)。（2）牛頓第一定律是邏輯的產(chǎn)物，故此無法用實(shí)驗(yàn)來得到，對(duì)學(xué)生來說很 抽象，深刻理解有難度。六、教學(xué)資源：原始問題、多媒體、演示實(shí)驗(yàn)。七、教學(xué)流程簡(jiǎn)圖（詳細(xì)見附錄）教學(xué)環(huán)節(jié)及時(shí)間安 排教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)意圖與教學(xué)資源安排力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系歷史 回顧15分鐘問題串啟發(fā)性引 導(dǎo)、演示實(shí)驗(yàn)面對(duì)原始問題、觀察 現(xiàn)象、身臨其境參與 到大師們解決問題 的過程；重點(diǎn)突出伽利略的方法：實(shí)驗(yàn)事實(shí)+邏 輯推理資源：多媒體、演示實(shí)驗(yàn)牛頓第一定律5分鐘問題串引導(dǎo)思考、回答重點(diǎn)體會(huì)牛頓比前人看的遠(yuǎn)的地方資源：多媒體慣性應(yīng)用及總結(jié)10分鐘展示生活中實(shí)際 問題，引起學(xué)生注 意，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣將知識(shí)遷移

5、應(yīng)用迫使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到生活中， 到自己的身邊資源：生活實(shí)例、新聞報(bào)道、視頻資 源八、教學(xué)過程（一）演示引入+歷史回顧【15分鐘】演示生活現(xiàn)象，引入課題今天這節(jié)課，我們來研究一個(gè)古老的話題：關(guān)于 力和運(yùn)動(dòng)。用我們的眼睛看看科學(xué)大師們?cè)谶@個(gè)問題研究上給我們留下的啟發(fā)。首先演示一個(gè)生活中常見的現(xiàn)象：一個(gè)靜止的物體，想讓它動(dòng)，怎么辦呢？ 生：用力推。撤去推力，觀察到什么？生：物體停止。生活中類似現(xiàn)象很多，2000 多年前偉大的哲學(xué)家亞里士多德憑借觀察和直覺提出的觀點(diǎn)是：有力才有運(yùn)動(dòng)， 力撤去運(yùn)動(dòng)就停止?！綫1:他認(rèn)為力在運(yùn)動(dòng)中起到何作用呢？】學(xué)生：“力是維 持物體運(yùn)動(dòng)的原因”。生活經(jīng)驗(yàn)有力地支持

6、他的觀點(diǎn)。大家都認(rèn)為眼見為實(shí)，這 個(gè)觀點(diǎn)延續(xù)了很長(zhǎng)的時(shí)間，直到伽利略。伽利略是怎么推翻的呢？.我們重演一下剛才的實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察一次，手撤去，大家觀察到什么？（演 示時(shí)手停在撤去的位置）生：物體沒有立即停止，運(yùn)動(dòng)一段才停止?！綫2： “物 體沒有立即停止”說明什么？】生：力撤去物體還會(huì)運(yùn)動(dòng)。師：這段運(yùn)動(dòng)并沒有 力在維持，亞里士多德派學(xué)說是錯(cuò)的，力撤去，物體并沒有立即停止。Q3：伽 利略關(guān)注什么原因?qū)е挛矬w最終停下來呢？】生：摩擦力。師：伽利略的觀點(diǎn)跟 同學(xué)們是一致的，他領(lǐng)悟到水平面運(yùn)動(dòng)的物體之所以停下來是摩擦的緣故，不是 沒有力的作用，恰恰是摩擦的作用。所以力不是維持運(yùn)動(dòng)，是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這 是

7、2000多年來的最大的突破。【板書并ppt展示伽利略的觀點(diǎn)】伽利略進(jìn)一步 觀察到一些現(xiàn)象，我們來模擬一下（flash模擬同樣小車以相同速度分別在毛巾、 棉布、木板、玻璃上運(yùn)動(dòng)）?，F(xiàn)象包含什么規(guī)律呢？平面越光滑，小車將運(yùn)動(dòng)越 遠(yuǎn)?！綫4：如果我們觀察到此現(xiàn)象，接下去會(huì)怎么想象呢？】生：若摩擦力為零, 物體則會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去。師：老師欣賞大家的想象力，這種想象力正是伽利略提 供的。ppt展示伽利略的完整結(jié)論為了向世人證明他的觀點(diǎn)，他還假想了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。（1）將兩個(gè)光滑斜面對(duì)接，讓一個(gè)小球從一個(gè)斜面的頂端靜止釋放，緊接著乂滾上另一個(gè)對(duì)接的斜面等高處;（2）如果減小對(duì)接斜面的傾角，小球仍會(huì)達(dá)到同一高度

8、，但通過的路程呢？ （需要經(jīng)過更長(zhǎng)的路程；）（3）同理如果再減小對(duì)接斜面的傾斜度，小球經(jīng)過的路程就會(huì)越來越長(zhǎng)。 傾斜角越小，經(jīng)過的路程越長(zhǎng)，接下去你有何突破性推理？若傾斜角為零，則 路程為無窮遠(yuǎn)，為了達(dá)到無限長(zhǎng)，小球?qū)⒁恢边\(yùn)動(dòng)下去。插板書提煉伽利略的 研究方法伽利略利用這個(gè)斜面實(shí)驗(yàn)成功地證明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒有力的 作用物體將一直運(yùn)動(dòng)下去。ppt展示伽利略的結(jié)論+理想實(shí)驗(yàn)方法師：我們知道伽利略并沒有做個(gè)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，這只是個(gè)假想的實(shí)驗(yàn)。【Q5：任 何想象都不能憑空產(chǎn)生，這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)靈感來源何處？ /這個(gè)想象的實(shí)驗(yàn)主要依 據(jù)什么現(xiàn)實(shí)呢？】師：伽利略17歲那年，當(dāng)時(shí)他還在醫(yī)學(xué)院讀書時(shí)，他觀察

9、到風(fēng)吹進(jìn)教堂， 導(dǎo)致教堂中的吊燈擺動(dòng)，他回去對(duì)單擺進(jìn)行系列研究，其中一個(gè)著名的裝置：針 和單擺實(shí)驗(yàn)（演示）。用細(xì)線系一擺球，一端固定，將擺球拉向一邊，由靜止釋 放小球，擺球來回?cái)[動(dòng)，。他通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)獲得多個(gè)結(jié)論。今天我們關(guān)注其中一 個(gè)結(jié)論，那就是擺球運(yùn)動(dòng)到右邊時(shí),能達(dá)到等高度的位置嗎？我們用水平尺子標(biāo) 記其高度。演示：擺球拉到左邊，與尺子同高度的地方，靜止釋放小球，小球運(yùn)動(dòng)到右邊等高的地方嗎?接著，伽利略在懸掛小球懸點(diǎn)的正下方，固定一根針，當(dāng)球往右邊擺動(dòng)時(shí)， 碰到針，他還會(huì)擺到相同的高度嗎？當(dāng)時(shí)伽利略用一根針多次改變小球的懸點(diǎn)， 重復(fù)實(shí)驗(yàn)。在當(dāng)時(shí)的測(cè)量條件下，伽利略得到的結(jié)論是：忽略空氣阻力，

10、擺球能 上升到原來的高度。（演示過程與學(xué)生共同得出結(jié)論）。我們重現(xiàn)一下剛才的運(yùn)動(dòng)按照演示順序播放flashQ6：除了 ABCD四點(diǎn)等高度這個(gè)結(jié)論外，大家比較這三次運(yùn)動(dòng)，還看出什 么規(guī)律？】生：針的位置越高，擺球運(yùn)動(dòng)軌跡越長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)越遠(yuǎn)【Q7：這個(gè)實(shí)驗(yàn)給 你什么啟發(fā)？】（ppt從上而下展示斜面試驗(yàn)示意圖與擺球軌跡的比較）他將這 個(gè)現(xiàn)象與斜面運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起。伽利略指出，對(duì)于斜面會(huì)得出同樣的結(jié)論。任 何有意義的想象來源于長(zhǎng)期可靠而有意義的積累。教師板書【Q8：大家覺得 伽利略憑什么推翻亞的觀點(diǎn)呢？】生：觀察實(shí)驗(yàn)積累-邏輯推理。師：我 們佩服他的想象力，基于事實(shí)，經(jīng)過思維抽象，將研究事物理想化。ppt提

11、煉 理想實(shí)驗(yàn)方法對(duì)第一段總結(jié)理想實(shí)驗(yàn)是一種重要的物理方法，把研究的事物理想化，就 可以更加突出事物的主要特征，化繁為簡(jiǎn)，易于認(rèn)識(shí)規(guī)律，達(dá)到思維超越當(dāng)時(shí)科 學(xué)技術(shù)。伽利略的這一自然科學(xué)新方法，有力地促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，愛因斯坦說: “伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一， 而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”就是現(xiàn)在，理想化模型對(duì)科學(xué)研究仍然具有重要 的意義。之后，與伽利略同時(shí)代法國(guó)科學(xué)家笛卡爾完善他的觀點(diǎn)，把伽利略的結(jié)論推 廣到?jīng)]有重力、沒有摩擦力、沒有空氣阻力的更理想的情況，進(jìn)一步補(bǔ)充和完善 了伽利略的觀點(diǎn)，指出：如果沒有其他原因，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著 一條直線

12、運(yùn)動(dòng)，即不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向。用通俗的語言就是：如 果沒有力，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（ppt展示笛卡爾圖片及其結(jié)論）（二）牛頓第一定律【10分鐘】師：隔了一代人之后，由牛頓在前人基礎(chǔ)上提出牛頓第一定律：一切物體 總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。Q9：關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，牛頓與前人的相同之處？】（1）指出力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；板書力：改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（繼承前人）師：這是繼承前人的成果牛頓自己也稱：如果我看得比別人更遠(yuǎn)些，那 是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。【Q10：牛頓比前人看的更遠(yuǎn)，體現(xiàn)在哪呢？】生: 師：將牛頓和笛卡爾的結(jié)論放在一起比較，問：他們敘述順序有何不同

13、？倒敘有 什么深刻的物理意義？將牛頓和笛卡爾的結(jié)論放在一起比較，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)敘述 的前后順序有何不同，笛卡爾強(qiáng)調(diào)當(dāng)沒有其他原因，將保持原來速度一直運(yùn)動(dòng)下 去，他認(rèn)為保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是有條件的，而牛頓則認(rèn)為保持是無條件的，一切物體 與生俱來的本能。（2）第一次明確、完整指出一切物體都有的屬性一慣性。（故此牛一乂稱 慣性定律）板書：慣性：保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；牛頓認(rèn)為保持是無條件的，內(nèi)在的； 而改變是需要受力為條件，不能自動(dòng)改變，不能口頭說改變就改變。二者是內(nèi)在 和外因，是對(duì)立的，但乂統(tǒng)一在牛一里面。牛頓更進(jìn)一步揭示力和運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。 牛頓將前人的研究，統(tǒng)一起來思考，從中找到一個(gè)適合一切物體的規(guī)律，正如他

14、對(duì)萬有引力定律的研究涉及的也是一切物體，他善于從不同現(xiàn)象中找到共同的規(guī) 律。牛一是邏輯的產(chǎn)物，不是從實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)論，有人問牛頓如何發(fā)現(xiàn)定律， 他回答：靠不停地思考。）對(duì)著ppt,總結(jié)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，大師們?yōu)槲覀兞粝铝耸裁磥喞锸慷嗟?憑借觀察和直覺得到他的觀點(diǎn)，伽利略憑借實(shí)驗(yàn)和邏輯推理推翻了他的觀點(diǎn)，牛 頓憑借不停地思考得到慣性定律，更深刻揭示力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系?！綫1L大家覺 得大師們留下了什么？】學(xué)生：要觀察、要實(shí)驗(yàn)和邏輯推理還要不停思考。對(duì)著板書這些大師們都是西方的學(xué)者，其實(shí)中國(guó)早在亞里士多德之前的春 秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的著作考工記有“馬力既竭，螭猶能取也”的描述。意思是說， 在馬拉車時(shí)，馬不走了，即

15、馬對(duì)車不施力了，車子還可以前進(jìn)一小段路。這是關(guān) 于慣性現(xiàn)象最早的闡述；比同時(shí)代的世界的思想超出近2000年。我們的心中除 了驚訝和自豪于老祖宗的智慧外，不禁反問：既然我們的祖宗最早觀察并準(zhǔn)確記 錄了慣性現(xiàn)象，但慣性定律卻不是我們提出的，為什么呢？教師：對(duì)照大師們留 下的啟發(fā)，我們反思自己，也許是缺少了實(shí)驗(yàn)、推理和不斷地思考；僅憑直覺是 不夠的，還需要實(shí)驗(yàn)事實(shí)和嚴(yán)密的邏輯推理，加上不停地思考，方能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象 背后的真相，這也是同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的重要途徑和方法。轉(zhuǎn)折：帶著這些啟發(fā)，接下來我們繼續(xù)來學(xué)習(xí)慣性。（三）慣性及應(yīng)用1慣性：保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)的性質(zhì)，是物體的固有的本能的 內(nèi)在的天然屬

16、性。英文名稱inertia,解釋為慣性或惰性。牛一雖是邏輯的產(chǎn)物，但是事實(shí)可以證明一切物體都有慣性。Q12：你經(jīng)歷過慣性現(xiàn)象嗎？】；【Q13：慣性有利還是有弊呢？】下面我 們一起來看幾個(gè)視頻，關(guān)注幾個(gè)生活現(xiàn)象：2013年某省新出爐交通規(guī)則：駕駛機(jī)動(dòng)車在高速公路和城市內(nèi)的快速路上 不系安全帶將被記3分，同時(shí)罰款100元；副駕不系安全帶被記1分，罰款50元。師：網(wǎng)友稱這是史上最嚴(yán)厲的教規(guī)，教管部門為何如此嚴(yán)厲呢？全體學(xué)生： 安全。（1）播放剎車模擬錄像，緊急剎車時(shí)，車內(nèi)人由于慣性仍保持向前，砸碎 車玻璃。剎車時(shí)存在哪些安全隱患？并提出你的意見來防止這些隱患。理智提醒: 副駕也當(dāng)系帶安全帶。安全帶：當(dāng)汽車急劇減速時(shí)，前座安全帶給人提供外力，幫助改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài); 將人緊緊限制在座位上，不至于前額受傷。師：教管部門如此嚴(yán)厲，為了人的安 全，體現(xiàn)以人為本。同學(xué)們今天放學(xué)回家，坐在副駕上第一件事情就該系安全帶。（2） 2012年9月25日中國(guó)自己的航空母艦遼寧號(hào)面世，殲15于2012年 11月25日第一次從遼寧號(hào)上成功起飛和成功急降。各大網(wǎng)站、報(bào)紙具有報(bào)道： 航母甲板長(zhǎng)度僅機(jī)場(chǎng)的1/10,攔阻索鉤住飛機(jī)尾鉤，在短時(shí)間內(nèi)速度從300千 米每小時(shí)減為0,當(dāng)艦載機(jī)在鉤住阻攔索的瞬間，飛行員經(jīng)歷紅視。紅視時(shí)感覺 佩戴一副紅色眼睛，周圍世界一片紅色，產(chǎn)生原因是眼