高中物理-牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE4PAGE第1節(jié)牛頓第一定律（教學(xué)設(shè)計(jì)）一、教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)與技能】1.了解發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過(guò)程，并能做出初步評(píng)述。2.能清楚地描述伽利略設(shè)計(jì)的理想實(shí)驗(yàn)和推理結(jié)論。3.能準(zhǔn)確表述牛頓第一定律，并能對(duì)定律有深入地理解。4.理解慣性的概念，會(huì)用慣性解釋有關(guān)實(shí)際問(wèn)題?！具^(guò)程與方法】1.通過(guò)重做伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，體會(huì)理想實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法2.通過(guò)氣墊導(dǎo)軌的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步深入理解牛頓第一定律，體會(huì)理想情況和現(xiàn)實(shí)情境的差別與近似處理的方法【情感態(tài)度與價(jià)值觀】通過(guò)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的歷史探究過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)規(guī)律的形成都有一個(gè)從感性到理性、從低級(jí)到高級(jí)的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過(guò)程。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：理想斜面實(shí)驗(yàn)、牛頓第一定律難點(diǎn)：慣性的理解三、教具準(zhǔn)備演示實(shí)驗(yàn)：氣泵、氣墊導(dǎo)軌、滑塊、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、DISLab數(shù)字實(shí)驗(yàn)軟件四、教學(xué)方法思維點(diǎn)撥實(shí)驗(yàn)探究自學(xué)引導(dǎo)五、課時(shí)安排1課時(shí)六、教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)說(shuō)明引入新課教師：視頻引入：請(qǐng)大家觀看一段汽車(chē)的特技表演視頻：播放視頻，視頻展示的是汽車(chē)在空中向前飛躍的情景。教師：我們看到汽車(chē)離開(kāi)地面后，已經(jīng)失去了向前的動(dòng)力，但是它依然向前飛躍了很長(zhǎng)的距離。物體的運(yùn)動(dòng)和其所受力之間具有怎樣的關(guān)系呢？帶著這個(gè)問(wèn)題，我們一起開(kāi)始本節(jié)課的學(xué)習(xí)，牛頓第一定律。學(xué)生：觀察視頻，引發(fā)思考。通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)快速進(jìn)入課題。新課教學(xué)歷史的回顧教師：在牛頓之前，關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的研究，歷史上有三位科學(xué)家做出了重要的貢獻(xiàn)。請(qǐng)大家結(jié)合課本，完成學(xué)案“歷史的回顧”部分的表格。學(xué)生：閱讀課本，完成學(xué)案。教師：下面，咱們?nèi)嗤瑢W(xué)分為三個(gè)學(xué)派，最左邊兩列的同學(xué)是亞里士多德學(xué)派，中間四列是伽利略學(xué)派，最右邊兩列是笛卡爾學(xué)派。請(qǐng)大家交流一下各自學(xué)派的代表觀點(diǎn)。學(xué)生：交流觀點(diǎn)，達(dá)成共識(shí)。師：下面有請(qǐng)各學(xué)派陳述自己的觀點(diǎn)。生：分別陳述。師：點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)。生：完善，記錄。明確任務(wù)，劃分學(xué)派，使學(xué)生積極思考。新課教學(xué)伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)師：現(xiàn)在，我們都知道亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。但是在他提出觀點(diǎn)后的將近兩千年里，人們都認(rèn)為他是正確的。一方面是因?yàn)槿藗兪艿搅松罱?jīng)驗(yàn)的誤導(dǎo)，忽略了摩擦力的存在。另一方面是因?yàn)槿藗兪艿搅藱?quán)威觀點(diǎn)的限制，一直不敢提出質(zhì)疑，直到伽利略的出現(xiàn)。那么，伽利略采取了什么方法取得了突破呢？生：做實(shí)驗(yàn)。師：很好，正是伽利略確立了實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的基礎(chǔ)地位。伽利略為了說(shuō)明他的思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。下面，讓我們一起來(lái)重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。儀器介紹：這里有一個(gè)彎曲的凹槽，相當(dāng)于將兩個(gè)斜面平滑的連接在一起。首先，我將一個(gè)小球從一個(gè)斜面靜止釋放，請(qǐng)大家注意觀察小球沖上另一個(gè)斜面時(shí)，所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置。助手選擇：我想請(qǐng)一位同學(xué)用我手中的彩色膠帶，幫助大家記錄下這個(gè)位置。哪位同學(xué)愿意上來(lái)？好，這位同學(xué)。彩色膠帶交給你，當(dāng)你看清位置后，就緊接著將彩色膠帶粘到相應(yīng)的位置后面。清楚了嗎？好我們開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)，描述現(xiàn)象。師生討論。實(shí)驗(yàn)回顧：整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為五個(gè)步驟，第一步，將小球靜止釋放，小球沖上了另一個(gè)斜面。第二步，取出棉布，小球上升到了更高的地方。第三步，我們推測(cè)，如果沒(méi)有摩擦，小球會(huì)上升到同一高度。第四步，減小第二個(gè)斜面的傾角，小球上升到同一高度時(shí)，會(huì)運(yùn)動(dòng)到更遠(yuǎn)的地方。第五步，將第二個(gè)斜面水平放置，小球?yàn)榱诉_(dá)到原來(lái)的高度，會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去。師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們得到的結(jié)論是什么？生：如果沒(méi)有摩擦力，運(yùn)動(dòng)物體會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。師：實(shí)際情況中，我們不可能完全消除摩擦力，斜面軌道也不可能無(wú)限長(zhǎng)。因此我們將這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)作理想斜面實(shí)驗(yàn)。師：實(shí)驗(yàn)中，哪些是客觀事實(shí)，哪些是我們的邏輯推理？生：思考、回答。師：伽利略在一定實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮邏輯推理的作用，克服了客觀條件的限制，這就是理想實(shí)驗(yàn)的魅力之處。揭示意義：愛(ài)因斯坦曾這樣評(píng)價(jià)到，“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類(lèi)思想史上的最偉大的發(fā)現(xiàn)之一?！睅煟涸谶@一科學(xué)方法的引領(lǐng)下，人們不斷加深對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，最終提出了牛頓第一定律。伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含重要的思維方法，是牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，是本節(jié)課的重要教學(xué)部分，因此單獨(dú)列為一部分。采取了演示實(shí)驗(yàn)、師生探究的模式。重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的邏輯推理，體會(huì)理想實(shí)驗(yàn)的思想。為了進(jìn)一步明晰實(shí)驗(yàn)的思維過(guò)程，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，用課件進(jìn)行了模擬。并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中客觀事實(shí)與邏輯推理部分的區(qū)分，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。新課教學(xué)牛頓第一定律教師：牛頓第一定律解讀。學(xué)生：了解牛頓第一定律的內(nèi)容，完成學(xué)案上的填空。師：這句話的前半句指出物體不受力時(shí)可能存在兩種情況，運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)保持相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，靜止的物體會(huì)一直保持靜止。進(jìn)而明確了，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因?！景鍟?shū)】2.理解(1)力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。師：這句話的后半句指出，如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了，就表明物體受到了力的作用。進(jìn)而明確了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因?！景鍟?shū)】（2）力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。師：引入氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)。師：在自然界中，不受力的物體是不存在的。但是我們可以創(chuàng)造一些幾乎不受力的條件，來(lái)近似感受這種情況。下面，我們就來(lái)進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)。生：觀察實(shí)驗(yàn)，體會(huì)物體近似不受力的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。師：儀器介紹。這里有一個(gè)氣泵，一個(gè)平直導(dǎo)軌，一個(gè)滑塊。在平直導(dǎo)軌上有很多細(xì)小的排氣孔，當(dāng)我打開(kāi)氣泵，會(huì)有氣體噴出，將滑塊托起，進(jìn)而形成空氣護(hù)墊，能大大減小滑塊與軌道之間的摩擦力。在水平方向上，可近似認(rèn)為滑塊處于不受力的狀態(tài)。同時(shí)，滑塊上固定了一個(gè)位移傳感器，導(dǎo)軌的一側(cè)固定了數(shù)據(jù)采集器。借助于數(shù)字實(shí)驗(yàn)室軟件，可以獲得滑塊的位移時(shí)間圖像。下面，我們打開(kāi)軟件，打開(kāi)位移傳感器。點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，可以看到屏幕中出現(xiàn)了滑塊的位移信息，此時(shí)，滑塊靜止，位移沒(méi)有變化。當(dāng)我推動(dòng)滑塊，位移發(fā)生了變化。點(diǎn)擊停止記錄按鈕，我們可以回看剛才記錄的情況。生：了解器材、原理。師：實(shí)驗(yàn)操作。下面，我們開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先，打開(kāi)氣泵，將導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平。當(dāng)滑塊幾乎不動(dòng)時(shí)，可認(rèn)為水平已調(diào)節(jié)好。將滑塊放到導(dǎo)軌的一端，請(qǐng)大家注意觀察屏幕上的位移時(shí)間圖像。生：觀察實(shí)驗(yàn)。師：實(shí)驗(yàn)分析?？梢钥闯鲈谀Σ亮Ψ浅Ｐ〉那闆r下，物體的速度幾乎保持不變，近似于勻速直線運(yùn)動(dòng)。牛頓第一定律是利用邏輯思維對(duì)客觀事實(shí)進(jìn)行分析的產(chǎn)物，他不能被實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)，但大量事實(shí)都顯示了他的正確性。牛頓本人也非常謙虛，他說(shuō)過(guò)一句話，如果說(shuō)我看的比別人更遠(yuǎn)一些，是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募绨蛏稀煟阂胨伎紗?wèn)題。下面，我們依據(jù)牛頓第一定律，回答本堂課開(kāi)始時(shí)，我們提出的那個(gè)問(wèn)題。在汽車(chē)特技表演的視頻中，汽車(chē)離開(kāi)地面后，已經(jīng)失去了動(dòng)力，依然能夠向前飛躍很長(zhǎng)的距離，這是為什么呢？生：思考討論，得出結(jié)論。對(duì)牛頓第一定律的理解設(shè)計(jì)了三個(gè)環(huán)節(jié)：首先由教師進(jìn)行初步解讀，分為不受力的狀態(tài)和受力的狀態(tài)。然后通過(guò)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)體會(huì)物體近似不受力的狀態(tài)，以及受力后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的情況。最后通過(guò)具體情境的分析，在應(yīng)用中加深理解。新課教學(xué)慣性與質(zhì)量師：引入慣性。同學(xué)們提到了一個(gè)概念，慣性。這也是牛頓第一定律的精髓所在。為什么物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持呢？牛頓歸結(jié)為物體的一種固有屬性，稱(chēng)為慣性。牛頓第一定律也被稱(chēng)為慣性定律。師：理解慣性。牛頓指出，原本靜止的物體總想保持靜止，原本運(yùn)動(dòng)的物體總想以相同的速度做運(yùn)動(dòng)?！旧苛信e生活實(shí)例?！編煛奎c(diǎn)評(píng)、總結(jié)。牛頓指出，所有的物體都具有這樣的一種性質(zhì)，一切物體都有慣性。而且任何情況下，物體都具有這種性質(zhì)，慣性是物體的固有屬性。【師】一切物體，在任何狀態(tài)下都具有這樣的一種性質(zhì)。具體有兩種體現(xiàn)：不受力時(shí)，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止；受到力時(shí)，表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。師：引入吹球?qū)嶒?yàn)生：觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。師：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。對(duì)慣性概念的理解是把握牛頓第一定律的關(guān)鍵。通過(guò)教師闡述、學(xué)生舉例、師生共析、實(shí)例感知，逐層加深對(duì)慣性的理解。課堂總結(jié)教師活動(dòng)：出示PPT總結(jié)板書(shū)學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)充分肯定學(xué)生的表達(dá)，適當(dāng)加以補(bǔ)充。鞏固練習(xí)強(qiáng)化對(duì)牛頓第一定律和慣性的認(rèn)識(shí)。突出重點(diǎn)七、板書(shū)設(shè)計(jì)：4.1牛頓第一定律一、歷史的回顧。二、理想斜面實(shí)驗(yàn)。：實(shí)驗(yàn)+推理三、牛頓第一定律。1.內(nèi)容：2.理解：（1）物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持（2）力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因四、慣性。1.內(nèi)容：2.理解：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度八、課后作業(yè)【科學(xué)漫步】《小球與桌子的對(duì)話》球：你為什么推我？桌：我沒(méi)有推你呀？球：你沒(méi)推我，我怎么可能向后退呢？你肯定推了！桌：我沒(méi)推！……請(qǐng)你當(dāng)一次法官，評(píng)判小球和桌子的對(duì)錯(cuò)？思考牛頓第一定律的適用條件是什么？學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容所面對(duì)學(xué)生為高一學(xué)生，他們處于從形象思維向抽象思維過(guò)渡的時(shí)期，思維活躍、求知欲強(qiáng)，有較好的形象思維和逆向思維，但普遍辨識(shí)力不高、歸納總結(jié)和邏輯思維推理能力不足，還需要直接經(jīng)驗(yàn)的支持。學(xué)生在初中時(shí)已經(jīng)了解了牛頓第一定律的內(nèi)容，但是他們只知道亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)的，伽利略做了個(gè)理想實(shí)驗(yàn)就得出了牛頓第一定律，練得最多的是通過(guò)慣性程式化地解答相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。因此，我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)中必須注意：以學(xué)生身邊現(xiàn)象引入知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)直觀教學(xué)，逐步讓學(xué)生理解和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)。同時(shí)在學(xué)生已有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，糾正一些片面、不恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)，進(jìn)一步深化對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，體會(huì)牛頓第一定律深刻的思想性和認(rèn)識(shí)問(wèn)題的本質(zhì)性。效果分析本節(jié)課采用圖片、視頻、演示實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段激發(fā)興趣、引發(fā)質(zhì)疑，豐富了課堂。通過(guò)展示伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，學(xué)生較為深入地體會(huì)了理想實(shí)驗(yàn)的思想，較為自然地得出了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。通過(guò)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)，在獲得物體的運(yùn)動(dòng)圖像后，學(xué)生較為準(zhǔn)確地分析了物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，體現(xiàn)了對(duì)牛頓第一定律的深入理解。在應(yīng)用牛頓第一定律對(duì)“汽車(chē)飛躍”這一視頻事例的分析中，學(xué)生較為細(xì)致地分析了汽車(chē)在空中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和落地后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，準(zhǔn)確把握了物體不受力與受到力時(shí)的兩種情況。整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程較為充分地激發(fā)了學(xué)生的思維，深化了學(xué)生對(duì)于牛頓第一定律的理解，展示了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。有目標(biāo)，有內(nèi)容，有過(guò)程，有評(píng)價(jià)。教材分析教材首先對(duì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)“運(yùn)動(dòng)和力”的關(guān)系作了歷史的回顧，介紹了三位科學(xué)家研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的思想方法及卓越貢獻(xiàn)。然后進(jìn)行伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，體會(huì)理想實(shí)驗(yàn)的思維方法。最后講述牛頓第一定律的內(nèi)容和物體慣性的概念。這是初、高中知識(shí)相銜接的一節(jié)課程。學(xué)生已經(jīng)了解了牛頓第一定律的基本內(nèi)容，所以在教學(xué)設(shè)計(jì)上應(yīng)以教材中有關(guān)“力是運(yùn)動(dòng)的原因還是改變運(yùn)動(dòng)的原因”這一問(wèn)題認(rèn)識(shí)的發(fā)展歷史為線索，以科學(xué)思想、科學(xué)方法教育與思維能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)。教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)放在理解人類(lèi)認(rèn)識(shí)“運(yùn)動(dòng)和力”的關(guān)系研究、思考、推理過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究中常用的理想實(shí)驗(yàn)方法。在牛頓第一定律內(nèi)容的學(xué)習(xí)上，注重知識(shí)的理解及與生活實(shí)際的聯(lián)系。評(píng)測(cè)練習(xí)1.關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（）A．物體不受力就一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B．物體不受力就一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．物體受力才能運(yùn)動(dòng)D．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，說(shuō)明物體一定受到了力的作用答案：D2.火車(chē)在長(zhǎng)直水平軌道上勻速行駛，門(mén)窗緊閉的車(chē)廂內(nèi)有一個(gè)人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車(chē)上原處，這是因?yàn)椋ǎ〢．人跳起后，廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車(chē)一起向前運(yùn)動(dòng)B．人跳起的瞬間，車(chē)廂的地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨同火車(chē)一起向前運(yùn)動(dòng)C．人跳起后，車(chē)在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和車(chē)具有相同的速度答案：D3.關(guān)于慣性，下列說(shuō)法中正確的是（）A．小球由于重力的作用而自由下落時(shí)，它的慣性就不存在了B.物體受到慣性力的作用，所以要保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)C．慣性的唯一量度是質(zhì)量D．靜止的物體和運(yùn)動(dòng)的物體都有慣性，運(yùn)動(dòng)的物體慣性較大答案：C課后反思本節(jié)課的優(yōu)點(diǎn)在于三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用。通過(guò)伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生體會(huì)了理想實(shí)驗(yàn)的思想，深化了對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化了沒(méi)有力也可以有運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)。通過(guò)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察現(xiàn)象，分析圖像，深化了對(duì)牛頓第一定律的理解，進(jìn)一步明確了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。通過(guò)吹球?qū)嶒?yàn)，體會(huì)了物體的慣性，明確了質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。本節(jié)課的缺點(diǎn)在于對(duì)慣性的討論有些單薄，可以設(shè)置一些問(wèn)題情境暴露學(xué)生的認(rèn)知誤區(qū)，加以討論糾正。課標(biāo)分析在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊物理一的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)