《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

《牛頓第一定律》一、教材分析本章是在前面三章內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,是質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基本定律,構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的核心。牛頓第一定律又是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基石,力學(xué)的第一原理。正是因?yàn)樗瞥碎L(zhǎng)達(dá)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,同時(shí)也是正確理解和掌握牛頓第二、第三定律乃至整個(gè)動(dòng)力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本節(jié)的牛頓第一定律揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系:力不是維持速度的原因,而是改變物體速度的原因。并使牛頓以新的視角看待引力,進(jìn)而令人信服的表明,天上和人間服從同樣的力學(xué)。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。本教材重視慣性定律的教學(xué),強(qiáng)調(diào)它在科學(xué)中的地位與作用,意在引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展。伽利略的研究過(guò)程蘊(yùn)含了重要的科學(xué)方法,教材中對(duì)伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”,敘述清楚明了,學(xué)生能自學(xué)得懂,所以不作為課堂學(xué)習(xí)的重點(diǎn),讓學(xué)生課前學(xué)習(xí),要求知道理想實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、推理過(guò)程和對(duì)推斷結(jié)果的分析。二、學(xué)情分析:本節(jié)內(nèi)容在初中階段學(xué)生已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí),比如定律的內(nèi)容、定性的實(shí)驗(yàn)推理過(guò)程,尤其是關(guān)于慣性的學(xué)習(xí)和用其對(duì)實(shí)際現(xiàn)象的分析等。但還只是停留在認(rèn)識(shí)的層次上,如知道亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)的,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了牛頓第一定律。在高中階段學(xué)習(xí)中,除了要保持新鮮感,還需加大思維強(qiáng)度,注意知識(shí)的深化和科學(xué)研究方法、情感態(tài)度的教育,讓學(xué)生對(duì)牛頓第一定律及慣性有更深的理解。應(yīng)該在學(xué)生已有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)其理解上存在的問(wèn)題、深入對(duì)本定律的理解,糾正一些片面、不恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí),進(jìn)一步深化和提高對(duì)相關(guān)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。這樣才有利于激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣,進(jìn)而培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。如教學(xué)時(shí),緊緊圍繞牛頓第一定律的產(chǎn)生過(guò)程,深入挖掘物理思想和思維方法,挖掘物理學(xué)史中的相關(guān)素材,將牛頓第一定律產(chǎn)生過(guò)程的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題以原貌的形式展示給學(xué)生,讓他們作為各個(gè)歷史時(shí)期的“探究者”參與相關(guān)問(wèn)題的討論。三、教學(xué)目標(biāo)1/5根據(jù)以上分析,結(jié)合大綱和新課程要求,考慮到學(xué)生的認(rèn)知水平和思維特點(diǎn),制定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下:(一)物理觀念體驗(yàn)牛頓第一定律得出的的歷史進(jìn)程,建構(gòu)起物體不受力的理想化物理圖景,能準(zhǔn)確表述牛頓第一定律,并能對(duì)定律有較為深入地理解,理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度。(二)科學(xué)思維讓學(xué)生體會(huì)由易到難、理想化、靜者恒靜、動(dòng)者恒動(dòng)的學(xué)科思想、思維方法,形成結(jié)論,使課堂插上思想的翅膀(三)科學(xué)探究使學(xué)生親歷科學(xué)探究過(guò)程,提煉研究方法。(四)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1、讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家自身的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅(jiān)持真理、不迷信權(quán)威的科學(xué)態(tài)度及獻(xiàn)身精神。2、使學(xué)生學(xué)會(huì)從紛繁的現(xiàn)象中探求事物本質(zhì)的科學(xué)態(tài)度和研究方法,經(jīng)過(guò)由表及里,由片面到全面,由易到難的長(zhǎng)時(shí)間的認(rèn)識(shí)過(guò)程,在知識(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過(guò)程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度、獲得科學(xué)的方法。3、通過(guò)學(xué)習(xí),使學(xué)生了解到物理學(xué)中所體現(xiàn)出來(lái)的簡(jiǎn)潔之美。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn):對(duì)牛頓第一定律的正確理解,感悟出由易到難、理想化、靜者恒靜、動(dòng)者恒動(dòng)的學(xué)科思想、思維方法、研究方法。難點(diǎn):力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,質(zhì)量是慣性大小的量度。五、教學(xué)用具兩個(gè)乒乓球(一個(gè)空,一個(gè)注滿水)、氣勢(shì)導(dǎo)軌和兩個(gè)滑塊、衛(wèi)生紙盒、卷筒衛(wèi)生紙、兩個(gè)紙杯、桔子。六、教學(xué)過(guò)程(一)引入新課1、在鐵架臺(tái)上掛兩個(gè)乒乓球,一個(gè)注了水,一個(gè)空的。讓一個(gè)學(xué)生同時(shí)吹乒乓球,鼓勵(lì)他將乒乓球吹的幅度越大越好。讓學(xué)生用手拈拈兩球,告訴同學(xué)們,一個(gè)重些,一個(gè)輕些。教師:為什么同樣施加了力,但兩個(gè)乒乓球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)卻不同呢?力和運(yùn)動(dòng)到底是什么關(guān)系呢?我們帶著這個(gè)問(wèn)題進(jìn)入學(xué)習(xí)。2、思維體操:2/5做“單手撕紙”的小游戲:用衛(wèi)生紙盒裝上衛(wèi)生紙,要求學(xué)生單手撕下一部分紙來(lái),比較誰(shuí)的辦法最快、最容易。師:什么原因?帶著這個(gè)問(wèn)題進(jìn)入今天的學(xué)習(xí)。3、回顧知識(shí)(PPT:判天地之美,析萬(wàn)物之理。――莊子)(一)引入新課回顧知識(shí):師:回憶高一必修1的前三章內(nèi)容?生:……師:前兩章學(xué)習(xí)的都是“運(yùn)動(dòng)”,第三章:相互作用,接下來(lái)將學(xué)習(xí)“力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系”,即第四章:牛頓運(yùn)動(dòng)定律。師:前兩章我們是在“判天地之美”,接下來(lái)我們要做的就是“析萬(wàn)物之理”,這就叫“判天地之美,析萬(wàn)物之理?！?二)新課教學(xué)1、討論:思考幾個(gè)問(wèn)題(PPT)(1)研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)與力關(guān)系簡(jiǎn)單,還是研究多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系簡(jiǎn)單?(2)確定研究對(duì)象之后,研究對(duì)象是受力情況下的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單,還是不受力情況下的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單?(3)按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序排列:兩個(gè)物體之間相互作用;一個(gè)物體受力運(yùn)動(dòng);一個(gè)物體不受力運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)一位學(xué)生利用氣墊導(dǎo)軌及兩個(gè)滑塊做演示實(shí)驗(yàn),同時(shí)通過(guò)金州教育云平臺(tái)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程投影到屏幕上,讓全班同學(xué)都能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并討論出結(jié)果:按照從易到難的排列:一個(gè)物體不受力→一個(gè)物體受力→兩個(gè)物體相互作用。師:一個(gè)物體不受力就是牛頓第一定律研究的內(nèi)容,一個(gè)物體受力就是牛頓第二定律研究的內(nèi)容,兩個(gè)物體之間相互作用就是牛頓第三定律研究的內(nèi)容。它們內(nèi)在的邏輯關(guān)系是從易到難,所以這章我們就按照這個(gè)順序來(lái)學(xué)習(xí)。2、牛頓第一定律推理師:將自己當(dāng)作研究對(duì)象并簡(jiǎn)化成一個(gè)質(zhì)點(diǎn),想象如果不受力會(huì)怎樣?通過(guò)學(xué)生互動(dòng)總結(jié)出:物體不受力的時(shí)候保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不改變,當(dāng)物體受力以后會(huì)改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即,靜者恒靜,動(dòng)者恒動(dòng)。通過(guò)神州7號(hào)宇航員出倉(cāng)的視頻和氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步鞏固這八個(gè)字。3、歷史的回顧3/5師:科學(xué)家介紹:亞里士多德→伽利略→笛卡兒→牛頓。亞里士多德經(jīng)觀察、經(jīng)驗(yàn)得出:必須有力作用在物體上,物體才能運(yùn)動(dòng),沒(méi)有力的作用,物體就要靜止下來(lái)。即力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。伽利略經(jīng)理想斜面實(shí)驗(yàn)外推得出:物體一旦具有某一速度,沒(méi)有外界作用物體會(huì)以某一速度一直運(yùn)動(dòng)下去。運(yùn)動(dòng)的物體之所以停下,是物體受到摩擦阻力之緣故。即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。笛卡兒補(bǔ)充和完善:如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)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(lái)也不偏離原來(lái)的方向。牛頓1687年完成《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,提出牛頓的三條定律。牛頓第一定律: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)。師:理解牛頓第一定律①一切物體--無(wú)一例外,普適;②總――反映物體本身的固有屬性;③或――指出了靜止與勻速直線運(yùn)動(dòng)的等同性,它們都是物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。④物體具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),直到有外力改變它(具有慣性);⑤揭示了運(yùn)動(dòng)和力的定性關(guān)系:力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。4、慣性師:什么是“慣性”?生:保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。師:慣性是物體固有屬性(一切物體都有慣性)。一切物體不管是否受力,也不管怎樣運(yùn)動(dòng),都具有慣性,慣性是一切物體的固有屬性。讓學(xué)生用紙杯和桔子做游戲總結(jié)出:物體質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,質(zhì)量越大,慣性越大。物體慣性大小與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。讓學(xué)生解釋?xiě)T性現(xiàn)象(解釋單手撕紙及吹乒乓球現(xiàn)象),總結(jié)解釋?xiě)T性現(xiàn)象的邏輯關(guān)系:原來(lái)物體處于什么狀態(tài)→現(xiàn)在發(fā)生了什么樣的改變→由于慣性又怎樣了。拓展:“力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因”、“質(zhì)量是慣性大小的唯一量度”。這兩個(gè)結(jié)論,我們的祖先在兩千多年前就提出了。如《墨經(jīng)》中給力下的定義:“力,形之所以?shī)^也”,形-物體,奮-由靜到動(dòng)、動(dòng)而愈快、由動(dòng)到靜等,即運(yùn)動(dòng)狀4/5態(tài)的改變。整文的意思為:力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因;東漢王充所著《論衡》中提出:“車行于陸,船行于溝,其滿而重者行遲,空而輕者行疾”。這段話指出了:在一定外力作用下,質(zhì)量越大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變就越困難,即慣性大。伽利略是17世紀(jì)初(距今300多年)對(duì)力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因有模糊認(rèn)識(shí),牛頓也是在17世紀(jì)才提出牛頓第一定律,明確指出力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。我們的祖先在兩千多年前就提出了,多偉大!所以我們的中國(guó)夢(mèng)一定能實(shí)現(xiàn)!(三)課堂小結(jié)師生:歸根到底就八個(gè)字“靜者恒靜,動(dòng)者恒動(dòng)”。(四)布置作業(yè)1、認(rèn)真閱讀《科學(xué)漫步》,思考:以加速運(yùn)動(dòng)的車廂為參考系,牛頓第一定律成立嗎?2、我國(guó)《道路