牛顿第一定律教案

教学课题牛顿第一定律教材版本教材名称：物理必修1，第四章第1节68—70页出版社：人民教育出版社教材分析牛顿第一定律是整个物理学中研究物体运动与力之间关系的基石，它包含深刻的意义，在现实生产、生活中具有重要应用，特别是该定律的获得过程中包含宝贵的科学方法和值得后人借鉴的科研精神，因此学好本节课内容，正确理解和掌握牛顿第一定律、惯性等知识点仍是十分重要的。牛顿第一定律这一章节涉及的主要内容有:牛顿第一定律、惯性、质量是惯性的量度等知识点。通过前面的学习，学生已经掌握了运动和力的基础知识，本节课将在此基础上初步研究物体运动和力的关系，为后续牛顿运动定律、动力学等知识点的学习打下坚实的基础，起承前启后的作用。学情分析（一）知识层面通过初中的学习，学生对牛顿第一定律、惯性等知识点已有初步认识，但了解得还不深入，特别是对伽利略理想实验的推导过程还比较陌生，对惯性也有一些错误的前概念。（二）能力层面高一的学生通过初中的物理学习，已经具备了一定的观察分析的能力，但是抽象思维能力以及科学想象能力还有待进一步提高。如何从可观测的实验现象进一步猜测假设，抽象而理性地认识实际无法实现的理想实验，这对高一的学生来说还是有一定的困难。教学目标（一）知识与技能1、理解力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因2、理解牛顿第一定律的内容3、理解惯性，认识一切物体都具有惯性；理解质量是惯性的量度（二）过程与方法1、通过对牛顿第一定律的研究，体会理想实验的方法2、通过归纳比较，学习总结归纳，分析比较的方法。（三）情感态度与价值观1、通过实验探究感受科学，体会物理学家的科学态度和科研方法2、通过联系生活现象分析物理问题，感受生活的和谐，提高认真观察生活现象的兴趣。教学重点通过实验探究，加深学生对牛顿第一定律和惯性的理解教学难点伽利略理想实验的推理过程和惯性的理解设计特点与理念为了突出重点，突破难点，同时为了全面提高学生素质，培养学生的能力，激发学生的学习兴趣，加深学生对牛顿第一定律、惯性等知识点的理解与掌握，让学生深入体会伽利略理想实验的推理过程，在本课的教学过程中，将先通过播放视频片段、展示图片，激发学生的学习兴趣，引入“力和运动之间的关系”这一话题，导入新课；进而引入亚里士多德“力是维持物体运动的原因”这一观点，并对其做初步分析，得出物体的运动不需要力来维持；再次，通过实验探究结合科学推理的方式，加深学生对伽利略理想实验的理解，通过启发讲授引导学生深入理解牛顿第一定律，通过课堂小实验等对惯性进行系统的解析。最后总结归纳，引导学生建构本节课的知识框架，使学生对本节课有清晰准确的认识。在整个教学过程中注重设疑解答和互动交流，将实验演示和视频播放等相结合，将课本知识和实际生活现象相结合，力争体现“由生活走向物理，由物理走向社会”和“教师为主导，学生为主体”的教学理念。教学方法实验探究、科学推理、启发讲授、问题教学、互动交流、总结归纳教学器材[1]实验仪器：自制对接斜面、棉布、小球、象棋、尺子、带有悬线的小铁球和乒乓球[2]多媒体：PPT、视频课时安排1节（45分钟）教学过程教师活动学生活动方法手段备注一、导入新课（4分钟）讲述：爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力，比做福尔摩斯侦探小说中警员破案的过程。在侦探故事中，有时候明显可见的线索反而把人们引到错误的判断上去。也就是说，光凭经验做判断常常是靠不住的。下面，我们就来看一段生活中的录像片段。播放视频：母女对话小视频提问：片段中母亲说的对吗？展示图片：用力向前推动石头，用力踢出足球。提问：同学们根据自己的生活经验想想，一旦人不再施加外力推石头或踢足球，石头和足球的运动状态就只能是静止不动的吗？提问：同学们再想想，为什么有的物体做加速运动，有的物体却做减速运动？为什么有的物体上升，有的物体却下降？天上的日月星辰为什么是那样子运动？讲述：其实，上面所有的事例都涉及到一个古老而基本的问题，那就是力和运动之间的关系这一问题，这个问题直到牛顿第一定律的出现才得以解决，今天我们就来学习第四章牛顿运动定律的第一节牛顿第一定律。【板书】4.1牛顿第一定律认真观看视频片段、图片，动脑思考提问设疑通过播放视频、展示图片，调动学生的兴趣，引入“力和运动之间的关系”这一话题，导入新课。【板书】4.1.1、牛顿第一定律新课教学二、回顾历史（4分钟）讲述：早在两千多年前，古希腊有一位哲学家，亚里士多德就曾对力和运动之间的关系作了一系列的探究。引入亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。【板书】（1）亚里士多德：生活经验提问：同学们根据目前的认识，想想，亚里士多德的这个观点是对的吗？展示图片：运动员把足球踢出去后，人的脚没有继续施加外力给足球，可是足球继续向前运动一段距离；冰壶运动中，当运动员把冰壶推出去后，人的手没有继续施加外力给冰壶，可是冰壶继续向前运动。分析说明物体的运动不需要力来维持。讲述：同学们想想，在前面的视频片段中，假如地面无限光滑，被小孩推出的玩具车将会怎样运动呢？针对这类问题，伽利略就曾做了一系列探究。伽利略发现物体从斜面滚下越来越快，从斜面滚上越来越慢，于是设计了一个对接斜面的实验。简单介绍伽利略对接斜面实验讲述：下面，我们就来具体学习一下伽利略的研究方法。【板书】（2）伽利略：研究方法动脑思考观看图片，聆听讲解，兴趣高涨提问设疑三、实验探究（30分钟）课堂演示伽利略对接斜面实验（1）小球从铺有棉布的对接斜面从静止状态开始滚下，再滚上另一个斜面演示,并在小球沿第二个斜面滚动的最高位置做标记提问：小球在第二个斜面滚动的最大高度与在第一个斜面上原来的高度有什么不一样？（2）取下棉布，小球从同一高度沿斜面滚下，再滚上第二个斜面演示,并在小球沿第二个斜面滚动的最高位置做标记提问：通过实验我们发现，当取下棉布时，小球向上滚得高了，但是还是没能达到原来的高度，这是为什么？设疑：假如没有摩擦，小球将上升到怎样的高度？认真观察小球在斜面上的运动情况。交流探讨，总结得出：由于受到棉布摩擦力的作用，小球没能上升到原来的高度。认真观察实验现象回答：取下棉布后，小球所受的摩擦力减小，因而它上升的高度变大，但是小球还是受到了摩擦力的作用，所以无法达到原来的高度。猜测：与原来同一高度。实验演示互动交流实验演示互动交流科学推理结合“实验探究”和“科学推理”，通过对实验现象进行观察分析，又加以科学的想象推理，引导学生去发现知识，总结规律。引导学生在实验基础上进一步科学地想象推理，理解当斜面没有摩擦时，小球在第二个斜面上将滚动到与第一个斜面等高的位置，从而抽象而理性地认识没有摩擦这样一种理想状况。（3）减小第二个斜面的倾角，沿同一高度释放小球，小球滚上第二个斜面。演示，并在小球停止处做一标志提问：通过刚才的实验，我们发现，减小第二个斜面的倾角时，小球运动得更远了，同学们能解释一下这是为什么呢？提问：同学们再想想，继续减小斜面倾角，减小减小，直到斜面水平放置。假如说水平轨道无限长，假如说没有摩擦，小球会怎么运动？引导学生在实验基础上进一步科学地想象推理，从而抽象而理性地理解没有摩擦这一理想情况。强调：假如没有摩擦，假如轨道足够长是一个理想的条件，这在实际中是无法实现的，但这又是在实验基础上的猜想，是科学合理的推理。根据以上实验，总结得出伽利略的结论：运动的物体如果不受力，将一直运动下去，不会停止，并引导学生认识到光凭经验做判断常常是靠不住的。观察实验现象动脑思考，积极探讨并回答回答：小球将永远不停地滚下去实验演示科学推理讲述笛卡尔的进一步补充和完善【板书】（3）笛卡尔：进一步补充和完善提问：同学们想想，这三位科学家对于运动和力之间的关系所持的观点有何异同？归纳比较以上三位科学家的观点。讲述：牛顿在前人研究的基础上，做了进一步的总结，从而得到一条很重要的定律，即牛顿第一定律。请一位同学朗读一下牛顿第一定律的内容牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。【板书】（4）牛顿：形成体系——牛顿第一定律提问：同学们认真阅读一下牛顿第一定律的内容，大家都想想它包含了哪三层含义？讲述：牛顿第一定律包含的意义深刻，虽然这一定律只有短短的一句话，可是它里面却包含很多物理知识。其中，“一切”表明这条规律的普遍性，没有例外；“除非……力……”给出了力的一种定义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。“总保持”指物体不受力时，其运动状态只有匀速直线运动或静止两种可能，要改变这种状态，物体必须受力的作用。提问：牛顿第一定律又叫惯性定律，那么什么动脑思考，积极探讨并回答动脑思考，各抒己见。认真聆听教师讲解启发讲授通过启发讲授，加深学生对牛顿第一定律的理解。是惯性呢？【板书】4.1.2惯性【板书】（1）什么是惯性小活动：在桌面上叠立四颗象棋，用一把尺子将最下面的那粒象棋敲打出去，上面三粒象棋掉落下来。解释其中的惯性原理。提问：同学们再想想，日常生活中还有哪些现象跟惯性有关？讲述：从牛顿第一定律我们得知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态，或者说，它们都有抵抗运动状态发生变化的本领，这种本领就叫做“惯性”。（对惯性的定义进行说明）。鼓励学生在课后就生活中与惯性有关的现象做进一步探讨。提问：同学们再想想，物体的惯性大小跟哪些因素有关呢？小活动：两根细线上分别悬挂着乒乓球和铁球，请一位同学上来口吹这两个球。老师：哪个球更容易被吹开？提问：为什么乒乓球更容易被吹开？改变乒乓球的运动状态为什么要比改变铁球的运动状态来得容易？物体的惯性大小与什么因素有关？联系世界杯提问：同学们中应该有不少很喜欢踢足球的，参与实验，进行小活动积极探讨，各抒己见聆听讲解，理解什么是惯性参与实验回答：乒乓球更容易被吹开。动脑思考实验探究启发讲授那么有人愿意踢铅球吗？提问：看大家的反应，好像没人愿意踢铅球。为什么呢？归纳总结：铅球的质量比足球的大，其惯性较大，改变其运动状态要比改变足球的难。质量是惯性的量度。【板书】（2）惯性的量度——质量综述：强调惯性是物体的一种内在属性，一切物体在任何情况下都具有惯性，质量是惯性的量度，惯性大小与速度无关。惯性不是力，它只有大小没有方向，不能说“惯性力”、“受惯性作用”等。惯性现象在我们日常生活中有利有弊，如拍打灰尘、公交车安全事故等。四、总结归纳（7分钟）提问：（1）力与运动的关系是什么？牛顿第一定律的内容是什么？它重点强调了哪些知识点？（2）什么是惯性？惯性有什么性质？惯性大小的量度是什么？通过提问的方式，引导学生进行总结归纳，整理出这一节课的知识框架。兴趣高涨，交流探讨交流探讨聆听讲解，加深对惯性的理解小结归纳总结归纳引导学生建构本节课的知识框架板书设计4.1牛顿第一定律4.1.1、牛顿第一定律（1）亚里士多德：生活经验（2）伽利略：研究方法（3）笛卡尔：进一步补充和完善（4）牛顿：形成体系——牛顿第一定律4.1.2、惯性（1）什么是惯性（2）惯性的量度——质量1、“一切”2、“除非……力……”3、“总保持”评价与反思本课注重有逻辑、有条理地介绍牛顿第一定律这一体系的形成过程，并联系实际生活现象讲解惯性，通过实验探究、播放视频和展示图片，通过设疑及启发讲授，引导学生探究物理知识，充分调动学生的积极性，体现“教师主导，学生主体”和“由生活走向物理，由物理走向社会”的教学理念。没有摩擦的理想实验在我们日常生活中是无法实现的，在实验基础上引导学生科学地推理想象，将有助于学生理性认识理想实验。与惯性有关的现象在我们日常生活中随处可见，从生活实际中挖掘更多的有关惯性的例子，将会更有利于帮助学生认识惯性。