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1、牛顿第一定律教学设计一、 教材分析1、本节的地位及作用近代物理是以伽利略研究力与运动的关系为起点的，所以力与运动在物理发展史上具有非常重要的地位。而这一部分的内容在高中物理的学习中也是一条主线。通过本章的学习学生才能理解力与运动的关系，进而知道如何利用力来创造条件控制物体的运动。本节内容牛顿第一运动定律是牛顿物理学的基石，通过本节的学习，学生可以把在第二章学习到的运动学知识和第三章学习到的力学知识有机地结合起来，同时为后面牛顿第二定律等知识的学习打下基础，起到承前启后的作用。2、本节内容的特点本节课的教学内容首先回顾人类探索力和运动关系的历史，着重介绍了伽利略的思想方法及卓越贡献，而后讲述了牛
2、顿第一定律的内容和物体惯性的概念。 教材针对“运动是否需要力来维持”这一问题，利用简单实验批判亚里士多德单纯从经验出发得出的错误结论，在此基础上引入伽利略利用逻辑思维构造的理想实验，利用逻辑推广得出“没有摩擦力时，小球将沿水平面一直做匀速直线运动”，说明“运动不需要力来维持”，然后介绍由牛顿总结的牛顿第一运动定律。通过本节的学习，学生不但应当能用这个规律解释力与运动的关系相关问题，而且还应该认识到理想实验是比简单经验总结更合理的科学方法，并使学生了解科学的发现和发展。其中科学家自身创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神更是对学生情感态度价值观教育的好素材。二、学情分析1、学生已有的知识和
3、经验：本节内容学生在初中阶段虽然已经学习过，但还只是停留在认识的层次上，在高中阶段学习中，除了要保持新鲜感，还需加大思维强度，注意知识的深化和科学研究方法、情感态度的教育，让学生对牛顿第一定律有更深的理解。2、学生可能遇到的问题：从知识水平来看，本节内容较抽象，虽然本节内容与日常生活非常贴近，但又高于生活，尽管学生在初中有一定的认识，但对高中新同学来说在理解上还有一定的困难。我认为学生可能遇到的问题： “力和运动到底有什么关系”（形象到抽象思维的转换） “建立理想模型后的逻辑推理”(跳跃型思维） “怎么分析生活中的惯性现象”三、教学目标知识与技能1、借助伽利略的理想实验，理解力和运动的关系，知
4、道其主要推理过程及结论。2、掌握牛顿第一定律，并理解其意义 3、明确惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度过程与方法1、通过展现科学家们认识力与运动关系的艰辛历程，使学生认识到人类寻找事物本质的艰难，体会人们对科学概念的认识是一步步深入的。2、通过斜面实验的演示和伽利略理想实验的方法介绍，使学生受到科学法论的教育，体会科学研究的过程和方法。3、通过让学生尝试对生活中惯性现象的解释，培养学生灵活运用所学知识的能力，通过让学生现场参与实验，切身体验惯性的存在。情感、态度与价值观让学生以牛顿第一定律的建立过程为载体1、通过对物理学史的简介，对学生进行严谨的科学态度的教育，了解人类认识事物的曲折性。2、
5、通过介绍伽利略对力和运动关系的研究，培养学生敢于坚持真理，不迷信权威的精神和科学探究精神。 四、教学重点与难点： 重点：、认识伽利略研究力和运动关系的思想方法，了解理想实验的作用；、通过对理想斜面实验过程的体会来理解牛顿第一定律；依据是我们知道高中较之初中的教材，除了要求学生要进一步了解力与运动的本质外，还要学生掌握伽利略理想斜面实验的探究方法，于是我将探究的重心放在对理想斜面实验过程的体会和在这个实验中所用方法的掌握。难点：、力和运动的关系，明确“ 力是维持物体运动的原因” 观点是错误的。、对质量是惯性大小的量度的理解。依据是学生在从生活经验中得到了一种被现象掩盖了本质的错误认识。惯性这个概
6、念比较抽象，难以理解，因此如何让学生理解一切物体都具有惯性，以及质量是决定惯性大小的唯一因素是本节课的教学难点。 五、教、学方法 教法：-情景与科学探究推理相结合的教学方法和多媒体辅助教学。 （一条主线贯穿全文）学法：-协作学习，分组研究，在交流、讨论中突破难点 科学猜想回顾历史教师创设生活情景理想实验科学推理实验探究牛顿第一定律学生观察提出问题了解方法自动矫正自动完善主动总结动脑参与总结交流讨论理解联系生活双边活动为体现学生的主体作用，我引导学生在自主、合作探究中进行学学习，在交流、讨论中突破难点。 导六、教学过程1创设生活情景、提出问题，引入新课（从生活走向物理）（引导学生产生疑问，让他们
7、把问题构建出来，提出第一个难点忽略了摩擦力的存在）呈现两个生活中常见的力和运动关系的问题，供学生讨论。如：情景一：平直路上骑自行车，用力蹬，车匀速前行；不蹬，车停下来情景二：视频：拉桌子，桌子动，不拉，不动。（有推力动，无推理静止）学生人人参与：用手推动放在桌上的圆珠笔。（有、无推力都运动）争论、引导他们猜想和思考，在争论后老师将引导他们思考得出错误的结论的原因-忽略了摩擦力的存在。2、回顾历史，新课教学（提出第一个重点）课前准备：上新课之前一周布置研究性学习课题：了解亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿在力和运动方面的研究和看法；在上课之前发一份表格（下表），让每组组长将研究性学习成果按照下表的
8、要求填充好。人物亚里士多德（古希腊）伽利略（意大利）笛卡尔（法国）牛顿（英国）时期观点依据认识3、通过伽俐略的理想斜面实验（忽略摩擦力的影响），突出重点，突破难点让学生参与发现过程，感受理想实验的魅力铺垫：如何用实例反驳“运动需要力来维持”？（适当引导学生思考如何使物体在运动方向上没有力拉着或推着，却能一直运动下去。预测：因为无法完全消除摩擦力，学生讨论无果。）过渡：最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢？ 教师演示斜面实验教师介绍理想斜面实验并演示。（学生疑惑：摩擦力还是有的！小球还是要停下来的。）。自制实验：用铝合金长约为两米的长斜面导轨，可以弯曲接着(1)、用长布
9、覆盖大部分斜面导轨，让小球从一端某高度下滑，记录小球滑到另一端的高度；(2)、逐步减少长布覆盖斜面导轨的面积，让小球从同一高度下滑，逐次记录小球滑到另一端的高度。 客观事实：在对接斜面的导轨上铺上毛皮纸、改铺蜡纸、不铺任何材料，让小球从某一高度由静止释放，记录小球上升的位置。观察实验现象、分析得出：小球从一个斜面的高处滚下，会滚上另一个对接的斜面，摩擦力越小，越接近原来的高度。 假想：当摩擦力大小为零，小球在另一个斜面上会上升到什么样的高度 ？ 合理推理：小球将会到达同一高度。 再次合理外推：改变对接斜面倾角，运动有什么变化？ 得出结论：斜面倾角越小，小球运动距离越远。若对接斜面倾角为零，小球
10、永远运动。（用视频动画演示理想斜面实验，通过对理想斜面实验的演示，说明物理研究中抓住主要因素，忽略次要因素的必要性，同时也展示了物理研究思想的美妙和逻辑的力量）提出问题1：伽利略理想实验的前提条件是什么？（小球能上升到原高度是伽利略理想实验的前提。）提出问题2：伽利略又是如何得知：从某一高度沿斜面滚落的小球可以沿对接的另一斜面滚上同样的高度？（根据演示实验事实，再经过合理的想象得出结论的。）最终伽利略得出：运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。” 即作匀速运动。实验探究：气垫导轨近似地验证:尽管现实生活中没有绝对光滑的平面。但可以创造比较光滑的平面
11、去证明伽俐略的想法：如气垫导轨上物体近匀速的运动。学生观察到：物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动。视频：冰壶运动，由于球运动过程阻力很小，能以几乎不变的速度前进。让学生思考伽利略的实验及推论过程，感受其科学研究方法：客观事实假想合理推理得出结论。分析对比亚里士多德的观点和伽利略的观点，回扣新课引入认识到亚里士多德的观点的错误就在于没有考虑到摩擦力的影响。师生总结：物体的运动是不需要力来维持的。力的作用是改变物体的运动状态。伽利略的“理想斜面实验”,从实验事实出发,应用科学推理的方法,得出了“运动不需要力来维持” 的结论。从而否定了维持2000多年的亚里士多德观点。理想实验方法在物理学研究中
12、有着独特的作用和重要的意义。4、科学推理和归纳：静止的物体：静止的物体，在没有受到外力作用时，总保持静止状态。 运动的物体：运动的物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态。归纳：一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。5、牛顿第一定律的诞生：一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有力迫使它改变这种状态。学生看书，理解牛顿第一定律的含义。对定律的理解：物体在不受力时，总保持匀速直线状态或静止状态。即：力不是维持物体运动速度的原因物体运动状态的改变需要外力。即：力是改变物体运动状态的原因。一切物体都具有保持原来运动状态的性质。即一切物体都具有惯性。 6、理解
13、牛顿第一定律（言之有物，意有所指）针对理想实验（斜面实验）提问： 1.小球为什么能从斜面加速滚下？ 2.光滑平面上小球怎样才停下来？学生解答，教师总结，引领学生细读牛顿第一定律内容：承前：力不是维持物体运动的原因。（让学生举例印证）启后：力是改变物体运动状态的原因。（让学生举例印证）点拨：指出力的作用效果，赋予力新的内涵。7、对惯性的讨论和理解（用生活实例和多媒体演示提出难点，用创设一个实验并对生活实例的分析和多媒体的模拟突破难点）现象思考与讨论：演示和生活实例分析1.演示如图：迅速敲击下面的棋子，上面的棋子不会一块飞出去静止物体有惯性2.实例：乘坐公交车，刹车人往前冲赛跑运动员到达终点后仍前
14、进一段距离运动物体有惯性惯性的含义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质说明：一切物体在任何状态下（不论是静止还是运动）都有惯性惯性是物体的固有属性，惯性的大小表示物体运动状态改变的难易程度。物体惯性越大，物体的运动状态就越难改变。设问1：影响惯性大小的因素有哪些？（速度、外力等）举例：1. 速度相同的火车与汽车，为什么火车的制动距离长得多？2. 用同样大小的力推动一辆重为1.5t汽车与一辆重为20kg的自行车，哪个更困难？设问2：惯性大小到底由什么决定？（分析上面两个例子）举例：F1赛车、战斗机在作战中抛掉副油箱。学生猜想：质量是决定物体惯性大小。有实验可以验证吗？ 通过学生谈论
15、，交流，我的引导，我们设计实验实验：二张一样的条状纸，上面各放一块一样大的实心铁和空心塑料，我进行快速的拉纸。现象：铁不跟纸动，而塑料跟纸动。这样学生很容易的知道质量是决定物体惯性大小。（突破了第二个难点）提升对惯性的理解：物体受力而被迫改变运动状态时，惯性大小表现为抵抗运动状态变化的本领大小。应用：学生解释生活中有趣的惯性现象。（引导学生结合牛顿第一定律解释，尽量少出现条件反射式地、程序化地解释惯性现象。）如：情况下物体的惯性对我们有利，如锺头松动时，我们可以将锺柄往地上一磕，锺头会安得更牢，有些情况下物体的惯性对我们有害，如刹车时，车不能立即停下，故行驶中车速不能太大，而且要保持一定的车距。看两段视频材料：视频1：人在车上抛球，最后落回地面视频2：汽车实验厂里的汽车启动和刹车的过程，以及为什么要系安全带的必要性。：多媒体展示惯性现象，让学生展开讨论，体会物理知识在生活中应用的乐
