《牛顿第一定律》教学设计

1、学习必备欢迎下载牛顿第一定律教学设计依据：人民教育出版社 20xx 年 6 月修订出版的义务教育课程标准实验教科书九年级物理第十一章第五节。一、教学任务分析牛顿第一定律是在实验基础上， 以逻辑思维的方式推理出来的。 它揭示了力不是维持物体运动的原因， 而是改变物体运动状态的原因， 为进一步探究力和运动之间的定量关系指明了方向。 牛顿第一定律破除了近两千年来亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，导致了牛顿第二定律的得出，并使牛顿以新的视角看待引力。因此，牛顿第一定律是牛顿物理学的基石。与此同时，它本身还包含着力、 惯性和参考系这些概念， 成为物理学理论的支柱和基石。在牛顿定律的建立过程中

2、使用的控制变量法、理想实验等科学研究方法， 伽利略、牛顿等科学家自身的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的科学精神， 又是过程与方法、情感态度与价值观教育的优秀素材，因此，它是力学教学的重点内容。初中物理课程标准对牛顿第一定律的学习要求是：“ 通过实验探究，理解物体的惯性。 能表述牛顿第一定律。 ”“物体都有保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质 ” ，这一点需要学生通过自己的探究来认识。32这种探究包括做简单实验，也包括对日常生活事例的分析。“ 牛顿第一定律 ” 学生通过探究来学习是可行的，本次探究实验内容相对简单，而且实验仪器也不复杂。“ 科学探究：牛顿第一定律 ” 是学生首次涉及理想

3、实验的问题，因此教师要按学生的思维特点组织教学，不能急于求成。前面安排了 “ 运动” 和“ 力” 的一些基本知识，为 “ 科学探究：牛顿第一定律” 一节奠定了基础。另外， “ 科学探究：牛顿第一定律 ” 在此还具有双重性。第一，它是初、高中知识的一个衔接点， 不仅初中阶段学习， 高中阶段仍然要学习； 第二，它是运动学和力学的衔接点，“ 牛顿第一定律 ” 首次将力与运动相联系。二、学情分析首先，在初中阶段， 学生的逻辑推理能力和科学想象能力都比较差，他们往往通过观察身边的生活现象直接得出结论，不进行深层次的理性思考， 因而对力是维持物体运动的原因还是改变物体运动状态的原因，容易产生片面的、 不恰

4、当的认识。同时，牛顿第一定律是无法用实验进行验证的，学生要得到正确的认识就需要在实验探究的基础上， 运用理想实验法进行理论推导， 这对学生来说是比较抽象的，学生可能会产生一定的困难。其次，在学习“惯性”的过程中，学生需要学会用“ 惯性” 来解释生活中的现象，但是由于学生逻辑思维能力，语言表达能力不够强， 往往将对问题的回答简学习必备欢迎下载单化为一句话 “因为惯性”。因此，教师应给与学生必要的指导，或者给出学生答题模板，让学生模仿学习。三、教学目标1.知识与技能理解牛顿第一定律。理解惯性的概念，并能用惯性解释一些生活中的现象。2.过程与方法在探究力与运动关系的实验过程中，知道运用控制变量法，

5、设计保证小车在平面上开始运动时状态一致的实验。在探究牛顿第一定律的过程中，学习理想实验这种科学推理的研究方法。3.情感、态度与价值观在学习人类探索力和运动关系的过程中，养成敢于挑战权威、敢于质疑、坚持真理的精神。在小组合作过程中，树立小组合作意识，养成相互交流的习惯。四、教学重点与难点1.教学重点：牛顿第一定律。2.教学难点：力与运动关系的探究过程。五、教学媒体设计计算机、投影仪、黑板、教科书、 “探究阻力对物体运动的影响”实验器材（小车、链接的木板与垫块、毛巾、棉布、3 个做标志的小物体等）、鸡蛋、烧杯、水、木块、木棒等。六、核心问题及辅助性问题设计核心问题设计教师首先演示推粉笔盒， 引导学

6、生讨论并联想生活中的相关实例，学生容易得出的是亚里士多德的观点； 然后教师再演示推动小车， 引导学生讨论并联想生活中的相关实例， 就比较容易得出伽利略的观点。以两类不同现象、 两种不同观点为铺垫，教师提出核心问题。核心问题：根据演示和生活中的实例， 你认为力与运动之间可能存在什么样的关系呢？【核心问题设计说明】 对于初中生来说，让其猜想力与运动的关系是有难度的，而且很难用实验来探究，因此核心问题需要转换为可探究的辅助性问题。辅助性问题设计核心问题转换为 3 个辅助性问题探究才完整。 教师可以借助伽利略的观点提出辅助性问题 1。辅助性问题 2 是在辅助性问题 1 的基础上提出来的可直接探究学习必

7、备欢迎下载的问题，辅助性问题 3 比较简单， 不需要实验探究， 可在学生探究出辅助性问题2 之后直接提出。辅助性问题如下。辅助性问题 1：如果运动的物体不受力，它将会怎样？辅助性问题 2：不受力的运动物体不存在，那么运动的物体受到的摩擦阻力越来越小，其运动的距离会如何变化？辅助性问题 3：如果静止的物体不受力，它将会怎样？【辅助性问题设计说明】 牛顿第一定律核心问题是不能直接探究的问题，需要转换为可探究的问题， 即辅助性问题。本节辅助性问题在核心问题提出之后，包括 3 个：问题 1 起到一定的过渡作用，不易探究；辅助性问题3 比较简单，学生比较容易得到结论，也不需要费力探究；只有辅助性问题2

8、是学生可以理解、能够探究、也需要探究的问题，而且也是本节课的主要任务。七、教学过程设计导入：在前面几章分别学习了“力”、 “运动”基本知识的基础上，本章学习反映力与运动关系的牛顿第一定律。 （板书：牛顿第一定律 ）（一）创设情境，提出问题【事件1】教师讲解并演示： 持续对放在讲桌上的粉笔盒施加推力，它就运动；不施加推力，它就静止。【事件 2】让学生举出生活中一些类似的例子，并总结得出了什么结论。【事件3】学生可能想到的问题：人推单轮车，车运动，不推车就静止；锤子砸钉子，用力砸，钉子下陷；不用力，停止下陷等现象。学生可能发现：对物体持续施加力，物体就运动；停止施加力，物体就停止。【教学设计说明】

9、 根据“ 从生活走向物理 ” 的理念，让学生从生活中于 “ 力与运动” 关系的事例中，发现感兴趣的问题，进而提出可供探究的问题，从而激发学生的学习兴趣。【事件 4】教师引导学生得出结论1：力是维持物体运动的原因。古希腊的亚里士多德也从类似的生活现象中得出了相同的结论。对这个结论有不同意见吗? 【教学设计说明】 学生对力与运动关系片面的、不恰当的认识是本节课学生学习心理的关键点。【事件 5】教师讲解并演示 ：小车是静止的，对它施加力后，小车会运动，当停止施加力后， 小车仍继续向前运动。 这又说明了什么呢？日常生活中是否观察到过这类现象呢？学生讨论，请同学发言。【事件6】学生经过讨论之后可能认为亚

10、里士多德的结论不对。此时播放两段视频“踢足球”，和“骑自行车”。停止用力后球仍能运动一段距离；骑自行车，学习必备欢迎下载停止用力蹬之后仍能运动一段距离，当捏闸时，车立刻停下。【事件 7】教师讲解： 由这些实例我们可以知道 “力是维持物体运动的原因”观点不正确。 300 多年前的物理学家伽利略勇敢的对亚里士多德的观点也提出了质疑， 他认为亚里士多德的观点是不正确的， 他认为 “力是改变物体运动的原因” 。我们要学习伽利略敢于质疑， 坚持真理的精神。 以上是两位科学家对力和运动的认识，那么 根据演示和生活中的实例，你认为力与物体运动之间存在什么样的关系呢？（核心问题）【教学设计说明】 通过讲述伽利

11、略质疑亚里士多德观点的历史事实，培养学生敢于质疑、实事求是、坚持真理的科学态度；运用生活实例，引发学生认知冲突，调动学生的探究兴趣，为下一步的实验探究奠定基础。另外，此处是运用两位科学家的不同观点及生活中的不同实例来创设情境，引起学生的认知冲突发现问题、提出问题的。【事件8】教师指导 ：我们已经知道亚里士多德的观点是不正确的，伽利略的观点是否正确呢？我们可以通过实验进行探究。实验之前我们先来分析上一实验中小车的受力情况。 当小车受到手的推力时受力如图1 所示，当手停止推小车时，它的受力如图2 所示。【事件9】教师引导： 教师提出疑问，运动的小车最后为什么会停下来呢？学生讨论后可能找出原因， 是

12、由于阻力作用的结果。 进而提出， 运动的小车不受阻力将会怎样运动？即， 运动的物体不受外力作用将会怎样运动？（辅助性问题1）学生思考，教师继续引导，不受力的物体不存在，我们可以让运动的物体受到的阻力越来越小， 然后对实验现象进行归纳总结，最后推理出不受力， 即理想状态下的情况。（二）实验探究1.设计实验方案【事件 10】教师让学生利用桌面上提供的器材，自己设计一个实验方案来观察“运动的小车受到的阻力越来越小时的实验现象”。【事件 11】学生思考， 教师引导： 学生设计存在难度， 教师给予适当的引导。怎样减小阻力？ （学生答： 让运动接触面变光滑些） 教师指出可以选择的运动平面：铺毛巾、棉布的木

13、板与直接使用木板。阻力变小之后，根据你的生活经验你图 1 fff g fn图 2 ff g fn学习必备欢迎下载认为会有什么现象发生？ （学生：小车运动的远了） 教师提醒实验过程中要注意观察运动的距离。 因此本实验要探究的问题可进一步改进为：运动的物体受到的摩擦阻力越来越小，其运动的距离会如何变化？（辅助性问题2）【事件 12】教师指导： 本实验要观察阻力对小车运动距离的影响，应该保证每种实验情况下小车的运动是一样的。所以让小车从同一高度的斜面滑下。请小组讨论，设计实验方案。【教学设计说明】 首先，核心问题向辅助性问题的转换是利用科学家的观点创设情境，在师生共同分析之下逐步实现的， 仅有辅助性

14、问题1 和 2 还是不够的，核心问题不能够完全解决，后续教学中还会有辅助性问题3。其次，对于初中生来说直接让其设计实验方案是有难度的，教师给予必要的引导之后再让学生设计实验是恰当的。 本实验设计又蕴含了控制变量法的思想，教师在指导的过程中进行了适当的渗透。【事件 13】学生讨论之后，请小组的代表发言，讲解自己组的实验方案。实验方案：第 1 步：小车从斜面的a 点滑下，水平面是铺有毛巾的木板，标记出小车在水平面上运动的距离s1。第 2 步：小车从斜面的a 点滑下，水平面是铺有棉布的木板，标记出小车在水平面上运动的距离s2。第 3 步：小车从斜面的a 点滑下，水平面上是木板，标记出小车在水平面上运

15、动的距离 s3。观察比较 s1、s2、s3的大小。【事件 14】每个小组讲解自己设计的方案之后，教师要及时的给予指导、纠正，保证各小组实验方案都是合理可行的。2.学生实验，教师巡回指导【事件 15】 根据设计的实验方案学生进行实验，教师进行指导。教师在指导过程中要特别注意学生在安装实验器材时，斜面与毛巾、棉布、木板的放置。学生进行实验，在表格中记录现象。学习必备欢迎下载实验纪录实验次数表面材料阻力大小运动距离1 毛巾最大最短2 棉布较大较长3 木板较小长推理想象光滑表面阻力为零无限长3.教师指导，交流总结【事件 16】实验总结： 教师提出问题：通过实验你们得到了什么结论？先请学生思考、讨论。学

16、生可能回答：运动的物体受到的阻力越小，其运动的距离会越大。教师：如果阻力变为零，小车会如何运动？学生可能回答：小车会在平面上一直运动下去。（此时补充完整实验记录）【事件 17】演示动画，帮助理解： 由于绝对光滑的材料是不存在的，而且也不能通过实验来验证， 我们只能在原先实验的基础之上进行推理。因此，这个实验只能是理想化的。 可以用 flash 动画模拟刚才的实验过程， 帮助学生加深理解。【事件 18】教师提问：前面我们得出了运动的物体不受力的情况，那么如果静止的物体不受力，它将会怎样？（辅助性问题3）学生可能回答：保持静止。【教学设计说明】 教师运用 3 个必须的辅助性问题帮助学生将难以探究的

17、问题转化为易于探究的问题，并最终在教师的指导下，通过实验探究，理论推导、flash 动画演示等解决了本节课的重点、难点问题。4.得出结论：牛顿第一定律【事件 19】得出牛顿第一定律： 大科学家牛顿对伽利略等人的结论进行了总结，最后整理得到了牛顿第一定律一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。【事件 20】对牛顿第一定律的理解：（1）关键字 “ 或” 。是“ 或” 不是“ 和” ，两种情况：运动的物体在没有受到外力作用的时候总保持匀速直线运动状态，静止的物体在没有受到外力作用的时候总保持静止状态。（2）力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。牛顿在前人的

18、基础上，以独特的视角建立了牛顿定律，为经典力学建立了理论基础。（三）运用小实验研究惯性【事件 21】教师演示惯性小实验： 将薄木板盖到装有水的烧杯上，生鸡蛋学习必备欢迎下载放到薄木板上，然后提出：若用木棒打击薄木板，让学生猜想会发生什么现象。学生最容易想到鸡蛋与木板一起被打走，鸡蛋跌破。结果：薄木板飞出，鸡蛋出乎意料的掉到了烧杯内。【事件 22】教师演示惯性小实验：在小车上放一个木块，加速拉动小车，然后在让小车撞击到障碍物上， 分别观察车与木块的运动状态。 让学生猜想会有什么现象发生？学生有可能想到木块与小车一起运动，不会分开。结果：加速拉动小车时， 木块向后倾倒； 当车遇到障碍物时， 木块向

19、前倾倒。【事件 23】教师指导： 教师：鸡蛋掉到了烧杯内，木块前后倾倒，这是为什么呢？这些现象说明了什么问题呢？学生：（教师及时对学生的回答给予评价，指导）【事件 24】教师总结并解释现象： 初始状态木板、鸡蛋都静止。用木棒敲击木板，木板受到力，飞了出去。由牛顿第一定律我们知道“一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态”，鸡蛋在水平方向没受外力仍然保持原来的静止状态（忽略木板与鸡蛋之间的阻力），所以鸡蛋掉进了烧杯中。原来静止的薄木板， 受到打击作用后改变运动状态飞出；原来静止的鸡蛋，没有受到力的作用，就保持原来的静止状态。【事件 25】解释现象：请同学们自己解释小车拉木块的现象。教师给予指导。【事件 26】引出惯性概念： 从这些现象中，物理学家抽象出了惯性的概念一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持运动状态不变的性质叫做 惯性。【事件 27】教师给出运用惯性解释现象的步骤： （以鸡蛋实验为例进行讲解）分析物体各部分初始状态。