教学设计——牛顿第一定律定稿

1、学校：北京市顺义区杨镇第一中学姓名：设计思想本节内容包括牛顿第一定律和惯性两方面的内容。 牛顿第一定律是经典力学中三大定律之一，确立了力和运动之间的关系，是前面力的作用效果的延伸，又为后面学习力平衡的知识打下了基础，起着承前启后的作用。以学生基础和能力看，对教学有利的方面是：经过初中的物理学习，学生具备了一定的实验探究能力，并且学习了机械运动、力的作用效果，知道力可以改变物体的运动状态，为本节学习做好了铺垫。不利的方面是：学生受生活经验的影响， “物体的运动需要力来维持 ” 的“前概念 ”不容易转变。因此，选择行之有效的方法是取得良好教学效果的保证。本课时我主要采用 “演示法 ”与 “科学推理

2、法 ”相结合来进行教学，即通过实验现象的观察、分析、讨论，又加以科学的想象和推理，引导学生去发现知识，沿着历史研究的过程，采用问题再现、演示实验、学生体验、科学推理的方法进行教学总结规律。教学活动是教与学两方面的有机结合， 在上述教学方法的正确实施下， 通过一些生活现象，由生活经验得出一些 “前概念 ”，引入矛盾冲突，通过实验探究，从而得到物理知识的科学概念。指导思想与理论依据构建主义理论：从学生的认知规律出发，创设了物理情境，学生通过实验观察和体验，在原有知识和新知识相互作用的过程中重新构建物理知识，领悟科学研究方法，形成科学观念。波利亚教学发生学原理：让学生重蹈知识的发生过程，在教师的引导

3、下，去揭示并感受物理知识的发生原因、物理知识的形成经过、以及物理知识发展的方向。高中物理新课程标准：依据物理教学基本特征教学理论模型，以实验创设问题情境，以实验事实为基础，通过演示实验、学生小实验引导学生观察现象、发现问题、研究问题。教学背景说明教材分析：牛顿运动定律是力学中重要的定律，是研究经典力学的基础。 牛顿第一定律是牛顿运动定律的基石。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是动力学理论的基础。本节课是在前面已学的运动学、力学的基础上进一步学习。教材这样安排就是要引导学生，从物体是如何运动的感性认识引导到物体为什么会做这样的运动的思考中来， 符合高一学生正处在由形象思维向抽象思维转变的过渡情

4、况。 牛顿第一定律又是正确理解和掌握牛顿第二、第三定律乃至整个动力学知识的基础和关键。在前后教材中起到承前启后的作用。学情分析：本节课所述内容在初中课本上已经涉及到， 学生对本节的知识已有一定的基础， 关键是看如何加深学生对牛顿第一定律的理解。高一学生已具备一定的分析推理，逻辑思维能力。但对于学习习惯方面，主动性不强，认知习惯，被动接受学习为主。对于力和运动的关系，从日常经验出发，往往会产生错误的认识，建立正确的观点不是轻而易举的事情。1、学生已有的知识和经验（只是停留在认识的层次上）2、学生可能遇到的困难:“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

5、思维 )“分析生活中的惯性现象”(理论联系实际、学生未必能活学活用)因此，在教学中，我将根据学生实际情况适当的降低教学梯度，尽量运用实物演示、多媒体课件等使教学形象、直观。教法分析 ：1、了解和关注学生的认识情况，列举新鲜生活事例，借助视频、演示实验，增强信息的表达能力和教学的直观性。2、注意知识的逐层深化和科学研究方法的建立，通过深入浅出的分析和启发，引导学生归纳，灵活应用知识进行释疑。使学生对牛顿第一定律有更深的理解。教学目标知识与技能：（1）理解牛顿第一定律的内容和意义。（2）知道惯性的概念，知道惯性大小和质量有关，能够正确解释有关惯性的现象。过程与方法：通过将研究物体运动原因的相关史料

6、合理剪裁， 了解牛顿第一定律建立过程； 通过认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，展现伽利略的批判精神、逻辑推理的方法、猜想与假说的魄力和理想实验的作用；通过实验使学生有身临其境之感，感受前人的研究方法、科学精神。情感态度价值观：（1）通过物理学史的简介，对学生进行科学态度、科学方法教育，了解人类认识事物本质的曲折。（2）通过对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。（3）通过牛顿第一定律的教学，使学生体会到物理学对人们世界观、自然观、思维方式的改变都在起着重要的作用。教学重点、难点说明教学重点：牛顿第一定律及惯性之所以确立它是本节教学内容的重点理由在

7、于本节课是一节物理规律教学课，通过本节课的科学探究及实验论证的目的就是为了认识力和运动的关系，揭示力和运动之间的内在规律。教学难点：力和运动的关系学生在从生活经验中获得了一种被现象掩盖了本质的错误认识。那就是物体的运动是力作用的结果，为了使学生摆脱这种观念，转变错误认识，需要教师精心设计，严密推理，才能帮助学生走出误区。流 程 图创设情境，引入新课亚里士多德的观点伽利略的观点科学方法力与运动关系，历史回顾笛卡尔的补充牛顿第一定律牛顿归纳、总结惯性防止与应用应用迁移，巩固提高实例分析学生总结回忆反思，课堂小结承上启下教学过程说明教教师活动学生活动教学设计意图学环节演示实验 ：在匀速运动的小车中，

8、竖直向上弹起一小球。环请同学们猜猜：小球落下后还会落学生观看实到车中么？抛出的小球会落在哪？节验，思考：一球为什么又、能落到向前创运动的车设中？情境引入思考：为什么球能落在车中？新课 抛出的球已经脱离了小车，小车向前匀速运动，球仍然能落回车中，说明球也向前做与汽车相同的运动。是有什么力使球向前运动吗？力与运动是什么关系呢？这是一个古老的话题，这节课我们就来共同探讨这个问题。（一） 亚里士多德的朴素运动观【观察】有力物体运动，撤掉外力物体停止，类似的现象生活中多吗？请同亚里士多德根据大量生活现象， 归纳学们举例！出：必须有力作用在物体上，物体才能运动；力一旦去除，运动即停止。物体运动需要力维持。

9、【结论】力是维持物体运动的原因依据：直觉 +经验结论：错误亚里士多德是最早提出这个问题并给出经验总结。他的观点来自直接经验，有一定的合理成分。所以被人们广泛接受，并维持了近两千年。直到意大利科学家伽利略的出现。资源实验器材小车、弹簧装置亚里士多德图片创设情境 , 提出问题。自然过渡，引入古人对这一问题的研究 。理论依据：好奇心是探究的开始。让学生纵观历史，了解人们研究力与运动关系的历程。了解科学发展的艰巨性，实事求是的对待历史， 科学客观评价古人的成就。落实情感、态度与价值观的教育（二） 伽利略的运动观（1）质疑 ( 观察 )环【小实验 1】节操作：用手推放在水平桌面上的塑料二：平板观察：看到

10、什么现象？自思考：此现象说明什么？主 依据亚里士多德观点：没有力维持，预 物体的运动将会停止。习实际看到现象：塑料平板运动中不是新 没有力，而恰恰是因为有力，是摩擦课 力阻碍了其运动。教 按以上理解，物体如果摩擦力很小就学 会运动的更远。（2）假设猜想如果没有摩擦阻力、 流体阻力的影响，在水平面上运动的物体会怎么样运动？【小实验 2】由气球通过小孔排出气体，再次推动平板，观察现象与前次实验对比。环节二：通过实例分析可知：力不是维持物体自 运动的原因。从而可以推翻亚里士多主 德的观点不正确。预现实生活中很难实现绝对没有摩伽利略图片学生思考并自制塑回答料板观察对比第加装气一次情况 球后形学生回答：

11、 成气垫物体将会一 薄板直运动下去了解伽利略的研究历程物体受到摩擦力、空气阻力等作用而停止运动， 亚里士多德观点不正确。对比减小阻力的薄板运动，薄板运动的越远习擦力、空气阻力的影响，因此， “在水平面上运动的物体将会一直运动下新去”是我们的猜测。课教学（3）理想实验【演示1】伽利略看到让小球从某一高度开始摆动，小球通过最低点后会摆动与释放位置大体等高的位置，然后改变实验条件进行多次实验， 得到：如果没有空气阻力，小球由静止释放将会运动到与原来等高的位置。学生观察到小球能到达右侧等高的由此激发伽利略的灵感，伽利略设计位置了如下装置，一个对接斜面实验。（教师介绍理想实验斜面）环节二 学生观察： 【

12、演示 2】首先用轨道内铺有软布的斜面进行演示，从斜面一端某一高度自处无初速度释放一个小钢球，观察小主预 球的运动情况，标记出小球到达另一习 侧斜面的最高点位置。新课【演示3】用另一根轨道内没有铺软教布的同样斜面再做上述实验，通过对学学生观察比，发现小球上升的更高了，但是比释放的高度还是低一点，这是什么原因？铁架台构成的 介绍伽利略灵感来源单摆真实验证接近理想情况自制伽利略理想斜面（教师引导学生推理） 通过对比我们不难发现，摩擦力大时，小球上升的高度小，摩擦力小时上升的高度大，假设没有摩擦呢？【演示 4】利用自制气垫导轨，演示滑块从一端某高度处释放，观察滑块到达另一端等高处。仍然用【演示 2】的

13、装置，先把另一侧的斜面的倾角减小，标记小球运动环的水平最远距离，发现什么现象？节我们前面已经有过推理，假如没有摩二：擦，从某一高度释放，小球能冲上另一侧斜面的同样高度。那么，倾角变自 小后，要想达到同一高度，小球运动主 的距离就变大了。预进一步减小斜面倾角， 小球运动的习距离会变得更大。当一侧的斜面的倾新 角减小到 0 时，会有什么现象呢？课 （引导学生推理）教 假如水平轨道做够长， 而且没有摩擦，学 小球将如何运动？（4）科学推理，得出结论小球在水平轨道上运动时，水平方向有推或拉的外力作用么？说明什么呢？（组织学生小组讨论并总结发言）我们运用可靠的事实和思维上的推理可以验证我们的猜想“如果没

14、有摩擦力、流体阻力的影响，物体在水平面上将会一直运动下去，不需要外力的维持”。观点：物体运动不需要力来维持依据：可靠事实 +理论思维（理想实验）学生观察学生推理永远运动下去学生小组讨论自制气垫导轨感受科学研究方法， 更好地理解力与运动的关系，模拟实验直观演示， 突破难点。引导学生分析 ,强调方法的精髓：合理假设，建立理想模型，逻辑推理，突出重点让学生体会伽利略的科学研究方法的意义通过实验验证结论， 师生互动，调节课堂气氛总结：伽利略的双斜面实验是一个理想实验。理想实验的魅力：实验（事实） +逻辑推理通过可靠的实验事实，加上合理的逻辑推理，得出规律的一种方法。伽利略的成就：第一次用科学的实验方法

15、改变了人类对物体运动的认环 识。节爱因斯坦是这样评价的：伽利略二：的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之自 一，而且标志着物理学的真正开端。主 伽利略的观点存在局限性。预习（三）笛卡儿补充新课 观点：如果运动中的物体没有受到力教 的作用，它将继续以同一速度沿同一学 直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。依据：补充伽利略的运动观结论：没有了水平面限制，增加了物体运动方向也不会改变。（四）牛顿的总结（牛顿第一定律）历史的长河流经到 17 世纪中期，又出现了一位大师级人物，这个人就是牛顿。牛顿在前人的研究的基础上，对运动和力的关系进行了全面的阐述总结。1、内容：一切物体总保

16、持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。牛顿把力与运动的关系这个结论总结成第一定律。并在自然哲学之数学原理这本书中发表。2、惯性指导学生阅读教材并找出相关内容。（1）定义一切物体总保持匀速直线运动状态学生对比伽利略与笛卡 迪卡儿尔的观点笛 图片卡尔做了哪些补充？事实与经验相互矛盾， 增强学生的探究欲望，“理想实验”1、 理想化（光滑轨道、平面）2、 无限长3、 不受外力对比伽利略的观点， 迪卡尔做了哪些补充环或静止状态的性质。节牛顿第一定律也称惯性定律。二（2）惯性大小的影响因素学生阅读教研究更进一步，牛顿总结： 让学生讨论、交流。一般学生能说出，材与教师一质量大，惯性

17、越大。设计小实验来验起总结结论自证。牛顿图主“总保持”说明惯性是物体与生俱片预来的本领，原来匀速直线就将一直匀习速运动下去，如果原来物体静止就将一直静止。惯性大说明越难改变原来新的状态。课教那我们就通过两个小实验对比一学生阅读教学下，看能得到什么结论？材给出惯性的定义【演示 6】找一个肺活量大一点的男生，尽最大力吹用细线悬挂的小球。教师再拿出一个用细线悬挂的铁球，让学生同样尽最大力吹。观察到什么现象？为什么会出现这样的结果？结论：物体质量越大，惯性越大。总结：学生分组讨质量大的物体，运动状态难改变，惯论、交流，性大。质量小的物体运动状态容易改猜测影响惯变，惯性小。质量是惯性的唯一量度。性的因素

18、问题：固体有惯性，液体和气体有没有惯性？【小实验 3】在水平面上沿与瓶身平行的方向快速移动，请同学们猜测气泡移动方向？为什么？学生观察并思考并解释：两球原来都静止，用同样大小有细线的力吹，乒的乒乓乓球更容易球请同学们观看视频，并猜测第二种改变原来的发散思维，学生讨论通过实验对比，两个同样的乒乓球，同样的力为什么效果不一样？让学生在做中学，通过现象分析本质原因情况气球会向哪个方向运动？为什状态。么？操作、思考并解释带有气泡的水瓶训练学生，转换研究对象以及应用牛顿第一定律的解释一些生活中的现象结论：固体、液体、气体不论什么形态，无论是静止还是运动，都具有惯性。惯性的防止和应用学生观看视频并思考回答

19、训练学生，转换研究对象以及应用牛顿第一定律的解释一些生活中的现象视频资料展示汽车碰撞实验视频，总结由于人具有惯性，会保持原来运动状态，所以在汽车突然停止时，人就会撞击前挡风玻璃。危急人的生命，结合新交规，说明系安全带的重要性。节三：应用迁移学生观看视汽车碰学以致用，拓展知识面频撞实验并组织学生视频讨论回答学生观看大图片通过实例达到学以致用屏幕展示的巩图片分析固提高引导学生结合本节学习过程， 总结本节课学习的内容。 并引导学生思考，学生回忆整外力能够改变物体运动状态，运动状节课内容，并总结。通过学生小结帮助学生构建学生自己的知识体系态改变也就是物体有加速度；而物体有质量具有惯性，物体总保持原来运环动状态。可见，物体的加速度与物体节所受外力、物体质量有关，那么它们四之间有什么定量关系呢？这就是我们回下节课将要继续探究的物体。忆反思课