高中物理人教版第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律 牛顿第一定律-教学设计

牛顿第一定律【三维目标】1.知识与技能⑴体会伽利略的理想实验思想。⑵理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。2.过程与方法⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。⑵理解理想实验是科学研究的重要方法。3.情感态度与价值观⑴通过运动和力的关系的历史探究过程，使学生体会规律的形成都有一个从感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变的过程。⑵通过理想斜面的教学，体会理想实验的魅力。【教材分析】牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中教材叙述为“一切物体总保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”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。【学情分析】经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导，配合实验、结合生活事例来澄清概念。教学实践表明，学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，一些直觉的错误观点不时冒出来，存在着严重的"口是心非"问题。【教学重难点】1.教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。2.教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。【教学活动设计】（一）视频引入课题通过视频，小车由于惯性，继续往前走，由于摩擦力的作用，最后停了下来，那么力与运动有什么关系呢？这节课，我们就来学习牛顿第一定律，解决这个问题。（二）回顾历史，探究定律一、情景设问，经验猜想教师推粉笔盒，粉笔盒向前运动，撤去推力，粉笔盒静止，学生猜想：力和运动有什么关系呢？学生举例证明我们的观点，比如：马拉车则车前进，不再拉，前进的车会停下来；人象推车则车前进，不再推，前进的车会停下来；踢球，球沿草地向前滚动，不再踢，滚动的球会慢慢停下来。最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。他根据生活生产经验猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。二、提出质疑，实验验证设问:亚里士多德的观点是否正确呢？学生讨论，对亚里士多德的观点提出质疑，并通过实例论证。【演示实验】物体从斜面上同一高度静止滑下，经过粗糙程度不同的平面，观察物体的运动，我们能得出什么结论？如果平面足够光滑，物体将如何运动？教师总结上述结论，得出此结论与亚里士多德的观点不符。早在两百多年前的物理学家伽利略就通过实验得出了得出了这一结论。三、伽利略的“理想实验”1、请同学阅读课本68页“理想实验的魅力”回答以下问题：（1）伽利略猜想的依据是什么？（2）伽利略的观点是什么？（3）伽利略如何用实验验证了自己的观点？（4）伽利略研究问题的方法是什么？2、实验探究，得出结论（1）伽利略的观点：运动的物体撤去外力后之所以停下来，是因为受到摩擦力的缘故；若没有摩擦力，物体将永远运动下去。（2）学生简述伽利略的“理想实验”。（3）研究方法：回顾、思考：①静止的车、足球为什么运动起来？②运动的车、足球为什么停下来？③力和运动之间有什么关系？结论：力是改变物体运动状态的原因。过渡：与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充。3.补充完善，形成定律（1）笛卡尔的补充：如果运动的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。思考：笛卡尔在伽利略观点的基础上补充了什么？笛卡尔补充了物体不受力时保持匀速直线运动状态，而不再局限在沿水平方向。过渡：1642年，伽利略逝世，1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并制造了第一架反射式望远镜等等。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律，它是牛顿物理学的基石。（三）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。思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通过实验验证呢？不能。因为不受力作用的物体是不存在的。牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证。但是许多实验现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。演示冰壶的运动，从视频可以看出，冰壶在一段时间内速度的大小和方向几乎不变，直到碰上另一个冰壶，帮助理解牛顿第一定律。牛顿第一定律的理解：1、一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，这是物体的固有属性，我们称之为惯性。2、牛顿第一定律中论述了运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。（四）惯性与质量：1、概念：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。2、对惯性的理解：（1）一切物体在任何状态下都具有惯性,惯性是物体的固有属性。学生看课本69页“思考与讨论”思考并猜想：物体的惯性大小和什么因素有关？游戏：用嘴吹书提起书，用最大力气吹垂下的封面；用手提起封面，用最大力气吹垂下的书。思考：你观察到了什么现象？这个现象能说明惯性和质量的关系吗？（2）惯性与质量：质量是惯性大小的量度。质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，单位符号为kg。在初中质量定义为物体所含物质的多少；现在进一步从惯性的角度认识了质量；以后还要从物体间的引力认识质量。（3）惯性的应用：用所学知识解释一下：为什么飞机空战前要扔掉副油箱？（五）例题（六）课堂总结，课外探究1.了解了运动和力关系的探究过程。在探究过程中，亚里士多德是开拓者。伽利略首创了理想实验方法；