高中物理人教版第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律 精品获奖

人教版必修一第四章牛顿运动定律教学设计牛顿第一定律一、设计思想新课程标准的理念是教学应以教师为主导，学生为主体。因此，在教学时应充分发挥学生在学习过程中的主动性和积极性，激发学生的学习兴趣，营造宽松、和谐的学习气氛。在课堂上让学生主动参与教学过程，使学生亲历思考和探究的过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度、获得科学的方法。二、教材分析牛顿运动定律是经典力学的基本定律，构成了经典力学的核心。而本节要学习的牛顿第一定律又是牛顿运动定律的基石，正是因为它破除了长达两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，同时也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。牛顿第一定律本身也包含着力、惯性这些重要的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。伽利略的研究过程蕴含了重要的科学方法，教学中要充分引导学生理解伽利略的“理想实验”，知道理想实验的实验基础、推理过程和对推断结果的分析。引导学生领会牛顿第一定律的含义，明确运动和力的关系，同时提升对力、惯性、质量和惯性的关系等基本概念的理解。最后，本节的特点是教材内容以大量的文字陈述，没有涉及到数学计算，着重物理学史教育、理想化实验思想和坚持真理、不迷信权威的科学态度的熏陶。三、学情分析“牛顿第一定律”是在初中学过的内容，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及惯性有更深的理解。如教学时，紧紧围绕牛顿第一定律的产生过程，深入挖掘物理学史中的相关素材，将牛顿第一定律产生过程的几个关键问题以原貌的形式展示给学生，让他们作为各个历史时期的“探究者”参与相关问题的讨论。通过这样的探究，不仅让学生获得了物理知识，更让学生感受科学结论得出的艰难历程，并感悟科学之美，从而取得较好的教学效果。四、教学目标1.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，知道其主要推理过程及结论。（2）掌握牛顿第一定律，并理解其内容和意义。（3）明确惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。2.过程与方法（1）在用理想实验研究力与运动关系的过程中，培养学生在实验的基础上通过推理得到结论的方法。（2）通过学生对历史演变过程的“亲身”参与，培养学生深度分析和思考问题的能力，使学生受到科学方法论的教育。（3）通过对惯性等生活现象的解释，培养学生理论联系实际，灵活运用所学知识的能力。3.情感、态度与价值观（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，感受科学之美。（2）通过介绍伽利略对力和运动关系的研究，培养学生敢于质疑、坚持真理的科学探究和创新精神。（3）通过对惯性现象的解释，培养学生珍爱生命、遵守法律、尊重科学的健康心理。五、教学重点和难点重点：伽利略理想实验的研究过程、牛顿第一定律的理解。难点：伽利略的理想实验对学生来说比较抽象陌生，需要打破常识去假设和推理，成为本节的教学难点，另外质量是惯性大小的量度也是难点。六、教学过程1.引入高尔基说：“好奇是了解的开端和引向认识的途径。”为此，我首先让一个女生来吹乒乓球，鼓励她将乒乓球吹的幅度越大越好。（分散学生的注意：换一个较重的乒乓球。）教师：我施加一些魔法，有哪位男生敢于来挑战，将乒乓球吹得更高一些呢？（表扬：虽然失败了，但是敢于挑战的精神是值得我们学习的，希望大家在接下来的学习中，大胆，敢于挑战，敢于质疑。既增强了课堂的气氛，又为伽利略敢于挑战权威埋下伏笔。）教师:为什么同样施加了力，但前后两次乒乓球的运动状态却不同呢？力和运动到底是什么关系呢？我们带着这个问题学习本节课《牛顿第一定律》。（设计的小游戏，学生既熟悉又好奇，带着悬念进入新课。这样增强了学生的求知欲望、激发了学生的探索兴趣。）2.历史回顾（1）体会亚里士多德的研究方法：直观与经验呈现了两个常见的力和运动关系的问题，供学生思考。情境：马拉雪橇（图片）。问题：根据生活的经验说明：怎样使雪橇持续得运动?怎样使雪橇运动得更快？由学生说出：力和运动关系是维持的关系。教师：亚里士多德认为：力是维持物体运动状态的原因。教师：简单介绍亚里士多德的事迹与贡献。（2）学生参与伽利略挑战权威的全过程，感受理想实验的魅力教师：引导学生观察生活现实：当一个物体沿斜面向下运动时，它的速度增大，而向上运动时，它的速度减小。教师：大胆的猜想：当物体沿水平面运动时，它的速度应该既不增大也不减小。(教师指出：“力不是维持物体运动的原因”，得出和亚里士多德截然不同的结论，伽利略向亚里士多德提出了挑战)教师：你支持谁呢？残酷的现实：即使物体沿水平面运动，速度也越来越慢，最后停了下来。（伽利略的观点仍然占了上风，但是伽利略没有屈服于权威，而是继续深入的观察和分析，寻找原因。）学生：分析原因：伽利略认为这是摩擦阻力作用的结果。伽利略观察到：表面越光滑，物体便运动的越远。讨论1：你能根据生活经验来帮助伽利略验证他的观点吗？（请举例说明）（学生讨论，例举生活中的经验证明伽利略的观点。）教师：如果物体在更加光滑的水平面上运动，情况会怎么样？（再次体现“推理”的重要思想方法，在真实实验的基础上进行合理外推。）学生：物体会运动得更加远。教师：如果物体在绝对光滑(摩擦力为零)的水平面上运动，它会怎么样呢？学生：物体会一直运动下去，永远也不会停。（产生经典质变。提出“摩擦力为零”在实际生活中很难实现，那么我们证明才能证明它呢？过渡到“理想实验”。）教师介绍理想斜面实验并演示。（教师不断的抛出小问题引导学生思考）先在轨道上放一块棉布，释放小球，记下小球到达的位置。撤去棉布，从同一高度释放小球，记下小球到达的位置。（让学生比较两次高度的不同，引导学生得出结论：如果忽略一切摩擦阻力，小球将回到等高的位置。提示学生记住这个结论。）减小第二个斜面的倾角，释放小球，让学生观察小球在第二个斜面上移动的距离变化——为了达到等高，小球运动的路程更长了。继续猜想：如果将第二个斜面的倾角逐渐减小，直到零度，会怎么样呢？演示之后找同学解释为什么会这样？（指出：实际上轨道不可能绝对光滑，也不可能无限长，所以这也是我们在实验基础上的推理。）请同学们谈一下这个实验的方法特点。教师概括提升理想实验的意义：（以问题形式引导学生回答）①不是空想实验，它是以可靠的实验事实为依据的。②是一种逻辑推理活动，是人们在抽象思维中设想出来，而实际上无法做到的“实验”。③将实验与逻辑推理相结合的方法有力地推动了科学的发展。这正是理想实验的魅力所在！教师：介绍爱因斯坦的评价：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上的最伟大的发现之一，而且标志着物理的真正开端。教师：伽利略就是采用这样的方法得出结论：物体将永远运动下去，却不再需要力去推动它。力不是维持运动状态的原因，实验+推理。（3）笛卡尔的贡献：补充完善教师：法国科学家笛卡儿指出：如果运动中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。（明确匀速直线运动；指出了匀速直线运动的条件。）3.牛顿的贡献：形成体系教师：牛顿在伽利略和笛卡儿等人的工作基础上，提出了动力学的一条基本定律。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。（引导学生分段解析，帮助理解）现场赠书《自然哲学的数学原理》，并介绍牛顿关于运动的三条定律和《自然哲学的科学原理》书的价值。（1）牛顿第一定律的理解（以下内容都由教师引导学生回答）先分析后半句话的意义。（受书学生回答。）①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。讨论2：哪些情景是物体的运动状态发生改变？（请举例说明）总结：运动状态由速度决定，速度发生了变化，就说物体的运动状态发生了变化。（强调：速度是一个矢量。）指明：力是改变速度的原因。力是产生加速度的原因。（可以到第二节再介绍。）②牛顿第一定律描述的是一种理想状态，其结论可等效地推广到物体所受合外力为零的情况。（引导学生看书本P68小字，体会“牛顿的高明”——提出了重要的科学概念“力”。）（2）惯性的温故而知新对前半句话的理解。教师：惯性:物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质，我们把这个性质叫惯性。教师：哪些物体具有惯性？在什么时候具有惯性？（请举例说明）学生：一切物体在任何时候都具有惯性，惯性是物体的固有属性。教师：既然生活中一切物体，任何状态下都具有惯性，你能不能举例说明：哪些现象体现了惯性？（学生讨论后作答，引导：有惯性是好事还是坏事？）学生：讨论4：我国《道路交通安全法》规定，在小型车辆前排乘坐的乘客必须系好安全带，为什么要这样规定？（感受：珍爱生命、遵守法律、尊重科学）教师总结：（视频：我们看一看司机朋友和警察叔叔是怎么讲的。）教师：大家再来思考：惯性是物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质，其中的关键词是“保持”，而力又是改变物体运动状态的原因。惯性和力是一对矛盾统一体，那我们是不是可以这样理解惯性：惯性是物体抵抗运动状态变化的本领。本领有大小，那惯性有大小吗？教师：惯性有大小吗？（学生设计小实验或举生活中的实例，说明：质量越大，惯性越大。）教师展示上课前学生吹的乒乓球，体现两个球的质量是不等的，解释为什么质量大，难以吹动？教师进一步实验:轻的乒乓球撞撞重的乒乓球；重的乒乓球撞轻的乒乓球，观察并解释现象。引导学生做“单手撕纸”的小竞赛：教师演示，让学生以最快，最省力的办法达到同样的效果。（让学生解释在什么时候，纸条最容易撕下：说明惯性是保持“静止状态”和“保持匀速直线运动状态”两种情况。）最后教师再用夹子夹住小纸条，同样达到预期的效果。教师：质量是惯性大小的唯一量度。教师：这些小实验是不是都很简单而且很巧妙啊？生活中，还有哪些体育娱乐项目体现了质量和惯性之间的这种关系吗？学生：（相扑运动员，打篮球时体重悬殊的球员，教师引导：为什么乒乓球做的质量比较小，保龄球的质量比较大？）学生：质量越大，惯性就越大，保持原来运动状态的“本领”越大，运动状态越难改变。质量越小，惯性就越小，保持原来运动状态的“本领”就越小，运动状态就容易改变。教师：生活中像这样的事例还很多，可见，牛顿把惯性作为一个科学概念提出的重要性，牛顿第一定律也叫惯性定律。同学们课后可以继续体会。4.课堂小结教师：牛顿第一定律我们初中已经学过，那现在我们又学了一遍，那么，你这节课学习了哪些内容？（学生回答）教师总结：（1）回顾了伽利略等科学家如何挑战权威，特别是伽利略的理