教学设计 《牛顿第一定律》教学设计

《牛顿第一定律》教学设计普定县一中华丹婷一、设计思想本节课本着新课改的思想，努力做到以学生为中心，教师为主导，学生为主体。在教学内容的设计方面，注重知识问题化，问题层次化，让不同层次的学生都有思考与讨论、交流与合作的空间；注重面向全体学生，提高每一位学生主动参与课堂教学的积极性。本节课的设计围绕物理规律的发现和发展展开，科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神成为情感态度价值观教育的好素材。另外，实验的验证和生活现象的列举是本节课必需要的。适当介绍一些物理学史的知识，通过对大量实例的分析，让学生真正理解力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。先是介绍人类对力和运动关系的发展历史，并着重讲述伽利略的理想实验及其重要的实验思想。在此基础上引入牛顿第一定律、分析牛顿第一定律的含义、引入惯性概念，利用惯性知识分析有关的现象，进一步强化力是改变物体速度的原因。二、教材分析本节课的地位、作用及意义：《牛顿第一定律》是高中物理必修一第六章第一节的内容，它是在学生学习了前面几章运动和力的基础上进一步研究运动和力的关系，这是质点动力学的内容。牛顿运动定律是动力学的核心内容，第一定律是牛顿物理学的基石，力学的第一原理。本节内容在初中阶段学生已经有了一定的认识，比如定律的内容，定性的实验推理过程，尤其是关于惯性的学习和用其对实际现象的分析解释等。高中阶段的学习主要是让学生在已有知识的基础上发现其理解上存在的问题、深入对本定律的理解，这样有利于激发他们进一步学习的兴趣，进而培养他们学习物理的兴趣，为后续课程的学习奠定基础。科学的发现都有其深刻的背景和科学背景，同时，科学家自身的创造性思维品质和敢于置疑、真理的献身又成为情感态度价值观教育的好。三、教学目标1．知识与技能：（1）了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误（2）知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论（3）能理解牛顿第一定律的内容和含义（4）理解惯性，能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度。2．过程与方法：（1）针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实行先破后立的方法。（2）体会伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。3．情感态度与价值观：（1）让学生知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。（2）通过亚里士多德和伽利略对力和运动关系的不同认识，通过对笛卡儿的推论和牛顿第一定律的比较分析，了解人类认识事物本质的曲折性。感悟科学是人类进步的不竭动力。四、教学重点、教学难点【教学重点】1、认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用；2、对牛顿第一定律和惯性的正确理解；科学思想的建立过程【教学难点】1．消除“力是维持物体运动的原因”的观点。2．牛顿第一运动定律。3、惯性概念的理解及应用。五、教学方法实验探究、交流与合作、多媒体辅助等教学。六、教学器材1、多媒体课件2、伽利略理想斜面演示器3、小车、弹簧七、课时安排1课时八、教学过程【导入新课】：在前面的学习中，我们知道第二章、第三章是研究物体的运动的，是运动学方面的知识;第四章、第五章是研究物体受力情况，是力学方面的知识。那么，物体的运动和力之间有什么关系？这节课我们就一起来探究第六章《力与运动》的关系。【新课教学】：亚里士多德首提力与运动的关系【教师演示】：把桌上的小车车轮向上放在桌面上用手轻推车，车前进，停止用力，车停止。问题引入：1、物体原来是静止，现在要让它运动，我们应该怎么办？2、停止用力，物体会如何呢？误导学生：物体受力就会运动，物体不受力就停止。师：两千多年前，正是基于这样的经验，古希腊哲学家亚里士多德就得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要停下来。得出谬论：力是维持物体运动的原因（亚里士多德观点）。师：物体的运动是不是一定需要力？大家可以利用桌上小车在做一个小实验，验证你的观念，如何做可以互相讨论。（车轮向下重复刚才的实验）有什么现象？生：小车没有立即停下来，而是向前走了一段距离才停下来。师：这说明了什么？生：物体的运动是不需要力来维持的。激发矛盾：同一小车两次实验为什么两种现象？生：学生思考后回答：两次实验车与桌面的摩擦不同，摩擦小的就运动的远些。师：当完全没有摩擦时，小车将作什么运动？生：一直运动下去，不会停止。

师生：这说明了亚里士多德的观点是错误的。师：引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是摩擦力。师：错误的原因是：（1）没有认识到摩擦力的存在。（2）在研究时只凭观察和直觉就下结论。师：我们在看待问题时一定要全面，要学会透过现象看本质。师：自行车蹬一段时间后停止蹬车，车会滑行一段距离；冰面上踢出去的冰块，等等。最早驳斥亚里士多德观点的是意大利的科学家伽利略。二、伽利略的研究——理想实验为了找出力和运动的真正关系，伽利略巧妙的设计了一个实验，那么，这到底是一个什么样的实验呢？（1）实验过程（教师演示：层层设问，步步深入，让学生经历伽利略的思考过程，体验理想实验的科学研究方法）装置介绍：这是一个伽利略理想斜面演示器。师：让小球从一个斜面的某一个高度静止释放，小球的运动情况如何？试描述出来。生：小球滚上另一个斜面，到不了原来的高度就返回了，然后在两个斜面间往返运动，高度越来越低，最终停在斜面的低端。师：小球为什么达不到原来的高度，而且最终又停下来呢？生：受到摩擦阻力的作用。师：设想斜面光滑，没有摩擦，小球的运动情况如何呢？生：小球将达到跟原来同样的高度，然后在两个斜面间往返运动，永不停息。师：如果减小第二个斜面的倾斜度，小球的运动情况如何？和前一次有什么异同呢?生：小球依然达到同一高度，但经过的路程会更长，用的时间也更长。师：推想：如果持续减小第二个斜面的倾斜度，小球的运动情况如何呢？生：小球仍会达到同一高度，只是走的路程越来越长，所需的时间越来越长，师：当第二个斜面变成水平面时，小球为了达到无法到达的高度，小球的运动情况如何呢？生：小球将沿着光滑的水平面一直运动下去，永不返回。师生总结：小球在水平方向上不受力，仍可以运动，这就说明：运动并不需要力来维持。伽利略由此得出结论：力不是维持运动的原因。所探究的方法：实验+科学推理伽利略实验的整个过程，都是在假设斜面光滑没有摩擦的前提下进行的，而绝对光滑的斜面是不存在的，所以说伽利略的实验是一个理想实验。那么什么是理想实验呢？（2）理想实验在学生稍加讨论后，给出理想实验的概念。理想实验是在思想中塑造的一种理想过程。它是以科学实验为基础，以科学事实为根据，突出主要因素，排除次要因素，运用逻辑推理，揭示物理世界的内在联系，发现物理规律。这是科学研究的重要方法。至此，我们已经对力和物体运动之间的关系有了一个正确的认识。三、笛卡尔的完善与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽利略观点，把伽利略的观点推广到没有重力、没有摩擦力、没有空气阻力的理想情况，明确指出：如果没有其他原因（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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。即从矢量的角度对不受力物体的运动进行了更准确，更严格的描述。他支持了伽利略力不是维持物体运动的观点。在伽利略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后，牛顿把力与运动的关系总结成整个牛顿力学的一条基本定律。四、牛顿的总结：牛顿第一定律（惯性定律）1、牛顿第一定律的内容：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力力迫使它改变这种状态为止。师：牛顿第一定律基本内容是对伽利略和笛卡尔观点进一步补充、完善和总结，所以说牛顿是站在巨人的肩膀上。2、牛顿第一定律的意义：设问：分析牛顿第一定律的内容，物体如果不受力（合外力为零）将会怎样？生：不受力时，原来静止的物体将继续保持静止，原来运动的物体将继续以原来的速度做匀速直线运动。师：同学们思考一下，这里提到了静止和匀速直线运动状态，由上一章内容力的平衡可知，他们处于什么状态？合外力怎样？生：他们处于平衡状态，合外力为零。合外力为零包括两种情况：一种是物体受到的外力相互抵消，合力为零；另一种是物体不受外力作用。因为不可能把自然界的任何物体完全孤立起来，也就是说，不受力的物体是不存在的，所以，牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，从理想实验得来的，不可能用实验直接验证，不是实验定律。（1）揭示了不受力作用时物体的运动状态。设问：物体的运动状态用哪个物理量来表示？（学生看书102页归纳）生：物体的速度大小或方向改变，运动状态就变了，故物体运动状态用物体的速度表示。设问：分析牛顿第一定律内容中的第二句话，你能得出什么？（2）揭示了力的本质——力是改变物体运动状态的原因即力是改变物体速度的原因。设问：分析牛顿第一定律内容中的第一句话中，你又能得出什么？生：物体都总要保持静止或匀速直线运动状态，或者说它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”，我们把这个性质叫做惯性。（3）确立了惯性概念，所以牛顿第一定律又叫做惯性定律。那么什么是惯性呢？（根据牛顿第一定律得出惯性的定义。）五、惯性1、惯性定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。惯性是指能保持原来速度，不是保持原来的运动性质，如果物体原来匀变速运动，靠惯性是不能保持匀变速运动的。师：生活中，当汽车突然开动的时候，汽车里的乘客会向后面倾斜；当汽车突然停止的时候，汽车里的乘客会向前面倾斜。所以系安全带是为了防止和减小汽车发生事故时由于惯性对驾驶员和乘客造成伤害。乘车时一定要记得系安全带，它是一根生命带。2说明：一切物体都具有惯性，惯性是物体固有的属性。（任何物体在任何情况下，不管是否受力，不管是否运动和怎样运动，不管质量多大，不管物体的物质是何种类等）都具有惯性。师：大家观看一下《打棋》的视频，能不能用所学的知识解释一下？师：惯性是不是力？生：不是。师：我们是否可以从定义来分析？生：力是物体与物体的相互作用。惯性是物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。惯性不是力（由于惯性的作用、克服惯性、在惯性力的作用下等说法是错误的。）设问：惯性与什么因素有关呢？实验：不同质量小车在相同力作用下运动状态改变不同。实验说明：质量大的物体运动状态不易改变。质量是物体惯性大小的量度，与其他外界因素无关。惯性的大小与是否受力无关、与运动状态无关、与速度的大小无关。质量越大，惯性越大，物体的运动状态越难改变。还能举出这样的例子吗？不同的车在相同速度时受相同的制动力刹车时，大车滑行的距离远，运动状态难以改变，惯性大。惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持静止或匀速直线运动的性质；物体受外力作用时，其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度。现在我们又从惯性的角度认识质量，对于科学概念的认识就是这样一步一步深入的。九、课后小结：1、力与运动的关