高中物理-牛顿第一定律教学设计学情分析教材分析课后反思

第四章运动和力的关系4.1牛顿第一定律教学目标：了解第一定律的发现过程，体会人类认识事物本质的曲折过程，培养学生敢于质疑、严谨的科学态度。了解伽利略关于运动和力的关系的认识，了解他的思想和推理过程，领会实验加推理的科学研究方法，培养学生的科学推理和想象能力。能深刻理解牛顿第一定律的内容，并能应用运动与力的关系解释相关现象。能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。教学理念：依靠真实情境和视频资源进行教学设计，突出教学内容与生活练习，以问题驱动思考，让学生在学习中树立正确的动力学观念，提高理解能力、分析能力、解决问题能力、表达能力。教学方法：自主合作学习与情境问题引导重点：牛顿第一定律的内涵难点：描述惯性大小的物理量质量设计流程与设计意图：教师课堂教学活动设计学生课堂学习活动设计设计意图课堂学生学习效果评测工具和方法设计套圈游戏引入师：要使圆圈运动，你需要怎样？为了套中奖品，你在施力方面有什么经验？这说明运动和力具有关系。说出运动学和动力学概念展示动力学的应用今天我们学习动力学的第一条定律：牛顿第一定律（板书）牛顿第一定律的发现过程动手做一做：在桌面上推一下小木块，推一下小球。说出你对运动和力的关系的观点。体会伽利略的思想演示1.观察：小球沿斜面向下滚动时，速度如何变化？向上滚动时，速度如何变化？2.由上述观察推理：球沿水平面滚动时，速度怎样变化？3.事实是水平面上越滚越慢，与推理不符的原因是什么？模拟理想实验4.忽略摩擦影响来研究，小球到达第二个斜面的高度有什么特点？5.进一步推理，小球在水平面上将会怎样运动？说明运动和力的关系是什么？6.理想实验体现了伽利略的什么科学方法？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最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。阅读与思考：阅读课本“牛顿第一定律”部分，思考牛顿第一定律的涵义。1.运动状态发生变化是指什么？运动状态不变是指什么？我们可以用什么物理量描述运动状态？2.物体受力时，运动状态怎样？不受力时，运动状态怎样？不受力的情况存在吗？什么受力情况相当于不受力？运动和力的关系是什么？设计分析生活实例用手抛出网球推自行车匀速前进桌面上推小木块、小钢球3.什么是惯性？物体受力以后运动状态变化，还有惯性吗？总结幻灯片展示播放视频：在行驶的车中，跳起的人落后原处阅读课本81页“惯性与质量”寻找描述惯性大小的物理量惯性表现为抵抗运动状态变化的能力，描述惯性大小的物理量是？游戏：学生代表吹悬挂的乒乓球，然后吹悬挂的小钢球常常用相同的力作用于物体，速度变化快的物体惯性小。实例：相同驱动力的货车与轿车启动，比较惯性大小本节课总结布置作业两名学生参与套圈游戏生：施力调整力的大小和方向阅读课本79页说出亚里士多德关于运动和力的结论动手操作表达观点观察推理找到影响问题的因素：摩擦作用将斜面理想化，推理小球到达的高度进一步推理得出结论结合刚才的体会，阅读课本，理解伽利略的科学方法并说出说出笛卡尔的观点阅读思考后小组交流学生回答学生分析实例：用手抛出网球，在抛出过程，网球的运动状态变化吗？是什么原因？网球在空中运动过程中运动状态变化吗？是什么原因？推自行车匀速直线运动，自行车运动状态变化吗？是什么原因？解释推动小木块和小球后运动和力的关系读一读，理解总结解释原因阅读，思考描述惯性大小的物理量观察，说出现象分析分析得出描述惯性的物理量——质量读一读，总结体会运动和力是有关系的，引出动力学，明确本章开始学习动力学了解亚里士多德的观点，体会靠直觉经验得到的结论往往是不可靠的。表达自己的观点并引出伽利略的思想体会伽利略的观察，推理，抓住影响问题的因素，忽略摩擦阻力设计理想实验，进一步推理得出结论证明自己的观点理解理想实验的科学方法体会牛顿第一定律的深刻涵义，并能够分析相关现象梳理总结分析与惯性有关的现象分析描述惯性大小的物理量总结自己的学习情况问答式评价学生能否体会运动和力的关系问答式评价学生可能能够表达运动不需要力，运动需要力来维持，可能表达不清楚先尊重学生观点，待学习后再来分析评价学生观察、表达、推理、理解方面能力问答式评价习题评价：理解与应用：例1例2例3学生回答，举手，说出疑问问答评价习题评价理解与应用例4学情分析知识方面：学生初中已经学习了牛顿第一定律，初中的学习内容包括阻力对运动的影响，牛顿第一定律，惯性。通过学习，知道了阻力对运动的影响；理解了牛顿第一定律的部分内容，即物体在不受力时总保持静止或匀度直线运动状态；能够应用惯性概念解释相关现象。在此基础上，学生进一步学习理想实验的科学方法；进一步理解牛顿第一定律的内涵：力是改变物体运动状态的原因；理解描述惯性大小的物理量。观念与能力方面：大部分学生仍然具有力是维持物体运动状态的错误观念。本节课预期使学生树立力是改变物体运动状态的原因，并通过实例分析评价学生掌握情况。学生学习了质点的理想模型方法，具备一定逻辑分析能力，能够理解伽利略通过推理将实验理想化的思想。学生具备了在力的大小相同时，比较速度变化快慢，来比较物体抵抗运动状态变化能力大小的分析能力，能够通过实验或生活现象找到描述惯性大小的物理量——质量。学生当堂学习效果评测结果及分析课堂练习例1考查学生对牛顿第一定律的理解，通过举手可知绝大部分学生做对，无疑问。例2例3考查运动和力的关系，通过举手可知绝大部分学生做对，无疑问。学生树立了正确观念：力是改变运动状态的原因，不是维持物体运动的原因。能够分析相关现象。例4考查惯性及惯性大小。大部分学生做对，个别学生对A选项提出疑问。反映了理解惯性大小有一定难度。这也是本节课难点所在。课后评测练习，答对率较高。体现了学生基本达到本节课学习目标。个别题的错误分析：第2题反映部分学生能够分清事实和理想化推论。说明学生在“忽略摩擦作用影响，将斜面实验理想化”方面理解还不是很清晰；第6题少部分学生因没有抓住关键词“进站”分析出做减速运动而造成分析错误；第9题少部分学生因为由真实情境分析问题的能力较弱而造成错误。教材分析本章概述：本章是在前三章基础上进一步研究运动和力的关系，是质点动力学内容。牛顿运动定律是动力学的核心内容，根据牛顿运动定律可以确定物体的位置、速度的变化，控制物体的运动。牛顿运动定律对直线运动、曲线运动都适用，本章学习物体做直线运动的问题。在此基础上，后续学习牛顿运动定律在曲线运动中的应用。本节分析牛顿在前人，特别是伽利略的研究基础上建立了牛顿第一定律。牛顿第一定律是动力学的第一条基本定律，它揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。因此，它被称为牛顿物理学的基石。正是因为它纠正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，才导致牛顿第二定律的得出，并使牛顿以新的视角看待引力。本节重点是体会牛顿第一定律的内涵及其发现过程中的思想方法。难点是描述惯性的物理量——质量。引导学生了解科学的发现和发展，科学的发现有其深刻的社会背景和科学背景，同时，科学家自身的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的精神是科学方法建立的基础。理想实验作为科学的思维方法，在物理研究中具有十分重要的地位和作用。本节展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据、设计思路、推断结果，使学生领悟理想实验在物理学发展中的重要性。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，力是改变物体运动状态的原因。课本指出了什么是运动状态变化，进而让学生思考说出速度是描述运动状态的物理量。牛顿第一定律是逻辑推理的产物，不可能被实验验证。但是，可以解决生活生产中运动和力的关系的问题。牛顿第一定律提出了两个重要的、基本的物理概念：力和惯性。惯性概念抽象难懂，是学习难点。惯性是保持物体运动状态不变得固有属性，也可以理解为抵抗运动状态变化的能力，进一步帮助学生理解惯性。并在此基础上，建立描述惯性大小的物理量——质量。【课堂练习】例1关于牛顿第一定律，下列说法正确的是()A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接证明B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性例2一位同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。这个结论错在哪里？例3下落的苹果运动状态是否变化？变化的原因是什么？例4对一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是()A．采用大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明通过科学手段能使小质量的物体获得大的惯性B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的【评测练习】1．(多选)关于古代先贤们对力与运动关系的探究史实，下列说法正确的是()A．亚里士多德根据直接经验得出物体的运动需要由力来维持B．伽利略认为在水平面上运动的物体之所以会停下来是由于受到摩擦力的作用C．笛卡儿认为如果运动物体不受任何力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动D．牛顿提出了惯性定律，用实验直接验证了不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态2．理想实验有时能更深刻地反映自然规律．伽利略设想了一个理想实验，下面对如图所示的斜面实验的设想步骤中，有一个是可靠事实，其余是推论．①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它变成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动．(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列：________(填写序号即可)．(2)将上述设想步骤中的可靠事实和理想化的推论进行分类．属于可靠事实的步骤是________；属于理想化推论的步骤是________．3．关于牛顿第一定律，下列说法正确的是()A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，不可能用实验直接证明B．不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义C．牛顿第一定律表明，物体只有在不受外力作用时才具有惯性D．牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性4．打水漂是人类最古老的游戏之一(如图)．仅需要一块小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平飞出，瓦片擦水面飞行，瓦片不断地在水面上向前弹跳，直至下沉．下列判断正确的是()A．飞出时的初速度越大，瓦片的惯性一定越大B．飞行时所用时间越长，瓦片的惯性一定越大C．飞出去的距离越长，瓦片的惯性一定越大D．瓦片的质量越大，惯性一定越大5．关于惯性的大小，下面说法正确的是()A．两个质量相同的物体，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大B．在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C．推动地面上静止的物体，要比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以物体静止时惯性大D．两个质量相同的物体，不论速度大小，它们的惯性的大小一定相同6．一天下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了．列车进站过程中(箭头表示列车进站的方向)，他发现水面的形状如选项图中的()7．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．某同学坐在列车的车厢内，列车正在前进中，桌面上有一个小球相对桌面静止，突然他发现小球开始运动．根据小球的运动，我们可以分析判断列车的运动，下列判断正确的是()A．小球相对桌面向后运动，可知列车在匀速前进B．小球相对桌面向后运动，可知列车在减速前进C．小球相对桌面向前运动，可知列车在加速前进D．小球相对桌面向前运动，可知列车在减速前进8．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1和m2的两个小球(m1>m2)随车一起匀速运动．当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车无限长，则两个小球()A．一定相碰 B．一定不相碰C．不一定相碰 D．难以确定9．如图所示，甲车快速倒车时车尾撞上静止的乙车车头，导致两车司机受伤。根据牛顿运动定律，下列情形最有可能出现的是（）A．甲司机胸部受伤B．乙司机胸部受伤C．两位司机都是背部受伤D．两位司机都是胸部受伤10．物理学在长期的发展过程中，形成了一整套的思想方法。例如“等效替代”的思想方法，是指在效果等同的前提下，以一些简单的因素代替原来的复杂因素，从而揭示事物的本质和规律的一种思想方法，请再写出两种你所知道的物理思想方法：________和________。例1选A.牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A正确；虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，是牛顿第二定律的基础，也为科学的发展奠定了基础，故B错误；牛顿第一定律表明物体具有保持原来运动状态的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关，故C、D错误．例2力不是维持物体运动的原因，物体由于惯性继续向上运动。例2运动状态是变化的，重力作用改变速度。例4选C.采用了大功率的发动机后，一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这是由于功率增大了，与惯性无关，A错误；射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，是由于速度减小了，子弹的惯性没有变化，B错误；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，此时列车质量改变了，它的惯性也会改变，C正确；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，是为了防止侧滑，而人和车的惯性并没有改变，D错误．选ABC.解析：亚里士多德根据现实经验得出的结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方，故A正确；意大利物理学家伽利略根据“伽利略斜面实验”指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力，故B正确；笛卡儿认为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，故C正确；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证，故D错误．2．答案：(1)②③①④(2)②①③④解析：(1)伽利略理想实验是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论．②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在无摩擦的情况下的设想，④属于理想化推论，所以合理的实验顺序为②③①④.(2)由(1)可知属于可靠事实的步骤是②；属于理想化推论的步骤是①③④.3．选A.解析：牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A正确；虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的，但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律，是牛顿第二定律的基础，也为科学的发展奠定了基础，故B错误；牛顿第一定律表明物体具有保持原来运动状态的性质，即惯性，惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关，故C、D错误．4．选D.解析：惯性是物体本身具有的一种性质，惯性的大小只与物体的质量有关，所以瓦片的质量越大，惯性一定越大，与初速度、时间、飞行距离等因素无关，故A、B、C错误，D正确．5．答案D解析物体的惯性只与物体的质量有关，两个质量相同的运动物体，惯性大小相等，与速度和所处位置无关，故A、B、C错误，D正确．6．选C.解析：列车进站时刹车，速度