高中物理人教版必修一4.1牛顿第一定律教案

人教版物理必修①4.1“牛顿第一定律”教学设计青铜峡高级中学李荣英【教材分析】牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，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，除非作用在它上面力迫使它改变这种状态”。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，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。【教学目标】●知识与技能：⑴理解力和运动的关系，体会伽利略的理想实验思想。⑵理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。●过程与方法：1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．⑵学习在实验基础上概括推理得到科学结论的研究方法（理想实验）。●情感、态度与价值观：⑴通过科学史的渗透，体会科学发展的历程充满艰辛和挫折。⑵通过伽利略理想实验，给学生以科学方法论教育。⑶具有主动与他人合作的精神，敢于提出与别人不同见解。【重点难点】●重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；知道惯性与质量的关系。●难点：力和运动的关系。【设计思想】本设计我紧紧围绕三个教学目标展开教学。从建构主义原理和认知心理学出发,通过自制玻璃气球的气垫船实验、斜面实验气垫导轨实验帮助和加深学生对牛顿第一定律的理解,从而有效的突破了本节课的教学难点。同时通过对历史的回顾，让学生亲身经历科学的研究问题的方法。本节课另一重点是惯性与质量。学生初中学过惯性，但学生对质量是惯性的量度还缺乏认识，我通过质量大小两车对比及生活举例澄清了这一知识点。最后通过刘谦在春晚表演的魔术引导学生积极观察生活并思考生活，既提高学生学习物理的兴趣，也加深学生对物理知识的理解，从而取得较好的教学效果。【教学用具】多媒体、自制气垫船、伽利略理想斜面实验演示仪、气垫导轨、橡棋子。★教学方法 1、对比实验、自主探索、合理推理。2、利用生活中的实例，理解惯性与质量的关系，贴近生活更易理解。【教学过程】一、课题引入同学们下面我们一起来表演一个生活小品，假如你现在在坐车，如果汽车发生加速或突然刹车你的身体会有表现？我来指挥，大家表演。汽车加速；急刹车；左转弯；右转弯；很好。大家生活中很注意观察体验。你知道这是什么现象？学生：惯性。为什么会发生这种现象呢？这就需要知道运动和力的关系。历史上把研究力与运动关系的学科称为动力学，动力学的基础就是牛顿运动定律，今天就来学习牛顿第一定律。二、人类认识力与运动关系历程教学1、亚里士多德的观点如同学们看这个粉笔盒，用力推它，它就运动，撤掉推力，它就停止。再看生活中的一些现象，课件图片。马推车，车动，马不拉，车静止，人不踢球，球才会运动。那么力与运动什么关系？学生：有力物体运动。没有力呢？物体静止，那就是说物体运动需要力来维持？实际上你们的认识早在两千多年前人们就研究着，他就是古希腊哲学家亚里士多德，他通过观察的方法，大量观察生活现象，凭直觉经验得出结论：（课件）有力作用在物体上物体运动，没力作用在物体上物体停止，即物体的运动需要力来维持。所有人都同意这个观点吗？学生：不同意举手。但由于这个观点。那么直觉错在哪里呢？只有观察的方法是不行的，我们还需要怎么样？学生：实验。2、实验：这是老师自制的一个实验：有玻璃，用力推，它运动，停止推，它静止如果把气球吃起来，再次推完呢？力撤掉后立即停止吗？看看它能滑多远？同学们老师给你们也准备了这样的器材，试试。学生实验，教师指导。力撤掉，球会马上停止吗？不会。可见运动不需要力来维，亚里士多德的观点是错的。第二次为什么比第一次滑的更远？学生：因为气球通过小孔的吹气，桌子和玻璃之间形成了一层空气膜，减小了摩擦阻力。如果气球的气可以一直吹下去，没有空气阻力，玻璃板会怎样运动？学生：一直运动下去。气球气能一直吹下去吗？不能。空气的阻力可以忽略吗？不能。所以这种方法被称为理想实验法，其实这种实验方法是三百多年前意大利科学家伽利略首先研究并使用的。伽利略通过理想斜面实验发现是摩擦力蒙闭了亚里士多德的双眼。他大胆质疑，通过巧妙的方法推翻了亚里士多德的结论，认为力不是维持物体运动的原因，他是怎样做的呢？当一个小球沿斜面向下运动时，它的速度增加，（图片）而向上运动时，速度减小，如果小球沿水平面运动呢？它的速度应不增不减。但实际是球受摩擦阻力越来越慢。摩擦越小，小球运动越远，他推断：若没有摩擦，球将永远运动下去，于是他设计斜面实验。3、伽利略理想实验的魅力从一个斜面某一高度释放小球，它努力的爬到另一斜面的原高，到达原高了吗？学生：没有。接着继续减小第二个斜面倾角，小球为了达到统一高度，很努力爬到第二斜面，虽然没到同高，但前进的距离更远了，再次减小倾角至水平，噢挡住了，如果拉长平面，小球还能跑更远一些。假设斜面光滑，假设斜面足够长，小球能跑多远？学生：一直运动下去。注意这里是假设光滑，假设斜面足够长，这正是这一伟大人物的绝妙之处。通过斜面实验，伽利略得出：（课件）力不是维持物体运动的原因。同时告诉我们如果没有摩擦力，在不受力的情况下，原来运动的物体会一直以某一速度运动下去。对比亚里士多德与伽利略的研究，伽利略高明在哪里呢？学生……实验特点什么？实际做到吗？事实+推理得出的。所以这种研究问题的方法被称为理想实验。伽利略高明就在于他用了这种实验加推理方法代替人们的直觉，从而改变人们观察世界的方法看见选择不同的研究方法，对结果的影响是相当大的。所以后世对它的评价很高。20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦曾评价伽利略发现并应用的推理方法是人类思想上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。但伽利略结论有局限性，仅适用地球上，在他同一时代的迪卡尔打破了他的局限，明确推出无论地上，天上物体在不受力时，它将继续以同一速度沿一直线运动，既不停下来，也不偏离原来方向，它在方向上加以修正。但在现实生活中，一个物体可能脱离其它物体的作用而孤立在吗？所以物体不受力不可能，但我们可以把物体所受全力为零当做是不受，二者是等效的，不叫等同。随着科学技术的发展，下面我们尽量减小摩擦，进一步验证伽利略观点。这是气垫导轨。如果小车做匀速直线运动，那么它通过两光电门的时间相同。从现象我们可以看出，两时间近似相等，因为我不能完全消除空气阻力。伽、笛卡尔通过实验得出了一些结论，但他们并没有将它上升为规律，在隔了一代人以后，牛顿在总结前人的经验上通过大量实验得出牛顿第一定律。三、牛顿第一定律1、内容：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2、小结：亚里士多德引起了人类对自然现象的观察，引出后人对力与运动问题的思考，伽利略研究并运用了理想试验法，笛卡尔进一步研究完善，最后牛顿在前人的基础通过总结归纳研究得出牛顿第一定律。3、理解：这个定律中包含基层意思呢？①一切物体在不受外力作用时，总保持静止或匀速直线运动状态或静止状态。（板书：1、力与运动关系①力不是维持物体运动原因）②除非外力迫使它改变这种状态。（2、确定力的含义②力是改变物体运动状态的原因）（2）一切物体不受外力时总保持匀速直线运动状态或静止。（板书：3、明确惯性概念固有属性）关键词：一切总保持说明惯性是物体的固有属性。四、惯性与质量1、惯性由于初中我们学过惯性，下面我们通过棋子实验来回顾一下。你能举出有关惯性的生活实例吗？2、惯性与质量物体具有保持静止状态和原来匀速直线运动状态的性质叫做惯性，它表现为物体原有运动状态的“本领”，与什么因素有关？视频实验。从上面的实验我们得出在受相同的作用力，质量大的物体保持原来运动状态的“本领”强。结论：描述物体惯性的物理量是它们的质量。过去我们说质量是包含物质多少。今天我们又从惯性角度认识质量，以后我们还会通过引力认识质量。可见我们对找规律现象的认识总是一步步由浅入深的过程。五、惯性参考系前面我们学过运动的相对性。研究物质的运动，要选择参考系，参考系的选择有任意性。而牛顿第一定律它对参考系的选择有任意性吗？阅读课本P71科学漫步。结论：在非惯性参考系牛顿第一定律并不成立，地面惯性参考系，相对地面加速运动的汽车做参考系，它是非惯性参考系。六、总结今天我们重