牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計

1、牛頓第一定律【教材分析】本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中物理選修一第四章牛頓運動定律第一節(jié)。牛頓運動定律是聯(lián)系力和運動（動力學(xué)）的橋梁，牛頓第一定律揭示了運動和力的關(guān)系，是動力學(xué)理論的基礎(chǔ)，是牛頓物理學(xué)的基石。教材針對“運動是否需要力來維持”這一問題，利用簡單實驗批判亞里士多德單純從經(jīng)驗出發(fā)得出的錯誤結(jié)論，在此基礎(chǔ)上引入伽利略利用邏輯思維構(gòu)造的理想實驗，利用邏輯推廣得出“沒有摩擦力時，小球?qū)⒀厮矫嬉恢弊鰟蛩僦本€運動”，說明“運動不需要力來維持”，然后介紹由牛頓總結(jié)的牛頓第一運動定律，教師要補充深化該定律的物理意義：（1）提示了物體在不受外力（合外力為零）時，物體的運動規(guī)律；（2）揭示了任何物體都有（隱

2、含）保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)慣性（惰性且屢教不改）；（3）提示（隱含）力是改變物體運動狀態(tài)的原因；（4）揭示了在任何慣性參考系（加速度等于零）中，觀察物體運動狀態(tài)的改變是等價的。在學(xué)習(xí)之后，學(xué)生不但應(yīng)當(dāng)能用這個規(guī)律解釋力與運動的關(guān)系相關(guān)問題，而且還應(yīng)該認(rèn)識到理想實驗是比簡單經(jīng)驗總結(jié)更合理的科學(xué)方法。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生把在第二章學(xué)習(xí)到的運動學(xué)知識和第三章學(xué)習(xí)到的力學(xué)知識有機地結(jié)合起來，同時為后面牛頓第二定律等知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，起到承前啟后的作用。其中科學(xué)家自身創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于質(zhì)疑、堅持真理的獻身精神是對學(xué)生情感態(tài)度價值觀教育的好素材?！緦W(xué)情分析】本節(jié)課的授課對象是高一學(xué)生。高一年級大部

3、分學(xué)生積極性、主動性較強，學(xué)習(xí)熱情高，有參與意識。這是在教學(xué)中發(fā)揮其主體作用的前提。在這之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“運動和力”的基礎(chǔ)知識，對定律又有著豐富的生活經(jīng)驗，故他們對定律的認(rèn)識比較熟悉，大部分學(xué)生都能接受定律本身知識，但是在具體應(yīng)用和認(rèn)知上會有片面現(xiàn)象，所以迫切需要深入理解規(guī)律來彌補已有知識在處理相關(guān)問題時的缺陷，而且好奇心強是高中學(xué)生的心理特征之一，可以通過生動直觀的物理實驗調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以為全面提高接受能力。本節(jié)內(nèi)容在初中階段學(xué)生已經(jīng)有了一定的認(rèn)識，但對定律的理解還不深入。所以高中階段的學(xué)習(xí)，應(yīng)該在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)其理解上存在的問題、深入對本定律的理解，這樣才有利于激發(fā)他們進

4、一步學(xué)習(xí)的興趣，進而培養(yǎng)他們對學(xué)習(xí)物理知識的興趣。并且這一時期的學(xué)生好奇善問，對于物理實驗及媒體中所展示的各種現(xiàn)象具有濃厚的興趣，會產(chǎn)生探究其本質(zhì)的愿望。【教學(xué)目標(biāo)】根據(jù)本教材的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容分析，結(jié)合高一學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)及心理特征，我制定了如下教學(xué)目標(biāo)，主要分為：知識與技能，過程與方法，情感態(tài)度與價值觀。（1）知識與技能知道物體的運動不需要力來維持，理解力和運動的關(guān)系；知道牛頓第一定律是邏輯的推理結(jié)果，不受力的物體是不存在的，理解牛頓第一定律；知道質(zhì)量是慣性大小的亮度，理解慣性的概念。（2）過程與方法培養(yǎng)分析問題的能力，要能透過現(xiàn)象了解事物的本質(zhì)，不能不加研究、分析而只憑經(jīng)驗，對物理問題決不能主觀

5、臆斷。正確的認(rèn)識力和運動的關(guān)系；通過對生活中慣性現(xiàn)象的解釋，樹立學(xué)生從生活走向物理，從物理走向社會的理念。（3）情感態(tài)度與價值觀通過物理學(xué)史的簡介，對學(xué)生進得嚴(yán)密的科學(xué)態(tài)度教育，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折；通過對伽利略對力和運動關(guān)系的研究，培養(yǎng)學(xué)生敢于堅持真理，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神；利用生活中的例子來認(rèn)識慣性與質(zhì)量的關(guān)系，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言，并學(xué)以致用?！窘虒W(xué)重點】加俐略理想實驗中的邏輯思維提煉，理解力和運動的關(guān)系；理解牛頓第一定律，認(rèn)識慣性與質(zhì)量的關(guān)系?！窘虒W(xué)難點】在得出牛頓第一定律之后，根據(jù)文字表述挖掘其隱含的物理意義（定律的內(nèi)含和外延）是教學(xué)難點，突破這個難點可使學(xué)生在透徹理解物理定律時起

6、到引導(dǎo)作用。糾正學(xué)生在生活中形成的直覺認(rèn)識錯誤，力是改變物體運動狀態(tài)的原因而不是維持物體運動的原因；慣性與質(zhì)量的關(guān)系?！窘虒W(xué)方法】設(shè)置情境法，直觀演示法，活動探究發(fā)，分組討論法，多媒體教學(xué)法等。為了達到教學(xué)目標(biāo)，講清教材的重難點，本課堂主要通過設(shè)疑，思考，啟發(fā)，引導(dǎo)，總結(jié)來激發(fā)鼓勵學(xué)生大膽猜想，積極思考，討論交流，合作探究，學(xué)習(xí)到科學(xué)思維與實驗驗證這兩種方法。德國教育家第斯多惠曾說，教育的藝術(shù)不在于傳授，而在于喚醒、激勵和鼓舞！因此在教學(xué)過程中，要積極采用行之有效的教法與學(xué)法?！緦W(xué)法指導(dǎo)】 由于本節(jié)課內(nèi)容與日常生活聯(lián)系緊密，學(xué)生已經(jīng)具有較為直觀的認(rèn)識，那么在整個教學(xué)過程中學(xué)生怎樣學(xué)就顯得尤為重

7、要。如何讓學(xué)生從機械的回答轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥靥釂枺瑥膶W(xué)會轉(zhuǎn)變?yōu)榛貙W(xué)。我主要采取的學(xué)法指導(dǎo)有：思考討論法，分析歸納法，自主探究法，自主探究法，總結(jié)反思法。通過以上方法的運用，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主人?！窘叹摺啃≤?、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、氣墊導(dǎo)軌、雞蛋、水杯（含有食鹽水）、木塊【教學(xué)設(shè)計】情景導(dǎo)入教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖一塊石頭，用力才能移動它；馬不拉車，車就不懂，是不是有力才有運動，運動需要力來維持嗎？這個看似簡單的問題，曾經(jīng)困擾了人們近兩千年，并由此引發(fā)了科學(xué)史上一場意義深遠(yuǎn)、影響影響廣泛的思想革命，改變了人們對世界的看法。力是維持物體運動的原因。此情景源于學(xué)生的生活，又可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)

8、興趣，從而順利進入新課的教學(xué)中。新課教學(xué)新課教學(xué)新課教學(xué)新課教學(xué)一、理想實驗的魅力讓學(xué)生利用桌子上的器材，自主設(shè)計實驗，分別研究：1. 力推物動，力撤物停；2. 力撤物不停。學(xué)生操作結(jié)束后，教師可以讓一個學(xué)生說一下他的操作過程及看到的現(xiàn)象，由此可以得到結(jié)論。結(jié)論：物體的運動不需要力來維持。為了證明這個結(jié)論的正確性，再讓學(xué)生舉出一些其他的實例來說明。如：蹬一段時間自行車后停止蹬車，自行車還會滑行一段距離；在冰面上踢出去的冰塊要運動一段距離后才停止運動；空中飛行的飛機制動后仍然還會向前滑翔；射出槍膛的子彈等等。既然物體的運動不需要力來維持，剛才的兩個實驗為什么會出現(xiàn)兩種現(xiàn)象呢？矛盾出在哪里？下面用

9、小球來做個對比實驗。實驗探究：A.使斜槽下端與桌子上鋪好的毛巾吻合，讓小球從斜槽上自由滾下，標(biāo)出小球在毛巾上滾動的距離；B.使斜槽下端直接與桌面吻合，讓小球從斜槽上同一位置自由滾下，標(biāo)出小球在桌面上滾動的距離；C.使斜槽下端與桌面上的玻璃吻合，讓小球從斜槽上同一位置自由滾下，標(biāo)出小球在玻璃板上滾動的距離。結(jié)論：運動小球停下來的原因是受到摩擦力的作用。設(shè)疑：若接觸面光滑到無摩擦，小球會怎樣運動？在學(xué)生討論交流的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗進一步總結(jié)。結(jié)論：物體的運動不需要力來維持。力撤物停的原因是因為摩擦力。若無摩擦力，運動物體會一直運動下去。最早發(fā)現(xiàn)這一問題的科學(xué)家是伽利略，他是怎樣研究這個問題的呢？用多

10、媒體課件展示：伽利略的理想實驗，要求分別演示以下效果：A.對稱斜面，無摩擦小球滾到等高；B.減小另一側(cè)斜面傾角，小球從同一位置自由釋放要滾到等高，滾動距離漸遠(yuǎn)；把另一側(cè)斜面放平，小球要到等高么，就會一直滾下去；C.為了驗證這個理論的正確性，下面通過氣墊導(dǎo)軌實驗來驗證一下：演示：利用氣墊導(dǎo)軌消除摩擦，讓滑塊在導(dǎo)軌上滑動，利用光電門測出滑塊在不同位置的速度。1. 伽利略的觀點；2. 笛卡爾的補充和完善；3. 牛頓第一定律；對比三個人的觀點，他們都是敘述力和運動關(guān)系的，誰的更全面。綜上所述，牛頓第一定律更全面、更完善。二、牛頓物理學(xué)的基石慣性定律1.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止

11、狀態(tài)，除非作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)。設(shè)疑：既然牛頓第一定律更完善，那么它從幾個方面闡述了力和運動的關(guān)系？總結(jié)：力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。設(shè)疑：牛頓第一定律能否用實驗驗證？受力但合力為零可看做不受力。牛頓第一定律所描述的是一種理想化狀態(tài)，但它卻正確揭示了自然規(guī)律。三、慣性與質(zhì)量創(chuàng)設(shè)情景設(shè)疑：一個玻璃杯內(nèi)盛半杯鹽水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋，用小棒猛擊塑料板，塑料板離杯飛出，雞蛋卻問問地落入杯中，你知道雞蛋為什么沒有隨塑料板飛出嗎？物體這種保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性。1. 慣性：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。載重貨車啟動時，

12、由靜止到高速運動得需要很長一段時；百米沖刺到終點后，體重大的運動員很難停下來。2. 對慣性的理解：普遍性：一切物體；無關(guān)性：與受力、運動都無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)；唯一性：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，且質(zhì)量越大慣性越大；3. 慣性不是力4. 慣性與慣性定律：慣性沒有條件限制，而慣性定律是物體不受外力作用時物體運動所遵循的一條規(guī)律。總結(jié)：本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容布置作業(yè)：研究課題比較慣性大小與質(zhì)量的關(guān)系。1.桌子上鋪毛巾，小車放在毛巾上，推它就懂，不推就停；2.將毛巾換成玻璃板，或直接用桌面，把小車推一下，它運動一段時間才停下來。舉例通過觀察對比實驗，分析實驗，總結(jié)實驗：接觸面越光滑，小球滾動的距離越遠(yuǎn)。討論、交

13、流，大膽猜想運動的物體若不受力，物體將勻速運動下去。閱讀課本找出:三位偉人間的對話學(xué)生回答問題：討論、交流、回答不受力時，物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；受力時，力迫使它改變運動狀態(tài)。不能，因為不受力作用的物體是不存在的。雞蛋由于要保持原來的運動狀態(tài)舉例說明：汽車啟動、剎車；人站在勻速行駛的車廂內(nèi)豎直向上跳起，仍落回原地；鐵鍬揚沙。討論交流：運動狀態(tài)的變化的難以程度與質(zhì)量有關(guān)？當(dāng)堂回顧動手實踐以物理學(xué)史為背景，開展實驗，讓學(xué)生自己探究，逐層分析，科學(xué)探索。培養(yǎng)學(xué)生分析觀察能力、物理思維能力和科學(xué)研究的態(tài)度。為了引出伽利略的理想實驗充分發(fā)揮學(xué)生的想象空間，發(fā)散思維記錄數(shù)據(jù)并比較，感受伽利略理

14、論的正確性。讓學(xué)生自己閱讀課本，尋找?guī)孜粋ト酥g的對話，了解物理發(fā)展史，同時引出牛頓第一定律。為了進一步加深對牛頓第一定律的理解，培養(yǎng)學(xué)生理解問題的能力。讓學(xué)生帶著疑問、好奇心學(xué)習(xí)慣性。列舉生活中與慣性相關(guān)的物理現(xiàn)象并加以解釋，將知識學(xué)以致用，從而使之真正地建構(gòu)物理知識，達到鞏固提高的目的。加深理解培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)，陪養(yǎng)其理論聯(lián)系實際、科學(xué)探究的能力【板書設(shè)計】4.1牛頓第一定律1、理想實驗的魅力（1）亞里士多德的觀點：（2）伽利略的觀點：（3）笛卡爾的觀點：2、牛頓物理的基石慣性定律一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)，這就是牛頓第一定律。（1）物體

15、具有保持原來勻速運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律。（2）力與運動的關(guān)系：力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。3、慣性與質(zhì)量 物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)就慣性。（1）慣性是物體的固有屬性，即一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性。（2）質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度。牛頓第一定律【教學(xué)流程圖】生活實例：有力物動力撤物不停力推物動力撤物停學(xué)生探究矛盾：力與物體運動的關(guān)系實驗探究：斜槽實驗伽利略理想實驗理解牛頓第一定律小結(jié)慣性與質(zhì)量的關(guān)系理解慣性【教學(xué)反思】根據(jù)新課標(biāo)的要求，知識的跨度，學(xué)生的認(rèn)知水平。我對教材內(nèi)容有增有減。在布置作業(yè)這一環(huán)節(jié)的設(shè)置上，我打破習(xí)題練習(xí)的常規(guī)，考慮到牛頓第一定律、慣性內(nèi)容的靈活性