2022年人教版必修1牛頓第一定律教案

1、4.1 牛頓第肯定律教學(xué)設(shè)計 一、三維目標1學(xué)問與技能體會伽利略的抱負試驗思想；懂得牛頓第肯定律的內(nèi)容及意義；懂得力和運動的關(guān)系；懂得慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度；2過程與方法通過回憶歷史探究過程懂得牛頓第肯定律的形成過程；懂得抱負試驗是科學(xué)討論的重要方法；3情感態(tài)度與價值觀通過運動和力的關(guān)系的歷史探究過程,使同學(xué)體會規(guī)律的形成都有一個從感性到理性、從低級到高級的產(chǎn)生、進展和演化的過程；通過抱負斜面的教學(xué),體會抱負試驗的魅力；二、教材分析牛頓運動定律是整個力學(xué)體系的基石,而牛頓第肯定律又是這個“ 基石” 中的“ 基石” ,它定性地揭示了力和運動的關(guān)系,提出慣性的概念,為定量討論力和運動

2、的關(guān)系拉開了序幕；高中教材與中學(xué)相比,主要有四方面的不同；一是定律內(nèi)容深淺不同：中學(xué)教材表達為“ 一切物體在沒有受到外力作用的時候,總是保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)” ；高中教材表達為“ 一切物體總保持勻速直線 運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它轉(zhuǎn)變這種狀態(tài)為止” ；高中教材中的表述具有 更為豐富的內(nèi)涵,它強調(diào)了力是轉(zhuǎn)變物體運動狀態(tài)的緣由,突出了第肯定律的獨立性和 重要意義,也為學(xué)習(xí)牛頓其次定律做了肯定的鋪墊；二是慣性的熟悉層次不同：中學(xué)強調(diào)一切物體都有慣性,高中側(cè)重慣性與質(zhì)量的關(guān) 系；三是試驗的設(shè)計、探究及思維深度不同：中學(xué)為斜面小車試驗；高中為伽利略抱負 試驗,突出了抱負試驗這種科學(xué)方

3、法的價值所在；四是情感、態(tài)度、價值觀的表達不同：中學(xué)對牛頓第肯定律建立的歷史一語帶過,高中教材回憶了歷史,讓同學(xué)體會一個規(guī)律的獲得是一代又一代人努力的結(jié)果,能夠激 發(fā)同學(xué)追求科學(xué),勇于創(chuàng)新的情感；三、學(xué)情分析經(jīng)過中學(xué)的學(xué)習(xí),同學(xué)初步知道了牛頓第肯定律的內(nèi)容和慣性的概念,但是缺乏對 牛頓第肯定律建立歷史的明白,對內(nèi)容也是一知半解；同學(xué)對于“ 質(zhì)量是慣性唯獨的量度” 更是缺乏熟悉,憑借自己的生活體會,認為速 度也是慣性的量度；老師要在課堂上充分引導(dǎo),協(xié)作試驗、結(jié)合生活事例來澄清概念；教學(xué)實踐說明,同學(xué)在頭腦中建立正確的力和運動關(guān)系的過程,并非一帆風(fēng)順,常 常形成與亞里士多德相像的觀點,且根深蒂固；

4、處理詳細的實際問題時,一些直覺的錯誤觀點不時冒出來,存在著嚴峻的 口是心非 問題；四、教學(xué)重難點1教學(xué)重點：通過回憶歷史探究過程懂得牛頓第肯定律；慣性的懂得；2教學(xué)難點：力和運動的關(guān)系；慣性和質(zhì)量的關(guān)系；五、教學(xué)活動設(shè)計（一）創(chuàng)設(shè)嬉戲,引入課題撕紙嬉戲猜一猜：1一張紙已剪成兩截,但未完全剪斷,假如快速用力撕兩邊,紙會斷成幾截？2現(xiàn)在把紙剪成三截,但未完全剪斷,假如快速用力撕兩邊,紙會斷成幾截？大家不要動手,先猜一猜；3假如在中間的紙下面夾一個夾子,然后快速撕兩邊,紙會斷成幾截？請大家想一想：為什么是這樣一個結(jié)果呢？怎樣說明我們的嬉戲呢？其實,在我們的嬉戲中仍涉及到一個古老的話題 力和運動：用力

5、撕紙,紙條斷開運動起來；運動和力之間究竟有什么關(guān)系呢？帶著這些問題,我們一起來體驗古人的探究過程,學(xué)習(xí)古人的探究方法,進一步懂得論述運動和力關(guān)系的牛頓第肯定律；（二）回憶歷史,探究定律1情形設(shè)問,體會猜想在人類歷史的長河中,運動和力如影隨形,總是和人們的生活、生產(chǎn)親密相關(guān)；比如：馬拉車就車前進,不再拉,前進的車會停下來；人象推車就車前進,不再推,前進的車會停下來；踢球,球沿草地向前滾動,不再踢,滾動的球會漸漸停下來；摸索：運動和力之間有什么關(guān)系呢？最早提出這個問題并給出體會猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德；他依據(jù)生活生產(chǎn)體會猜想： 必需有力作用在物體上, 物體才能運動； 沒有力的作用,物體就要靜止

6、在一個地方；運動需要力維護；他的觀點來自實際體會,仍能用實際體會驗證,所以被人們廣泛接受,并維護了近兩千年；設(shè)問：我們現(xiàn)在知道,他的觀點是錯誤的；那么他有奉獻嗎？亞里士多德的奉獻：開創(chuàng)了一個新的討論領(lǐng)域；第一質(zhì)疑并深化討論的是十六世紀的伽利略；他觀看了球的滾動；2質(zhì)疑假設(shè),科學(xué)猜想當(dāng)球沿斜面對下滾動時,它的速度增大,而向上滾動時,速度減??；他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動時,它的速度應(yīng)當(dāng)不增不減；實際觀看的結(jié)果是：沿水平面滾動的球越來越慢,最終停下來；現(xiàn)象：沿水平面滾動的球越來越慢,最終停下來；依據(jù)亞里士多德的觀點,球停下來是由于沒有力的作用；伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā),對亞里士多德的觀點提出質(zhì)疑；

7、質(zhì)疑：滾動的球之所以停下來,真的是由于沒有力的作用嗎？設(shè)問：球停下來的緣由是什么呢？在伽利略之前,人們?nèi)詻]有意識到摩擦力這種無形的力,伽利略是第一個意識到摩擦力的人；他轉(zhuǎn)變了水平面的粗糙程度,發(fā)覺：水平面越光滑,球滾得越遠；于是,他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果；結(jié)論：滾動的球停下來,是摩擦阻力作用的結(jié)果；假設(shè)：如沒有摩擦阻力,沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\動呢？猜想：如沒有摩擦阻力,球?qū)⒂谰脻L動下去；過渡：伽利略設(shè)計了一個雙斜面試驗；3試驗探究,得出結(jié)論（1）雙斜面試驗左斜面固定,右斜面傾角可變；試驗中我們設(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放；固定右斜面,轉(zhuǎn)變小球所受的摩擦,觀看小球上升的最大高度怎

8、樣變化；重復(fù)一次；摸索：1小球所受摩擦阻力的大小與小球上升的最大高度之間有什么關(guān)系？2摩擦阻力的大小與釋放點到上升的最高點的高度差是什么關(guān)系？3假如沒有摩擦,小球會上升到多高的地方？減小右斜面傾角,觀看小球沿斜面運動的最遠距離怎樣變化；重復(fù)一次；摸索：1減小右斜面傾角,小球沿斜面運動的最遠距離如何變化？2假如沒有摩擦,減小右斜面傾角,沿斜面滾動的最遠距離怎樣變化？小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤?？將右斜面放?釋放小球,觀看小球的運動；摸索：1假如水平木板足夠長,小球會停下來嗎？2假如沒有摩擦,水平木板足夠長,小球?qū)L到哪里去呢？試驗事實 規(guī)律推理（無摩擦,右斜面足夠長）右 斜 面 固摩擦越小 , 球滾

9、得越球?qū)L上原先的高度定高球沿斜面滾得越遠,一減 小 右 傾球沿斜面滾得越遠角球滾得最遠直滾到原先的高度放 平 右 斜球?qū)⑹冀K滾動下去面過渡：現(xiàn)在通過動畫來模擬沒有摩擦阻力時小球的運動；（2）動畫模擬（老師扮演伽利略,同學(xué)扮演小球；）我們?yōu)閯赢嬇淞艘欢卧拕?；伽利略：小球先生（小姐?假如沒有摩擦,你會爬上什么高度呢？小球：我會搭乘抱負的階梯一步一步往上爬,直到爬上原先的高度；伽利略；假如我減小右斜面的傾角,你仍會爬到原先的高度嗎？小球：抱負有多高,我就可以爬多高,只是我要走的路程更長了；伽利略：假如我連續(xù)減小右斜面的傾角呢？小球：我心照舊,只是又多了一段山水之程；伽利略：假如我把右斜面放平,你

10、仍會為了自己的抱負而前行嗎？小球：路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索；既然挑選了高度,留給世界的便只能是背影；播放周杰倫的蝸牛節(jié)選：我要一步一步往上爬/ 在最高點乘著葉片往前飛 / 小小的天留過的淚和汗 / 總有一天我有屬于我的天期望同學(xué)們像小球一樣懷著抱負,沿著人生的軌道一步一步往前行！總有一天,你有屬于你的天！過渡：伽利略的雙斜面試驗是一個抱負試驗；（3）抱負試驗的魅力：試驗（事實） +規(guī)律推理通過牢靠的試驗事實,加上合理的規(guī)律推理,得出規(guī)律的一種方法；抱負試驗的魅力：試驗不能實現(xiàn)的地方,思維向前一步；這種方法特別了不得！愛因斯坦是這樣評判的：伽利略的發(fā)覺以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想

11、史上最宏大的成就之一,而且標志著物理學(xué)的真正開端；這個評價實事求是,從亞里士多德到伽利略,經(jīng)受了2022 多年,物理學(xué)徘徊不前；從伽利略到愛因斯坦,只經(jīng)受 300 多年,物理學(xué)的大廈初步建立,大師輩出；這都得益于伽利略首創(chuàng)的試驗討論方法；過渡：通過雙斜面抱負試驗,伽利略得出了結(jié)論；（3）伽利略：如沒有摩擦阻力,沿水平面滾動的球?qū)⒂谰脻L動下去；運動不需要力維護；回憶、摸索：靜止的車、足球為什么運動起來？運動的車、足球為什么會停下來？力和運動之間有什么關(guān)系？力是轉(zhuǎn)變物體運動狀態(tài)的緣由；設(shè)問：運動狀態(tài)是用什么物理量描述？車由靜止變?yōu)檫\動,受到了推、拉力；由運動變?yōu)殪o止,受到了摩擦阻力；足球由靜止變?yōu)?/p>

12、運動,受到了腳的力；由運動變?yōu)殪o止,受到了草地的摩擦阻力；過渡：與伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾對他的觀點進行了補充；4補充完善,形成定律（1）笛卡爾的補充：除非物體受到力的作用,物體將永久保持其靜止或運動狀態(tài),永久不會使自己沿曲線運動,而只保持在直線上運動；這應(yīng)成為一個原理,它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)；笛卡爾補充了物體不受力時保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)；過渡： 1642 年,伽利略逝世, 1643 年牛頓在英國產(chǎn)生；牛頓是人類歷史上最宏大的科學(xué)家之一；主要奉獻有創(chuàng)造了微積分,發(fā)覺了萬有引力定律和經(jīng)典力學(xué),設(shè)計并制造了第一架反射式望遠鏡等等；牛頓在 1687 年出版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中

13、提出了三條運動定律；牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第肯定律,它是牛頓物理學(xué)的基石；（2）牛頓第肯定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它轉(zhuǎn)變這種狀態(tài)；過渡：現(xiàn)在我們來懂得定律；（三）懂得定律,明白慣性摸索：牛頓第肯定律中論述的運動和力的關(guān)系是怎樣的？1運動和力的關(guān)系：力是轉(zhuǎn)變物體運動狀態(tài)的緣由；物體不受力,保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)；運動狀態(tài)變化,物體肯定受到力的作用；摸索：物體不受力時“ 總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)” ,這能不能通過試驗驗證呢？不能；由于不受力作用的物體是不存在的；很多阻力很小的現(xiàn)象可以幫忙我們懂得牛頓第肯定律；2阻力很

14、小的現(xiàn)象：冰壺從視頻可以看出,冰壺在一段時間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變,直到碰上另一個冰壺；摸索：定律中仍論述了什么呢？3慣性：概念：物體保持原先的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)；設(shè)問：一切物體都有慣性；做變速運動的物體有慣性嗎？當(dāng)物體做變速運動時,由于慣性,物體會抗擊速度的轉(zhuǎn)變,從而使速度的轉(zhuǎn)變需要一段時間；比如汽車緊急剎車時不會立刻停下來,而是連續(xù)向前滑行一段距離；一切物體有慣性,有抗擊運動狀態(tài)變化的“ 本事” ；物體慣性大,“ 本事” 大,運動狀態(tài)難轉(zhuǎn)變；物體慣性小,“ 本事” 小,運動狀態(tài)易轉(zhuǎn)變；摸索并猜想：物體的慣性大小和什么因素有關(guān)？嬉戲：用嘴吹書提起書,用最大力氣吹垂下的封面；

15、用手提起封面,用最大力氣吹垂下的書；摸索：你觀看到了什么現(xiàn)象？這個現(xiàn)象能說明慣性和質(zhì)量的關(guān)系嗎？慣性與質(zhì)量：質(zhì)量是慣性大小的量度；質(zhì)量只有大小,沒有方向,是標量；在國際單位制中,質(zhì)量的單位是千克,單位符號為 kg；在中學(xué)質(zhì)量定義為物體所含物質(zhì)的多少；現(xiàn)在進一步從慣性的角度熟悉了質(zhì)量；以后仍要從物體間的引力熟悉質(zhì)量；過渡：現(xiàn)在,就可以說明撕紙嬉戲了；（四）再設(shè)情形,規(guī)律應(yīng)用1摸索：怎樣說明撕紙嬉戲？有夾子,增大了中部的質(zhì)量,增大了慣性；當(dāng)快速撕開兩邊時,中部仍保持靜止狀態(tài),所以撕成三截；無夾子,中間紙條慣性很小,靜止狀態(tài)易轉(zhuǎn)變；由于撕開紙條的力左右有差異,所以撕成兩截；過渡：明白了慣性的學(xué)問,我們?nèi)阅苡盟卸ㄊ欠牵?美國空軍 UFO檔案記載, 1952126 清晨前,一架 B29轟炸機在墨西哥灣上空訓(xùn)練時,一個很大的不明飛行物以4000km15000km的時速靠近、經(jīng)過、遠離它；在目擊描述中,不明飛行物能快速增減速度,甚至仍能突然停止；摸索：1假如沒有特殊的裝置, UFO突然停止時,外星人飛行員的命運是怎樣的？2人們想象外星人持有慣性排除器,用來排除自身的慣性,以便應(yīng)對速度的快速變化,你怎么看？我們利用慣性的學(xué)問發(fā)覺了 學(xué)學(xué)問,冷靜分析；（五）課堂總結(jié),課外探究UFO檔案記載中的疑點； 期望大家在遇到問題時利用所1明白了運動和力關(guān)系的探究過程；在探究