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(jì) 一、三維目標(biāo)1學(xué)問(wèn)與技能體會(huì)伽利略的抱負(fù)試驗(yàn)思想；懂得牛頓第肯定律的內(nèi)容及意義；懂得力和運(yùn)動(dòng)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(guò)程與方法通過(guò)回憶歷史探究過(guò)程懂得牛頓第肯定律的形成過(guò)程；懂得抱負(fù)試驗(yàn)是科學(xué)討論的重要方法；3情感態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的歷史探究過(guò)程,使同學(xué)體會(huì)規(guī)律的形成都有一個(gè)從感性到理性、從低級(jí)到高級(jí)的產(chǎn)生、進(jìn)展和演化的過(guò)程；通過(guò)抱負(fù)斜面的教學(xué),體會(huì)抱負(fù)試驗(yàn)的魅力；二、教材分析牛頓運(yùn)動(dòng)定律是整個(gè)力學(xué)體系的基石,而牛頓第肯定律又是這個(gè)“ 基石” 中的“ 基石” ,它定性地揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,提出慣性的概念,為定量討論力和運(yùn)動(dòng)

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(dá)為“ 一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候,總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)” ；高中教材表達(dá)為“ 一切物體總保持勻速直線 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(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(qiáng)調(diào)了力是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由,突出了第肯定律的獨(dú)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(qiáng)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(yàn)的設(shè)計(jì)、探究及思維深度不同：中學(xué)為斜面小車試驗(yàn)；高中為伽利略抱負(fù) 試驗(yàn),突出了抱負(fù)試驗(yàn)這種科學(xué)方

3、法的價(jià)值所在；四是情感、態(tài)度、價(jià)值觀的表達(dá)不同：中學(xué)對(duì)牛頓第肯定律建立的歷史一語(yǔ)帶過(guò),高中教材回憶了歷史,讓同學(xué)體會(huì)一個(gè)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(guò)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(duì) 牛頓第肯定律建立歷史的明白,對(duì)內(nèi)容也是一知半解；同學(xué)對(duì)于“ 質(zhì)量是慣性唯獨(dú)的量度” 更是缺乏熟悉,憑借自己的生活體會(huì),認(rèn)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(yàn)、結(jié)合生活事例來(lái)澄清概念；教學(xué)實(shí)踐說(shuō)明,同學(xué)在頭腦中建立正確的力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的過(guò)程,并非一帆風(fēng)順,常 常形成與亞里士多德相像的觀點(diǎn),且根深蒂固；

4、處理詳細(xì)的實(shí)際問(wèn)題時(shí),一些直覺(jué)的錯(cuò)誤觀點(diǎn)不時(shí)冒出來(lái),存在著嚴(yán)峻的 口是心非 問(wèn)題；四、教學(xué)重難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)回憶歷史探究過(guò)程懂得牛頓第肯定律；慣性的懂得；2教學(xué)難點(diǎn)：力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；慣性和質(zhì)量的關(guān)系；五、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)（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(huì)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(huì)斷成幾截？大家不要?jiǎng)邮?先猜一猜；3假如在中間的紙下面夾一個(gè)夾子,然后快速撕兩邊,紙會(huì)斷成幾截？請(qǐng)大家想一想：為什么是這樣一個(gè)結(jié)果呢？怎樣說(shuō)明我們的嬉戲呢？其實(shí),在我們的嬉戲中仍涉及到一個(gè)古老的話題 力和運(yùn)動(dòng)：用力

5、撕紙,紙條斷開運(yùn)動(dòng)起來(lái)；運(yùn)動(dòng)和力之間究竟有什么關(guān)系呢？帶著這些問(wèn)題,我們一起來(lái)體驗(yàn)古人的探究過(guò)程,學(xué)習(xí)古人的探究方法,進(jìn)一步懂得論述運(yùn)動(dòng)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(wèn),體會(huì)猜想在人類歷史的長(zhǎng)河中,運(yùn)動(dòng)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(jìn),不再拉,前進(jìn)的車會(huì)停下來(lái)；人象推車就車前進(jìn),不再推,前進(jìn)的車會(huì)停下來(lái)；踢球,球沿草地向前滾動(dòng),不再踢,滾動(dòng)的球會(huì)漸漸停下來(lái)；摸索：運(yùn)動(dòng)和力之間有什么關(guān)系呢？最早提出這個(gè)問(wèn)題并給出體會(huì)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(huì)猜想： 必需有力作用在物體上, 物體才能運(yùn)動(dòng)； 沒(méi)有力的作用,物體就要靜止

6、在一個(gè)地方；運(yùn)動(dòng)需要力維護(hù)；他的觀點(diǎn)來(lái)自實(shí)際體會(huì),仍能用實(shí)際體會(huì)驗(yàn)證,所以被人們廣泛接受,并維護(hù)了近兩千年；設(shè)問(wèn)：我們現(xiàn)在知道,他的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的；那么他有奉獻(xiàn)嗎？亞里士多德的奉獻(xiàn)：開創(chuàng)了一個(gè)新的討論領(lǐng)域；第一質(zhì)疑并深化討論的是十六世紀(jì)的伽利略；他觀看了球的滾動(dòng)；2質(zhì)疑假設(shè),科學(xué)猜想當(dāng)球沿斜面對(duì)下滾動(dòng)時(shí),它的速度增大,而向上滾動(dòng)時(shí),速度減?。凰纱瞬孪耄寒?dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí),它的速度應(yīng)當(dāng)不增不減；實(shí)際觀看的結(jié)果是：沿水平面滾動(dòng)的球越來(lái)越慢,最終停下來(lái)；現(xiàn)象：沿水平面滾動(dòng)的球越來(lái)越慢,最終停下來(lái)；依據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn),球停下來(lái)是由于沒(méi)有力的作用；伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā),對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑；

7、質(zhì)疑：滾動(dòng)的球之所以停下來(lái),真的是由于沒(méi)有力的作用嗎？設(shè)問(wèn)：球停下來(lái)的緣由是什么呢？在伽利略之前,人們?nèi)詻](méi)有意識(shí)到摩擦力這種無(wú)形的力,伽利略是第一個(gè)意識(shí)到摩擦力的人；他轉(zhuǎn)變了水平面的粗糙程度,發(fā)覺(jué)：水平面越光滑,球滾得越遠(yuǎn)；于是,他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果；結(jié)論：滾動(dòng)的球停下來(lái),是摩擦阻力作用的結(jié)果；假設(shè)：如沒(méi)有摩擦阻力,沿水平面滾動(dòng)的球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)呢？猜想：如沒(méi)有摩擦阻力,球?qū)⒂谰脻L動(dòng)下去；過(guò)渡：伽利略設(shè)計(jì)了一個(gè)雙斜面試驗(yàn)；3試驗(yàn)探究,得出結(jié)論（1）雙斜面試驗(yàn)左斜面固定,右斜面傾角可變；試驗(yàn)中我們?cè)O(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(diǎn)到上升的最高點(diǎn)的高度差是什么關(guān)系？3假如沒(méi)有摩擦,小球會(huì)上升到多高的地方？減小右斜面傾角,觀看小球沿斜面運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離如何變化？2假如沒(méi)有摩擦,減小右斜面傾角,沿斜面滾動(dòng)的最遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)；摸索：1假如水平木板足夠長(zhǎng),小球會(huì)停下來(lái)嗎？2假如沒(méi)有摩擦,水平木板足夠長(zhǎng),小球?qū)L到哪里去呢？試驗(yàn)事實(shí) 規(guī)律推理（無(wú)摩擦,右斜面足夠長(zhǎng)）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(yuǎn),一減 小 右 傾球沿斜面滾得越遠(yuǎn)角球滾得最遠(yuǎn)直滾到原先的高度放 平 右 斜球?qū)⑹冀K滾動(dòng)下去面過(guò)渡：現(xiàn)在通過(guò)動(dòng)畫來(lái)模擬沒(méi)有摩擦阻力時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)；（2）動(dòng)畫模擬（老師扮演伽利略,同學(xué)扮演小球；）我們?yōu)閯?dòng)畫配了一段話?。毁だ裕盒∏蛳壬ㄐ〗悖?假如沒(méi)有摩擦,你會(huì)爬上什么高度呢？小球：我會(huì)搭乘抱負(fù)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(huì)爬到原先的高度嗎？小球：抱負(fù)有多高,我就可以爬多高,只是我要走的路程更長(zhǎng)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(huì)為了自己的抱負(fù)而前行嗎？小球：路漫漫其修遠(yuǎn)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(diǎn)乘著葉片往前飛 / 小小的天留過(guò)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(fù),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(guò)渡：伽利略的雙斜面試驗(yàn)是一個(gè)抱負(fù)試驗(yàn)；（3）抱負(fù)試驗(yàn)的魅力：試驗(yàn)（事實(shí)） +規(guī)律推理通過(guò)牢靠的試驗(yàn)事實(shí),加上合理的規(guī)律推理,得出規(guī)律的一種方法；抱負(fù)試驗(yàn)的魅力：試驗(yàn)不能實(shí)現(xiàn)的地方,思維向前一步；這種方法特別了不得！愛(ài)因斯坦是這樣評(píng)判的：伽利略的發(fā)覺(jué)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(biāo)志著物理學(xué)的真正開端；這個(gè)評(píng)價(jià)實(shí)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(ài)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(yàn)討論方法；過(guò)渡：通過(guò)雙斜面抱負(fù)試驗(yàn),伽利略得出了結(jié)論；（3）伽利略：如沒(méi)有摩擦阻力,沿水平面滾動(dòng)的球?qū)⒂谰脻L動(dòng)下去；運(yùn)動(dòng)不需要力維護(hù)；回憶、摸索：靜止的車、足球?yàn)槭裁催\(yùn)動(dòng)起來(lái)？運(yùn)動(dòng)的車、足球?yàn)槭裁磿?huì)停下來(lái)？力和運(yùn)動(dòng)之間有什么關(guān)系？力是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由；設(shè)問(wèn)：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是用什么物理量描述？車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng),受到了推、拉力；由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止,受到了摩擦阻力；足球由靜止變?yōu)?/p>

12、運(yùn)動(dòng),受到了腳的力；由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止,受到了草地的摩擦阻力；過(guò)渡：與伽利略同時(shí)代的法國(guó)科學(xué)家笛卡爾對(duì)他的觀點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充；4補(bǔ)充完善,形成定律（1）笛卡爾的補(bǔ)充：除非物體受到力的作用,物體將永久保持其靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài),永久不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng),而只保持在直線上運(yùn)動(dòng)；這應(yīng)成為一個(gè)原理,它是人類整個(gè)自然觀的基礎(chǔ)；笛卡爾補(bǔ)充了物體不受力時(shí)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；過(guò)渡： 1642 年,伽利略逝世, 1643 年牛頓在英國(guó)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(xiàn)有創(chuàng)造了微積分,發(fā)覺(jué)了萬(wàn)有引力定律和經(jīng)典力學(xué),設(shè)計(jì)并制造了第一架反射式望遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它轉(zhuǎn)變這種狀態(tài)；過(guò)渡：現(xiàn)在我們來(lái)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(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是怎樣的？1運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由；物體不受力,保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,物體肯定受到力的作用；摸索：物體不受力時(shí)“ 總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)” ,這能不能通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變,直到碰上另一個(gè)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)；設(shè)問(wèn)：一切物體都有慣性；做變速運(yùn)動(dòng)的物體有慣性嗎？當(dāng)物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),由于慣性,物體會(huì)抗擊速度的轉(zhuǎn)變,從而使速度的轉(zhuǎn)變需要一段時(shí)間；比如汽車緊急剎車時(shí)不會(huì)立刻停下來(lái),而是連續(xù)向前滑行一段距離；一切物體有慣性,有抗擊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“ 本事” ；物體慣性大,“ 本事” 大,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難轉(zhuǎn)變；物體慣性小,“ 本事” 小,運(yùn)動(dòng)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(gè)現(xiàn)象能說(shuō)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(méi)有方向,是標(biāo)量；在國(guó)際單位制中,質(zhì)量的單位是千克,單位符號(hào)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(jìn)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(guò)渡：現(xiàn)在,就可以說(shuō)明撕紙嬉戲了；（四）再設(shè)情形,規(guī)律應(yīng)用1摸索：怎樣說(shuō)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(shí),中部仍保持靜止?fàn)顟B(tài),所以撕成三截；無(wú)夾子,中間紙條慣性很小,靜止?fàn)顟B(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(guò)渡：明白了慣性的學(xué)問(wèn),我們?nèi)阅苡盟卸ㄊ欠牵?美國(guó)空軍 UFO檔案記載, 1952126 清晨前,一架 B29轟炸機(jī)在墨西哥灣上空訓(xùn)練時(shí),一個(gè)很大的不明飛行物以4000km15000km的時(shí)速靠近、經(jīng)過(guò)、遠(yuǎn)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(méi)有特殊的裝置, UFO突然停止時(shí),外星人飛行員的命運(yùn)是怎樣的？2人們想象外星人持有慣性排除器,用來(lái)排除自身的慣性,以便應(yīng)對(duì)速度的快速變化,你怎么看？我們利用慣性的學(xué)問(wèn)發(fā)覺(jué)了 學(xué)學(xué)問(wèn),冷靜分析；（五）課堂總結(jié),課外探究UFO檔案記載中的疑點(diǎn)； 期望大家在遇到問(wèn)題時(shí)利用所1明白了運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的探究過(guò)程；在探究