高中物理人教版第四章牛頓運動定律1牛頓第一定律 牛頓第一定律-教學(xué)設(shè)計

牛頓第一定律【三維目標(biāo)】1.知識與技能⑴體會伽利略的理想實驗思想。⑵理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義；理解力和運動的關(guān)系。⑶理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。2.過程與方法⑴通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律的形成過程。⑵理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法。3.情感態(tài)度與價值觀⑴通過運動和力的關(guān)系的歷史探究過程，使學(xué)生體會規(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、發(fā)展和演變的過程。⑵通過理想斜面的教學(xué)，體會理想實驗的魅力?！窘滩姆治觥颗ｎD運動定律是整個力學(xué)體系的基石，而牛頓第一定律又是這個“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，為定量研究力和運動的關(guān)系拉開了序幕。高中教材與初中相比，主要有四方面的不同。一是定律內(nèi)容深淺不同：初中教材敘述為“一切物體在沒有受到外力作用的時候，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)”；高中教材敘述為“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(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)了力是改變物體運動狀態(tài)的原因，突出了第一定律的獨立性和重要意義，也為學(xué)習(xí)牛頓第二定律做了一定的鋪墊。二是慣性的認(rèn)識層次不同：初中強(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。三是實驗的設(shè)計、探究及思維深度不同：初中為斜面小車實驗；高中為伽利略理想實驗，突出了理想實驗這種科學(xué)方法的價值所在。四是情感、態(tài)度、價值觀的體現(xiàn)不同：初中對牛頓第一定律建立的歷史一語帶過，高中教材回顧了歷史，讓學(xué)生體會一個規(guī)律的獲得是一代又一代人努力的結(jié)果，能夠激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)，勇于創(chuàng)新的情感?！緦W(xué)情分析】經(jīng)過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步知道了牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的概念，但是缺乏對牛頓第一定律建立歷史的了解，對內(nèi)容也是一知半解。學(xué)生對于“質(zhì)量是慣性唯一的量度”更是缺乏認(rèn)識，憑借自己的生活經(jīng)驗，認(rèn)為速度也是慣性的量度。教師要在課堂上充分引導(dǎo)，配合實驗、結(jié)合生活事例來澄清概念。教學(xué)實踐表明，學(xué)生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似的觀點，且根深蒂固。處理具體的實際問題時，一些直覺的錯誤觀點不時冒出來，存在著嚴(yán)重的"口是心非"問題?！窘虒W(xué)重難點】1.教學(xué)重點：通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律；慣性的理解。2.教學(xué)難點：力和運動的關(guān)系；慣性和質(zhì)量的關(guān)系?！窘虒W(xué)活動設(shè)計】（一）視頻引入課題通過視頻，小車由于慣性，繼續(xù)往前走，由于摩擦力的作用，最后停了下來，那么力與運動有什么關(guān)系呢？這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)牛頓第一定律，解決這個問題。（二）回顧歷史，探究定律一、情景設(shè)問，經(jīng)驗猜想教師推粉筆盒，粉筆盒向前運動，撤去推力，粉筆盒靜止，學(xué)生猜想：力和運動有什么關(guān)系呢？學(xué)生舉例證明我們的觀點，比如：馬拉車則車前進(jìn)，不再拉，前進(jìn)的車會停下來；人象推車則車前進(jìn)，不再推，前進(jìn)的車會停下來；踢球，球沿草地向前滾動，不再踢，滾動的球會慢慢停下來。最早提出這個問題并給出經(jīng)驗猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德。他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗猜想：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運動需要力維持。二、提出質(zhì)疑，實驗驗證設(shè)問:亞里士多德的觀點是否正確呢？學(xué)生討論，對亞里士多德的觀點提出質(zhì)疑，并通過實例論證?！狙菔緦嶒灐课矬w從斜面上同一高度靜止滑下，經(jīng)過粗糙程度不同的平面，觀察物體的運動，我們能得出什么結(jié)論？如果平面足夠光滑，物體將如何運動？教師總結(jié)上述結(jié)論，得出此結(jié)論與亞里士多德的觀點不符。早在兩百多年前的物理學(xué)家伽利略就通過實驗得出了得出了這一結(jié)論。三、伽利略的“理想實驗”1、請同學(xué)閱讀課本68頁“理想實驗的魅力”回答以下問題：（1）伽利略猜想的依據(jù)是什么？（2）伽利略的觀點是什么？（3）伽利略如何用實驗驗證了自己的觀點？（4）伽利略研究問題的方法是什么？2、實驗探究，得出結(jié)論（1）伽利略的觀點：運動的物體撤去外力后之所以停下來，是因為受到摩擦力的緣故；若沒有摩擦力，物體將永遠(yuǎn)運動下去。（2）學(xué)生簡述伽利略的“理想實驗”。（3）研究方法：回顧、思考：①靜止的車、足球為什么運動起來？②運動的車、足球為什么停下來？③力和運動之間有什么關(guān)系？結(jié)論：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。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(jìn)行了補充。3.補充完善，形成定律（1）笛卡爾的補充：如果運動的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向。思考：笛卡爾在伽利略觀點的基礎(chǔ)上補充了什么？笛卡爾補充了物體不受力時保持勻速直線運動狀態(tài)，而不再局限在沿水平方向。過渡：1642年，伽利略逝世，1643年牛頓在英國誕生。牛頓是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。主要貢獻(xiàn)有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)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(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)成為牛頓第一定律，它是牛頓物理學(xué)的基石。（三）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?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。思考：物體不受力時“總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能通過實驗驗證呢？不能。因為不受力作用的物體是不存在的。牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進(jìn)行分析的產(chǎn)物，不可能用實驗直接驗證。但是許多實驗現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。演示冰壺的運動，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，幫助理解牛頓第一定律。牛頓第一定律的理解：1、一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這是物體的固有屬性，我們稱之為慣性。2、牛頓第一定律中論述了運動和力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（四）慣性與質(zhì)量：1、概念：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。2、對慣性的理解：（1）一切物體在任何狀態(tài)下都具有慣性,慣性是物體的固有屬性。學(xué)生看課本69頁“思考與討論”思考并猜想：物體的慣性大小和什么因素有關(guān)？游戲：用嘴吹書提起書，用最大力氣吹垂下的封面；用手提起封面，用最大力氣吹垂下的書。思考：你觀察到了什么現(xiàn)象？這個現(xiàn)象能說明慣性和質(zhì)量的關(guān)系嗎？（2）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(biāo)量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，單位符號為kg。在初中質(zhì)量定義為物體所含物質(zhì)的多少；現(xiàn)在進(jìn)一步從慣性的角度認(rèn)識了質(zhì)量；以后還要從物體間的引力認(rèn)識質(zhì)量。（3）慣性的應(yīng)用：用所學(xué)知識解釋一下：為什么飛機(jī)空戰(zhàn)前要扔掉副油箱？（五）例題（六）課堂總結(jié)，課外探究1.了解了運動和力關(guān)系的探究過程。在探究過程中，亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實驗方法；