高中物理人教版必修一4.1牛頓第一定律教案

人教版物理必修①4.1“牛頓第一定律”教學(xué)設(shè)計(jì)青銅峽高級(jí)中學(xué)李榮英【教材分析】牛頓第一定律是牛頓物理學(xué)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，為定量研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系拉開(kāi)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(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)”；高中教材敘述為“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)，除非作用在它上面力迫使它改變這種狀態(tài)”。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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，突出了第一定律的獨(dú)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(shí)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(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、探究及思維深度不同：初中為斜面小車實(shí)驗(yàn)；高中為伽利略理想實(shí)驗(yàn)，突出了理想實(shí)驗(yàn)這種科學(xué)方法的價(jià)值所在。四是情感、態(tài)度、價(jià)值觀的體現(xiàn)不同：初中對(duì)牛頓第一定律建立的歷史一語(yǔ)帶過(guò)，高中教材回顧了歷史，讓學(xué)生體會(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)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(guò)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(duì)牛頓第一定律建立歷史的了解，對(duì)內(nèi)容也是一知半解。學(xué)生對(duì)于“質(zhì)量是慣性唯一的量度”更是缺乏認(rèn)識(shí)，憑借自己的生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為速度也是慣性的量度。教師要在課堂上充分引導(dǎo)，結(jié)合生活事例來(lái)澄清概念。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生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似的觀點(diǎn)，且根深蒂固。處理具體的實(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)重的“口是心非”問(wèn)題?！窘虒W(xué)目標(biāo)】●知識(shí)與技能：⑴理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，體會(huì)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)思想。⑵理解牛頓第一定律，知道它是邏輯推理的結(jié)果，不受力的物體是不存在的。⑶理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度?！襁^(guò)程與方法：1、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，要能透過(guò)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(yàn)，對(duì)物理問(wèn)題決不能主觀臆斷．正確的認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系．⑵學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上概括推理得到科學(xué)結(jié)論的研究方法（理想實(shí)驗(yàn)）?！袂楦?、態(tài)度與價(jià)值觀：⑴通過(guò)科學(xué)史的滲透，體會(huì)科學(xué)發(fā)展的歷程充滿艱辛和挫折。⑵通過(guò)伽利略理想實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以科學(xué)方法論教育。⑶具有主動(dòng)與他人合作的精神，敢于提出與別人不同見(jiàn)解?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】●重點(diǎn)：通過(guò)回顧歷史探究過(guò)程理解牛頓第一定律；知道慣性與質(zhì)量的關(guān)系。●難點(diǎn)：力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系?！驹O(shè)計(jì)思想】本設(shè)計(jì)我緊緊圍繞三個(gè)教學(xué)目標(biāo)展開(kāi)教學(xué)。從建構(gòu)主義原理和認(rèn)知心理學(xué)出發(fā),通過(guò)自制玻璃氣球的氣墊船實(shí)驗(yàn)、斜面實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)幫助和加深學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的理解,從而有效的突破了本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)。同時(shí)通過(guò)對(duì)歷史的回顧，讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)的研究問(wèn)題的方法。本節(jié)課另一重點(diǎn)是慣性與質(zhì)量。學(xué)生初中學(xué)過(guò)慣性，但學(xué)生對(duì)質(zhì)量是慣性的量度還缺乏認(rèn)識(shí)，我通過(guò)質(zhì)量大小兩車對(duì)比及生活舉例澄清了這一知識(shí)點(diǎn)。最后通過(guò)劉謙在春晚表演的魔術(shù)引導(dǎo)學(xué)生積極觀察生活并思考生活，既提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，也加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，從而取得較好的教學(xué)效果?！窘虒W(xué)用具】多媒體、自制氣墊船、伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)演示儀、氣墊導(dǎo)軌、橡棋子?！锝虒W(xué)方法 1、對(duì)比實(shí)驗(yàn)、自主探索、合理推理。2、利用生活中的實(shí)例，理解慣性與質(zhì)量的關(guān)系，貼近生活更易理解?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、課題引入同學(xué)們下面我們一起來(lái)表演一個(gè)生活小品，假如你現(xiàn)在在坐車，如果汽車發(fā)生加速或突然剎車你的身體會(huì)有表現(xiàn)？我來(lái)指揮，大家表演。汽車加速；急剎車；左轉(zhuǎn)彎；右轉(zhuǎn)彎；很好。大家生活中很注意觀察體驗(yàn)。你知道這是什么現(xiàn)象？學(xué)生：慣性。為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？這就需要知道運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。歷史上把研究力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的學(xué)科稱為動(dòng)力學(xué)，動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)就是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，今天就來(lái)學(xué)習(xí)牛頓第一定律。二、人類認(rèn)識(shí)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系歷程教學(xué)1、亞里士多德的觀點(diǎn)如同學(xué)們看這個(gè)粉筆盒，用力推它，它就運(yùn)動(dòng)，撤掉推力，它就停止。再看生活中的一些現(xiàn)象，課件圖片。馬推車，車動(dòng)，馬不拉，車靜止，人不踢球，球才會(huì)運(yùn)動(dòng)。那么力與運(yùn)動(dòng)什么關(guān)系？學(xué)生：有力物體運(yùn)動(dòng)。沒(méi)有力呢？物體靜止，那就是說(shuō)物體運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持？實(shí)際上你們的認(rèn)識(shí)早在兩千多年前人們就研究著，他就是古希臘哲學(xué)家亞里士多德，他通過(guò)觀察的方法，大量觀察生活現(xiàn)象，憑直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)得出結(jié)論：（課件）有力作用在物體上物體運(yùn)動(dòng)，沒(méi)力作用在物體上物體停止，即物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持。所有人都同意這個(gè)觀點(diǎn)嗎？學(xué)生：不同意舉手。但由于這個(gè)觀點(diǎn)。那么直覺(jué)錯(cuò)在哪里呢？只有觀察的方法是不行的，我們還需要怎么樣？學(xué)生：實(shí)驗(yàn)。2、實(shí)驗(yàn)：這是老師自制的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：有玻璃，用力推，它運(yùn)動(dòng)，停止推，它靜止如果把氣球吃起來(lái)，再次推完呢？力撤掉后立即停止嗎？看看它能滑多遠(yuǎn)？同學(xué)們老師給你們也準(zhǔn)備了這樣的器材，試試。學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo)。力撤掉，球會(huì)馬上停止嗎？不會(huì)?？梢?jiàn)運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維，亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)的。第二次為什么比第一次滑的更遠(yuǎn)？學(xué)生：因?yàn)闅馇蛲ㄟ^(guò)小孔的吹氣，桌子和玻璃之間形成了一層空氣膜，減小了摩擦阻力。如果氣球的氣可以一直吹下去，沒(méi)有空氣阻力，玻璃板會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？學(xué)生：一直運(yùn)動(dòng)下去。氣球氣能一直吹下去嗎？不能?？諝獾淖枇梢院雎詥?？不能。所以這種方法被稱為理想實(shí)驗(yàn)法，其實(shí)這種實(shí)驗(yàn)方法是三百多年前意大利科學(xué)家伽利略首先研究并使用的。伽利略通過(guò)理想斜面實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)是摩擦力蒙閉了亞里士多德的雙眼。他大膽質(zhì)疑，通過(guò)巧妙的方法推翻了亞里士多德的結(jié)論，認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，他是怎樣做的呢？當(dāng)一個(gè)小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的速度增加，（圖片）而向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度減小，如果小球沿水平面運(yùn)動(dòng)呢？它的速度應(yīng)不增不減。但實(shí)際是球受摩擦阻力越來(lái)越慢。摩擦越小，小球運(yùn)動(dòng)越遠(yuǎn)，他推斷：若沒(méi)有摩擦，球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，于是他設(shè)計(jì)斜面實(shí)驗(yàn)。3、伽利略理想實(shí)驗(yàn)的魅力從一個(gè)斜面某一高度釋放小球，它努力的爬到另一斜面的原高，到達(dá)原高了嗎？學(xué)生：沒(méi)有。接著繼續(xù)減小第二個(gè)斜面傾角，小球?yàn)榱诉_(dá)到統(tǒng)一高度，很努力爬到第二斜面，雖然沒(méi)到同高，但前進(jìn)的距離更遠(yuǎn)了，再次減小傾角至水平，噢擋住了，如果拉長(zhǎng)平面，小球還能跑更遠(yuǎn)一些。假設(shè)斜面光滑，假設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，小球能跑多遠(yuǎn)？學(xué)生：一直運(yùn)動(dòng)下去。注意這里是假設(shè)光滑，假設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，這正是這一偉大人物的絕妙之處。通過(guò)斜面實(shí)驗(yàn)，伽利略得出：（課件）力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。同時(shí)告訴我們?nèi)绻麤](méi)有摩擦力，在不受力的情況下，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)一直以某一速度運(yùn)動(dòng)下去。對(duì)比亞里士多德與伽利略的研究，伽利略高明在哪里呢？學(xué)生……實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)什么？實(shí)際做到嗎？事實(shí)+推理得出的。所以這種研究問(wèn)題的方法被稱為理想實(shí)驗(yàn)。伽利略高明就在于他用了這種實(shí)驗(yàn)加推理方法代替人們的直覺(jué)，從而改變?nèi)藗冇^察世界的方法看見(jiàn)選擇不同的研究方法，對(duì)結(jié)果的影響是相當(dāng)大的。所以后世對(duì)它的評(píng)價(jià)很高。20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家愛(ài)因斯坦曾評(píng)價(jià)伽利略發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用的推理方法是人類思想上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。但伽利略結(jié)論有局限性，僅適用地球上，在他同一時(shí)代的迪卡爾打破了他的局限，明確推出無(wú)論地上，天上物體在不受力時(shí)，它將繼續(xù)以同一速度沿一直線運(yùn)動(dòng)，既不停下來(lái)，也不偏離原來(lái)方向，它在方向上加以修正。但在現(xiàn)實(shí)生活中，一個(gè)物體可能脫離其它物體的作用而孤立在嗎？所以物體不受力不可能，但我們可以把物體所受全力為零當(dāng)做是不受，二者是等效的，不叫等同。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，下面我們盡量減小摩擦，進(jìn)一步驗(yàn)證伽利略觀點(diǎn)。這是氣墊導(dǎo)軌。如果小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么它通過(guò)兩光電門的時(shí)間相同。從現(xiàn)象我們可以看出，兩時(shí)間近似相等，因?yàn)槲也荒芡耆諝庾枇?。伽、笛卡爾通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了一些結(jié)論，但他們并沒(méi)有將它上升為規(guī)律，在隔了一代人以后，牛頓在總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)上通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出牛頓第一定律。三、牛頓第一定律1、內(nèi)容：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改變這種狀態(tài)2、小結(jié)：亞里士多德引起了人類對(duì)自然現(xiàn)象的觀察，引出后人對(duì)力與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的思考，伽利略研究并運(yùn)用了理想試驗(yàn)法，笛卡爾進(jìn)一步研究完善，最后牛頓在前人的基礎(chǔ)通過(guò)總結(jié)歸納研究得出牛頓第一定律。3、理解：這個(gè)定律中包含基層意思呢？①一切物體在不受外力作用時(shí)，總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。（板書(shū)：1、力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系①力不是維持物體運(yùn)動(dòng)原因）②除非外力迫使它改變這種狀態(tài)。（2、確定力的含義②力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因）（2）一切物體不受外力時(shí)總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止。（板書(shū)：3、明確慣性概念固有屬性）關(guān)鍵詞：一切總保持說(shuō)明慣性是物體的固有屬性。四、慣性與質(zhì)量1、慣性由于初中我們學(xué)過(guò)慣性，下面我們通過(guò)棋子實(shí)驗(yàn)來(lái)回顧一下。你能舉出有關(guān)慣性的生活實(shí)例嗎？2、慣性與質(zhì)量物體具有保持靜止?fàn)顟B(tài)和原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性，它表現(xiàn)為物體原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的“本領(lǐng)”，與什么因素有關(guān)？視頻實(shí)驗(yàn)。從上面的實(shí)驗(yàn)我們得出在受相同的作用力，質(zhì)量大的物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的“本領(lǐng)”強(qiáng)。結(jié)論：描述物體慣性的物理量是它們的質(zhì)量。過(guò)去我們說(shuō)質(zhì)量是包含物質(zhì)多少。今天我們又從慣性角度認(rèn)識(shí)質(zhì)量，以后我們還會(huì)通過(guò)引力認(rèn)識(shí)質(zhì)量?？梢?jiàn)我們對(duì)找規(guī)律現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)總是一步步由淺入深的過(guò)程。五、慣性參考系前面我們學(xué)過(guò)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，要選擇參考系，參考系的選擇有任意性。而牛頓第一定律它對(duì)參考系的選擇有任意性嗎？閱讀課本P71科學(xué)漫步。結(jié)論：在非慣性參考系牛頓第一定律并不成立，地面慣性參考系，相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)的汽車做參考系，它是非慣性參考系。六、總結(jié)今天我們重