牛頓第一定律

1、牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)內(nèi)容分析牛頓第一定律這節(jié)課在司南版高中物理第6章第1節(jié)，主要解決力與運 動的關(guān)系，在牛頓三大定律占重要地位，包括牛頓第一定律、慣性及慣性大小量 度等知識要點；更包涵了亞里士多德、伽利略、笛卡爾及牛頓等科學(xué)大師的智慧 和科研方法。因此教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的同時，還當(dāng)帶著學(xué)生回到原始問題, 經(jīng)歷科學(xué)大師解決問題的過程，體會物理學(xué)奠基性的科研方法。二、學(xué)情分析學(xué)生通過初中的學(xué)習(xí)，對于牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性、慣性現(xiàn)象及慣性大 小量度都有了解。但對于力和運動的研究過程中所隱含大師們的科學(xué)智慧、對于 力和運動關(guān)系的真相及慣性的本性缺乏深刻的思考和理解，僅停留于一些慣性現(xiàn) 象

2、的認(rèn)識。如何激發(fā)學(xué)生的興趣，繼續(xù)深入思考這些已學(xué)過的知識點，這是本節(jié) 課的困難所在。三、教學(xué)設(shè)計思路：（1）人們長期的生活習(xí)慣和經(jīng)驗引發(fā)力和運動關(guān)系物理課題的產(chǎn)生。讓學(xué) 生面對原始問題，身臨歷史研究過程，參與力和運動關(guān)系的步步揭開過程，引導(dǎo) 學(xué)生逐步逼近牛頓第一定律。在獲得知識的同時：領(lǐng)悟方法，產(chǎn)生對科學(xué)大師們 的敬畏之心。（2）以生活中慣性現(xiàn)象的應(yīng)用和防止，將所學(xué)知識遷移應(yīng)用到學(xué)生的身邊 和真實的生活中，從物理走向社會。四、教學(xué)目標(biāo):1.知識與技能（1）真正理解牛頓第一定律。（2）慣性及慣性應(yīng)用和防止。2.過程與方法（1）回顧亞里士多德、伽利略、笛卡爾及牛頓等物理學(xué)家的科研過程，經(jīng) 歷牛頓第

3、一定律獲得的歷史過程，領(lǐng)悟大師們特別是伽利略和牛頓研究物理問題 的方法，并將這些方法用到未來的學(xué)習(xí)和工作中。（2）能將課堂知識與生活實際聯(lián)系起來，應(yīng)用到生活中，解決實際問題。3、情感態(tài)度價值觀（1）從物理學(xué)家們身上看出科研的魅力，體會他們?yōu)樘剿髡胬矶巫尾痪? 不斷思考，求得真相，激發(fā)學(xué)生敬畏之心；（2）能不被一些表面現(xiàn)象迷糊，培養(yǎng)勤于思考，勤于實驗、追求實事求是 的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；（3）體會慣性現(xiàn)象在生活中應(yīng)用和防止，激發(fā)學(xué)習(xí)物理興趣和動力。五、教學(xué)重點、難點教學(xué)重點:（1）體會伽利略的科研方法；（2）理解牛頓第一定律的內(nèi)涵；（3）慣性 本質(zhì)及應(yīng)用。教學(xué)難點：（1）激發(fā)學(xué)生的興趣，繼續(xù)深

4、入思考這些已學(xué)過的知識點。（2）牛頓第一定律是邏輯的產(chǎn)物，故此無法用實驗來得到，對學(xué)生來說很 抽象，深刻理解有難度。六、教學(xué)資源：原始問題、多媒體、演示實驗。七、教學(xué)流程簡圖（詳細(xì)見附錄）教學(xué)環(huán)節(jié)及時間安 排教師活動學(xué)生活動教學(xué)設(shè)計意圖與教學(xué)資源安排力與運動關(guān)系歷史 回顧15分鐘問題串啟發(fā)性引 導(dǎo)、演示實驗面對原始問題、觀察 現(xiàn)象、身臨其境參與 到大師們解決問題 的過程；重點突出伽利略的方法：實驗事實+邏 輯推理資源：多媒體、演示實驗牛頓第一定律5分鐘問題串引導(dǎo)思考、回答重點體會牛頓比前人看的遠(yuǎn)的地方資源：多媒體慣性應(yīng)用及總結(jié)10分鐘展示生活中實際 問題，引起學(xué)生注 意，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣將知識遷移

5、應(yīng)用迫使學(xué)生將所學(xué)知識遷移到生活中， 到自己的身邊資源：生活實例、新聞報道、視頻資 源八、教學(xué)過程（一）演示引入+歷史回顧【15分鐘】演示生活現(xiàn)象，引入課題今天這節(jié)課，我們來研究一個古老的話題：關(guān)于 力和運動。用我們的眼睛看看科學(xué)大師們在這個問題研究上給我們留下的啟發(fā)。首先演示一個生活中常見的現(xiàn)象：一個靜止的物體，想讓它動，怎么辦呢？ 生：用力推。撤去推力，觀察到什么？生：物體停止。生活中類似現(xiàn)象很多，2000 多年前偉大的哲學(xué)家亞里士多德憑借觀察和直覺提出的觀點是：有力才有運動， 力撤去運動就停止?！綫1:他認(rèn)為力在運動中起到何作用呢？】學(xué)生：“力是維 持物體運動的原因”。生活經(jīng)驗有力地支持

6、他的觀點。大家都認(rèn)為眼見為實，這 個觀點延續(xù)了很長的時間，直到伽利略。伽利略是怎么推翻的呢？.我們重演一下剛才的實驗，仔細(xì)觀察一次，手撤去，大家觀察到什么？（演 示時手停在撤去的位置）生：物體沒有立即停止，運動一段才停止?！綫2： “物 體沒有立即停止”說明什么？】生：力撤去物體還會運動。師：這段運動并沒有 力在維持，亞里士多德派學(xué)說是錯的，力撤去，物體并沒有立即停止。Q3：伽 利略關(guān)注什么原因?qū)е挛矬w最終停下來呢？】生：摩擦力。師：伽利略的觀點跟 同學(xué)們是一致的，他領(lǐng)悟到水平面運動的物體之所以停下來是摩擦的緣故，不是 沒有力的作用，恰恰是摩擦的作用。所以力不是維持運動，是改變運動狀態(tài)。這 是

7、2000多年來的最大的突破。【板書并ppt展示伽利略的觀點】伽利略進(jìn)一步 觀察到一些現(xiàn)象，我們來模擬一下（flash模擬同樣小車以相同速度分別在毛巾、 棉布、木板、玻璃上運動）?，F(xiàn)象包含什么規(guī)律呢？平面越光滑，小車將運動越 遠(yuǎn)。【Q4：如果我們觀察到此現(xiàn)象，接下去會怎么想象呢？】生：若摩擦力為零, 物體則會一直運動下去。師：老師欣賞大家的想象力，這種想象力正是伽利略提 供的。ppt展示伽利略的完整結(jié)論為了向世人證明他的觀點，他還假想了一個思想實驗。（1）將兩個光滑斜面對接，讓一個小球從一個斜面的頂端靜止釋放，緊接著乂滾上另一個對接的斜面等高處;（2）如果減小對接斜面的傾角，小球仍會達(dá)到同一高度

8、，但通過的路程呢？ （需要經(jīng)過更長的路程；）（3）同理如果再減小對接斜面的傾斜度，小球經(jīng)過的路程就會越來越長。 傾斜角越小，經(jīng)過的路程越長，接下去你有何突破性推理？若傾斜角為零，則 路程為無窮遠(yuǎn)，為了達(dá)到無限長，小球?qū)⒁恢边\動下去。插板書提煉伽利略的 研究方法伽利略利用這個斜面實驗成功地證明力不是維持物體運動的原因，沒有力的 作用物體將一直運動下去。ppt展示伽利略的結(jié)論+理想實驗方法師：我們知道伽利略并沒有做個這個實驗，這只是個假想的實驗?！綫5：任 何想象都不能憑空產(chǎn)生，這個思想實驗靈感來源何處？ /這個想象的實驗主要依 據(jù)什么現(xiàn)實呢？】師：伽利略17歲那年，當(dāng)時他還在醫(yī)學(xué)院讀書時，他觀察

9、到風(fēng)吹進(jìn)教堂， 導(dǎo)致教堂中的吊燈擺動，他回去對單擺進(jìn)行系列研究，其中一個著名的裝置：針 和單擺實驗（演示）。用細(xì)線系一擺球，一端固定，將擺球拉向一邊，由靜止釋 放小球，擺球來回擺動，。他通過這個實驗獲得多個結(jié)論。今天我們關(guān)注其中一 個結(jié)論，那就是擺球運動到右邊時,能達(dá)到等高度的位置嗎？我們用水平尺子標(biāo) 記其高度。演示：擺球拉到左邊，與尺子同高度的地方，靜止釋放小球，小球運動到右邊等高的地方嗎?接著，伽利略在懸掛小球懸點的正下方，固定一根針，當(dāng)球往右邊擺動時， 碰到針，他還會擺到相同的高度嗎？當(dāng)時伽利略用一根針多次改變小球的懸點， 重復(fù)實驗。在當(dāng)時的測量條件下，伽利略得到的結(jié)論是：忽略空氣阻力，

10、擺球能 上升到原來的高度。（演示過程與學(xué)生共同得出結(jié)論）。我們重現(xiàn)一下剛才的運動按照演示順序播放flashQ6：除了 ABCD四點等高度這個結(jié)論外，大家比較這三次運動，還看出什 么規(guī)律？】生：針的位置越高，擺球運動軌跡越長，運動越遠(yuǎn)【Q7：這個實驗給 你什么啟發(fā)？】（ppt從上而下展示斜面試驗示意圖與擺球軌跡的比較）他將這 個現(xiàn)象與斜面運動聯(lián)系在一起。伽利略指出，對于斜面會得出同樣的結(jié)論。任 何有意義的想象來源于長期可靠而有意義的積累。教師板書【Q8：大家覺得 伽利略憑什么推翻亞的觀點呢？】生：觀察實驗積累-邏輯推理。師：我 們佩服他的想象力，基于事實，經(jīng)過思維抽象，將研究事物理想化。ppt提

11、煉 理想實驗方法對第一段總結(jié)理想實驗是一種重要的物理方法，把研究的事物理想化，就 可以更加突出事物的主要特征，化繁為簡，易于認(rèn)識規(guī)律，達(dá)到思維超越當(dāng)時科 學(xué)技術(shù)。伽利略的這一自然科學(xué)新方法，有力地促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，愛因斯坦說: “伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一， 而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”就是現(xiàn)在，理想化模型對科學(xué)研究仍然具有重要 的意義。之后，與伽利略同時代法國科學(xué)家笛卡爾完善他的觀點，把伽利略的結(jié)論推 廣到?jīng)]有重力、沒有摩擦力、沒有空氣阻力的更理想的情況，進(jìn)一步補(bǔ)充和完善 了伽利略的觀點，指出：如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著 一條直線

12、運動，即不會停下來，也不會偏離原來的方向。用通俗的語言就是：如 果沒有力，物體將做勻速直線運動。（ppt展示笛卡爾圖片及其結(jié)論）（二）牛頓第一定律【10分鐘】師：隔了一代人之后，由牛頓在前人基礎(chǔ)上提出牛頓第一定律：一切物體 總保持勻速直線運動或靜止，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。Q9：關(guān)于力和運動的關(guān)系，牛頓與前人的相同之處？】（1）指出力是改變運動狀態(tài)的原因；板書力：改變運動狀態(tài)（繼承前人）師：這是繼承前人的成果牛頓自己也稱：如果我看得比別人更遠(yuǎn)些，那 是因為我站在巨人的肩膀上?！綫10：牛頓比前人看的更遠(yuǎn)，體現(xiàn)在哪呢？】生: 師：將牛頓和笛卡爾的結(jié)論放在一起比較，問：他們敘述順序有何不同

13、？倒敘有 什么深刻的物理意義？將牛頓和笛卡爾的結(jié)論放在一起比較，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)敘述 的前后順序有何不同，笛卡爾強(qiáng)調(diào)當(dāng)沒有其他原因，將保持原來速度一直運動下 去，他認(rèn)為保持運動狀態(tài)是有條件的，而牛頓則認(rèn)為保持是無條件的，一切物體 與生俱來的本能。（2）第一次明確、完整指出一切物體都有的屬性一慣性。（故此牛一乂稱 慣性定律）板書：慣性：保持原來運動狀態(tài)；牛頓認(rèn)為保持是無條件的，內(nèi)在的； 而改變是需要受力為條件，不能自動改變，不能口頭說改變就改變。二者是內(nèi)在 和外因，是對立的，但乂統(tǒng)一在牛一里面。牛頓更進(jìn)一步揭示力和運動的本質(zhì)。 牛頓將前人的研究，統(tǒng)一起來思考，從中找到一個適合一切物體的規(guī)律，正如他

14、對萬有引力定律的研究涉及的也是一切物體，他善于從不同現(xiàn)象中找到共同的規(guī) 律。牛一是邏輯的產(chǎn)物，不是從實驗獲得的結(jié)論，有人問牛頓如何發(fā)現(xiàn)定律， 他回答：靠不停地思考。）對著ppt,總結(jié)力和運動的關(guān)系，大師們?yōu)槲覀兞粝铝耸裁磥喞锸慷嗟?憑借觀察和直覺得到他的觀點，伽利略憑借實驗和邏輯推理推翻了他的觀點，牛 頓憑借不停地思考得到慣性定律，更深刻揭示力和運動的關(guān)系。【Q1L大家覺 得大師們留下了什么？】學(xué)生：要觀察、要實驗和邏輯推理還要不停思考。對著板書這些大師們都是西方的學(xué)者，其實中國早在亞里士多德之前的春 秋戰(zhàn)國時期的著作考工記有“馬力既竭，螭猶能取也”的描述。意思是說， 在馬拉車時，馬不走了，即

15、馬對車不施力了，車子還可以前進(jìn)一小段路。這是關(guān) 于慣性現(xiàn)象最早的闡述；比同時代的世界的思想超出近2000年。我們的心中除 了驚訝和自豪于老祖宗的智慧外，不禁反問：既然我們的祖宗最早觀察并準(zhǔn)確記 錄了慣性現(xiàn)象，但慣性定律卻不是我們提出的，為什么呢？教師：對照大師們留 下的啟發(fā)，我們反思自己，也許是缺少了實驗、推理和不斷地思考；僅憑直覺是 不夠的，還需要實驗事實和嚴(yán)密的邏輯推理，加上不停地思考，方能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象 背后的真相，這也是同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的重要途徑和方法。轉(zhuǎn)折：帶著這些啟發(fā)，接下來我們繼續(xù)來學(xué)習(xí)慣性。（三）慣性及應(yīng)用1慣性：保持靜止或者勻速直線運動的狀態(tài)的性質(zhì)，是物體的固有的本能的 內(nèi)在的天然屬

16、性。英文名稱inertia,解釋為慣性或惰性。牛一雖是邏輯的產(chǎn)物，但是事實可以證明一切物體都有慣性。Q12：你經(jīng)歷過慣性現(xiàn)象嗎？】；【Q13：慣性有利還是有弊呢？】下面我 們一起來看幾個視頻，關(guān)注幾個生活現(xiàn)象：2013年某省新出爐交通規(guī)則：駕駛機(jī)動車在高速公路和城市內(nèi)的快速路上 不系安全帶將被記3分，同時罰款100元；副駕不系安全帶被記1分，罰款50元。師：網(wǎng)友稱這是史上最嚴(yán)厲的教規(guī)，教管部門為何如此嚴(yán)厲呢？全體學(xué)生： 安全。（1）播放剎車模擬錄像，緊急剎車時，車內(nèi)人由于慣性仍保持向前，砸碎 車玻璃。剎車時存在哪些安全隱患？并提出你的意見來防止這些隱患。理智提醒: 副駕也當(dāng)系帶安全帶。安全帶：當(dāng)汽車急劇減速時，前座安全帶給人提供外力，幫助改變運動狀態(tài); 將人緊緊限制在座位上，不至于前額受傷。師：教管部門如此嚴(yán)厲，為了人的安 全，體現(xiàn)以人為本。同學(xué)們今天放學(xué)回家，坐在副駕上第一件事情就該系安全帶。（2） 2012年9月25日中國自己的航空母艦遼寧號面世，殲15于2012年 11月25日第一次從遼寧號上成功起飛和成功急降。各大網(wǎng)站、報紙具有報道： 航母甲板長度僅機(jī)場的1/10,攔阻索鉤住飛機(jī)尾鉤，在短時間內(nèi)速度從300千 米每小時減為0,當(dāng)艦載機(jī)在鉤住阻攔索的瞬間，飛行員經(jīng)歷紅視。紅視時感覺 佩戴一副紅色眼睛，周圍世界一片紅色，產(chǎn)生原因是眼