高中物理人教版第四章牛頓運動定律1牛頓第一定律 精品獲獎

人教版必修一第四章牛頓運動定律教學(xué)設(shè)計牛頓第一定律一、設(shè)計思想新課程標準的理念是教學(xué)應(yīng)以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體。因此，在教學(xué)時應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性和積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營造寬松、和諧的學(xué)習(xí)氣氛。在課堂上讓學(xué)生主動參與教學(xué)過程，使學(xué)生親歷思考和探究的過程，在知識的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度、獲得科學(xué)的方法。二、教材分析牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)的基本定律，構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的核心。而本節(jié)要學(xué)習(xí)的牛頓第一定律又是牛頓運動定律的基石，正是因為它破除了長達兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，同時也是正確理解和掌握牛頓第二、第三定律乃至整個動力學(xué)知識的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。牛頓第一定律本身也包含著力、慣性這些重要的科學(xué)概念，成為物理學(xué)理論的支柱和基石。伽利略的研究過程蘊含了重要的科學(xué)方法，教學(xué)中要充分引導(dǎo)學(xué)生理解伽利略的“理想實驗”，知道理想實驗的實驗基礎(chǔ)、推理過程和對推斷結(jié)果的分析。引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會牛頓第一定律的含義，明確運動和力的關(guān)系，同時提升對力、慣性、質(zhì)量和慣性的關(guān)系等基本概念的理解。最后，本節(jié)的特點是教材內(nèi)容以大量的文字陳述，沒有涉及到數(shù)學(xué)計算，著重物理學(xué)史教育、理想化實驗思想和堅持真理、不迷信權(quán)威的科學(xué)態(tài)度的熏陶。三、學(xué)情分析“牛頓第一定律”是在初中學(xué)過的內(nèi)容，但還只是停留在認識的層次上，在高中階段學(xué)習(xí)中，除了要保持新鮮感，還需加大思維強度，注意知識的深化和科學(xué)研究方法、情感態(tài)度的教育，讓學(xué)生對牛頓第一定律及慣性有更深的理解。如教學(xué)時，緊緊圍繞牛頓第一定律的產(chǎn)生過程，深入挖掘物理學(xué)史中的相關(guān)素材，將牛頓第一定律產(chǎn)生過程的幾個關(guān)鍵問題以原貌的形式展示給學(xué)生，讓他們作為各個歷史時期的“探究者”參與相關(guān)問題的討論。通過這樣的探究，不僅讓學(xué)生獲得了物理知識，更讓學(xué)生感受科學(xué)結(jié)論得出的艱難歷程，并感悟科學(xué)之美，從而取得較好的教學(xué)效果。四、教學(xué)目標1.知識與技能（1）借助伽利略的理想實驗，理解力和運動的關(guān)系，知道其主要推理過程及結(jié)論。（2）掌握牛頓第一定律，并理解其內(nèi)容和意義。（3）明確慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。2.過程與方法（1）在用理想實驗研究力與運動關(guān)系的過程中，培養(yǎng)學(xué)生在實驗的基礎(chǔ)上通過推理得到結(jié)論的方法。（2）通過學(xué)生對歷史演變過程的“親身”參與，培養(yǎng)學(xué)生深度分析和思考問題的能力，使學(xué)生受到科學(xué)方法論的教育。（3）通過對慣性等生活現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，靈活運用所學(xué)知識的能力。3.情感、態(tài)度與價值觀（1）通過對物理學(xué)史的簡介，對學(xué)生進行嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度的教育，了解人類認識事物的曲折性，感受科學(xué)之美。（2）通過介紹伽利略對力和運動關(guān)系的研究，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、堅持真理的科學(xué)探究和創(chuàng)新精神。（3）通過對慣性現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)學(xué)生珍愛生命、遵守法律、尊重科學(xué)的健康心理。五、教學(xué)重點和難點重點：伽利略理想實驗的研究過程、牛頓第一定律的理解。難點：伽利略的理想實驗對學(xué)生來說比較抽象陌生，需要打破常識去假設(shè)和推理，成為本節(jié)的教學(xué)難點，另外質(zhì)量是慣性大小的量度也是難點。六、教學(xué)過程1.引入高爾基說：“好奇是了解的開端和引向認識的途徑?！睘榇?，我首先讓一個女生來吹乒乓球，鼓勵她將乒乓球吹的幅度越大越好。（分散學(xué)生的注意：換一個較重的乒乓球。）教師：我施加一些魔法，有哪位男生敢于來挑戰(zhàn)，將乒乓球吹得更高一些呢？（表揚：雖然失敗了，但是敢于挑戰(zhàn)的精神是值得我們學(xué)習(xí)的，希望大家在接下來的學(xué)習(xí)中，大膽，敢于挑戰(zhàn)，敢于質(zhì)疑。既增強了課堂的氣氛，又為伽利略敢于挑戰(zhàn)權(quán)威埋下伏筆。）教師:為什么同樣施加了力，但前后兩次乒乓球的運動狀態(tài)卻不同呢？力和運動到底是什么關(guān)系呢？我們帶著這個問題學(xué)習(xí)本節(jié)課《牛頓第一定律》。（設(shè)計的小游戲，學(xué)生既熟悉又好奇，帶著懸念進入新課。這樣增強了學(xué)生的求知欲望、激發(fā)了學(xué)生的探索興趣。）2.歷史回顧（1）體會亞里士多德的研究方法：直觀與經(jīng)驗呈現(xiàn)了兩個常見的力和運動關(guān)系的問題，供學(xué)生思考。情境：馬拉雪橇（圖片）。問題：根據(jù)生活的經(jīng)驗說明：怎樣使雪橇持續(xù)得運動?怎樣使雪橇運動得更快？由學(xué)生說出：力和運動關(guān)系是維持的關(guān)系。教師：亞里士多德認為：力是維持物體運動狀態(tài)的原因。教師：簡單介紹亞里士多德的事跡與貢獻。（2）學(xué)生參與伽利略挑戰(zhàn)權(quán)威的全過程，感受理想實驗的魅力教師：引導(dǎo)學(xué)生觀察生活現(xiàn)實：當(dāng)一個物體沿斜面向下運動時，它的速度增大，而向上運動時，它的速度減小。教師：大膽的猜想：當(dāng)物體沿水平面運動時，它的速度應(yīng)該既不增大也不減小。(教師指出：“力不是維持物體運動的原因”，得出和亞里士多德截然不同的結(jié)論，伽利略向亞里士多德提出了挑戰(zhàn))教師：你支持誰呢？殘酷的現(xiàn)實：即使物體沿水平面運動，速度也越來越慢，最后停了下來。（伽利略的觀點仍然占了上風(fēng)，但是伽利略沒有屈服于權(quán)威，而是繼續(xù)深入的觀察和分析，尋找原因。）學(xué)生：分析原因：伽利略認為這是摩擦阻力作用的結(jié)果。伽利略觀察到：表面越光滑，物體便運動的越遠。討論1：你能根據(jù)生活經(jīng)驗來幫助伽利略驗證他的觀點嗎？（請舉例說明）（學(xué)生討論，例舉生活中的經(jīng)驗證明伽利略的觀點。）教師：如果物體在更加光滑的水平面上運動，情況會怎么樣？（再次體現(xiàn)“推理”的重要思想方法，在真實實驗的基礎(chǔ)上進行合理外推。）學(xué)生：物體會運動得更加遠。教師：如果物體在絕對光滑(摩擦力為零)的水平面上運動，它會怎么樣呢？學(xué)生：物體會一直運動下去，永遠也不會停。（產(chǎn)生經(jīng)典質(zhì)變。提出“摩擦力為零”在實際生活中很難實現(xiàn)，那么我們證明才能證明它呢？過渡到“理想實驗”。）教師介紹理想斜面實驗并演示。（教師不斷的拋出小問題引導(dǎo)學(xué)生思考）先在軌道上放一塊棉布，釋放小球，記下小球到達的位置。撤去棉布，從同一高度釋放小球，記下小球到達的位置。（讓學(xué)生比較兩次高度的不同，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：如果忽略一切摩擦阻力，小球?qū)⒒氐降雀叩奈恢?。提示學(xué)生記住這個結(jié)論。）減小第二個斜面的傾角，釋放小球，讓學(xué)生觀察小球在第二個斜面上移動的距離變化——為了達到等高，小球運動的路程更長了。繼續(xù)猜想：如果將第二個斜面的傾角逐漸減小，直到零度，會怎么樣呢？演示之后找同學(xué)解釋為什么會這樣？（指出：實際上軌道不可能絕對光滑，也不可能無限長，所以這也是我們在實驗基礎(chǔ)上的推理。）請同學(xué)們談一下這個實驗的方法特點。教師概括提升理想實驗的意義：（以問題形式引導(dǎo)學(xué)生回答）①不是空想實驗，它是以可靠的實驗事實為依據(jù)的。②是一種邏輯推理活動，是人們在抽象思維中設(shè)想出來，而實際上無法做到的“實驗”。③將實驗與邏輯推理相結(jié)合的方法有力地推動了科學(xué)的發(fā)展。這正是理想實驗的魅力所在！教師：介紹愛因斯坦的評價：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上的最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，而且標志著物理的真正開端。教師：伽利略就是采用這樣的方法得出結(jié)論：物體將永遠運動下去，卻不再需要力去推動它。力不是維持運動狀態(tài)的原因，實驗+推理。（3）笛卡爾的貢獻：補充完善教師：法國科學(xué)家笛卡兒指出：如果運動中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。（明確勻速直線運動；指出了勻速直線運動的條件。）3.牛頓的貢獻：形成體系教師：牛頓在伽利略和笛卡兒等人的工作基礎(chǔ)上，提出了動力學(xué)的一條基本定律。牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。（引導(dǎo)學(xué)生分段解析，幫助理解）現(xiàn)場贈書《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，并介紹牛頓關(guān)于運動的三條定律和《自然哲學(xué)的科學(xué)原理》書的價值。（1）牛頓第一定律的理解（以下內(nèi)容都由教師引導(dǎo)學(xué)生回答）先分析后半句話的意義。（受書學(xué)生回答。）①力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。討論2：哪些情景是物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變？（請舉例說明）總結(jié)：運動狀態(tài)由速度決定，速度發(fā)生了變化，就說物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化。（強調(diào)：速度是一個矢量。）指明：力是改變速度的原因。力是產(chǎn)生加速度的原因。（可以到第二節(jié)再介紹。）②牛頓第一定律描述的是一種理想狀態(tài)，其結(jié)論可等效地推廣到物體所受合外力為零的情況。（引導(dǎo)學(xué)生看書本P68小字，體會“牛頓的高明”——提出了重要的科學(xué)概念“力”。）（2）慣性的溫故而知新對前半句話的理解。教師：慣性:物體具有保持原來靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，我們把這個性質(zhì)叫慣性。教師：哪些物體具有慣性？在什么時候具有慣性？（請舉例說明）學(xué)生：一切物體在任何時候都具有慣性，慣性是物體的固有屬性。教師：既然生活中一切物體，任何狀態(tài)下都具有慣性，你能不能舉例說明：哪些現(xiàn)象體現(xiàn)了慣性？（學(xué)生討論后作答，引導(dǎo)：有慣性是好事還是壞事？）學(xué)生：討論4：我國《道路交通安全法》規(guī)定，在小型車輛前排乘坐的乘客必須系好安全帶，為什么要這樣規(guī)定？（感受：珍愛生命、遵守法律、尊重科學(xué)）教師總結(jié)：（視頻：我們看一看司機朋友和警察叔叔是怎么講的。）教師：大家再來思考：慣性是物體具有保持原來靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，其中的關(guān)鍵詞是“保持”，而力又是改變物體運動狀態(tài)的原因。慣性和力是一對矛盾統(tǒng)一體，那我們是不是可以這樣理解慣性：慣性是物體抵抗運動狀態(tài)變化的本領(lǐng)。本領(lǐng)有大小，那慣性有大小嗎？教師：慣性有大小嗎？（學(xué)生設(shè)計小實驗或舉生活中的實例，說明：質(zhì)量越大，慣性越大。）教師展示上課前學(xué)生吹的乒乓球，體現(xiàn)兩個球的質(zhì)量是不等的，解釋為什么質(zhì)量大，難以吹動？教師進一步實驗:輕的乒乓球撞撞重的乒乓球；重的乒乓球撞輕的乒乓球，觀察并解釋現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生做“單手撕紙”的小競賽：教師演示，讓學(xué)生以最快，最省力的辦法達到同樣的效果。（讓學(xué)生解釋在什么時候，紙條最容易撕下：說明慣性是保持“靜止狀態(tài)”和“保持勻速直線運動狀態(tài)”兩種情況。）最后教師再用夾子夾住小紙條，同樣達到預(yù)期的效果。教師：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。教師：這些小實驗是不是都很簡單而且很巧妙?。可钪?，還有哪些體育娛樂項目體現(xiàn)了質(zhì)量和慣性之間的這種關(guān)系嗎？學(xué)生：（相撲運動員，打籃球時體重懸殊的球員，教師引導(dǎo)：為什么乒乓球做的質(zhì)量比較小，保齡球的質(zhì)量比較大？）學(xué)生：質(zhì)量越大，慣性就越大，保持原來運動狀態(tài)的“本領(lǐng)”越大，運動狀態(tài)越難改變。質(zhì)量越小，慣性就越小，保持原來運動狀態(tài)的“本領(lǐng)”就越小，運動狀態(tài)就容易改變。教師：生活中像這樣的事例還很多，可見，牛頓把慣性作為一個科學(xué)概念提出的重要性，牛頓第一定律也叫慣性定律。同學(xué)們課后可以繼續(xù)體會。4.課堂小結(jié)教師：牛頓第一定律我們初中已經(jīng)學(xué)過，那現(xiàn)在我們又學(xué)了一遍，那么，你這節(jié)課學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容？（學(xué)生回答）教師總結(jié)：（1）回顧了伽利略等科學(xué)家如何挑戰(zhàn)權(quán)威，特別是伽利略的理