牛頓第一定律 教學(xué)設(shè)計(jì) 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

牛頓第一定律一、教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念（1）知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理過程和推論，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究重要方法（2）理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義；理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，知道物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。2.科學(xué)思維學(xué)會(huì)觀察和分析生活中有關(guān)物理知識(shí)的實(shí)例與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，具有初步的觀察能力、分析概括能力。3.科學(xué)探究通過實(shí)踐和探究，讓學(xué)生感覺科學(xué)就在身邊。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理的精神，樹立正確的世界觀和唯物主義觀。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生觀察思考，勇于發(fā)現(xiàn)樂于探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以及應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。二、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)牛頓第一定律和慣性的正確理解。教學(xué)難點(diǎn)：慣性和質(zhì)量的關(guān)系。三、教學(xué)分析關(guān)鍵本節(jié)所述內(nèi)容在初中課本上已涉及到，初中課本中用到的標(biāo)題是慣性定律，所以學(xué)生已有一定的基礎(chǔ)，是如何讓學(xué)生加深對(duì)牛頓第一定律的理解。對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，從日常經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，人們往往會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，所以使學(xué)生建立起運(yùn)動(dòng)改變的原因在于物體間的相互作用力的觀點(diǎn)，不是輕而易舉的事情。在對(duì)慣性的學(xué)習(xí)中，這仍是學(xué)生難于理解的問題。四、教學(xué)過程活動(dòng)1【導(dǎo)入】討論亞里士多德的觀點(diǎn)前面幾章學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)和力基礎(chǔ)知識(shí),這一章開始我們研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。師:歷史上關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系也出現(xiàn)過分歧。通過初中對(duì)牛頓定律的學(xué)習(xí)以及同學(xué)們自己的了解,現(xiàn)在請(qǐng)一位同學(xué)來講一講歷史上出現(xiàn)的分歧是什么?代表人物又是誰?生:2300多年前,人們認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,物體不受力就不會(huì)運(yùn)動(dòng),其代表人物是亞里士多德。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,代表人物是伽利略。師:那么為什么亞里士多德時(shí)代的人們會(huì)認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持呢?他們是根據(jù)生活中的什么現(xiàn)象得到這一結(jié)論的?生:在地面上推物體,物體運(yùn)動(dòng),不推物體就停止。踢出去的足球最終也停下來。師:同學(xué)們講得很好,我們也通過實(shí)驗(yàn)來看看。活動(dòng)2【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)演示1并討論演示實(shí)驗(yàn):小車停在桌上,推動(dòng)小車前進(jìn),撤去推力,小車逐漸停下。師:這些活生生的粒子似乎都在印證亞里士多德的觀點(diǎn),好像確實(shí)是力在維持著物體的運(yùn)動(dòng),那么到底是不是這么一回事呢?同學(xué)們?nèi)绾蝸斫忉寗偛潘e的現(xiàn)象?生:物體之所以停下來是由于摩擦阻力的影響,正是因?yàn)槭艿搅肆Σ磐Ｏ聛淼摹?很好。另外從邏輯推理的角度,如果物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持,那么撤去力的瞬間,小車就應(yīng)該立即停止。推出去的小車早已失去了推力對(duì)它的作用,但仍繼續(xù)向前。物體只要獲得了速度就會(huì)運(yùn)動(dòng)。物體停下來是受到力的作用。那么請(qǐng)同學(xué)們回想一下初中是如何得到牛頓第一定律的?生:讓小車從斜面上同一位置下滑,分別滑上不用的水平面。師:很好,我請(qǐng)這位同學(xué)來給大家演示一下。活動(dòng)3【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)演示2并討論演示實(shí)驗(yàn):小車從斜面上同一位置下滑到木板、毛巾等不同水平面上。師:不同接觸面改變了什么?同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象?說明了什么?生:不同粗糙程度,小車最后停下來的距離不同,越光滑,小車運(yùn)動(dòng)的越遠(yuǎn)。師:如果接觸面光滑,小車又會(huì)如何?生:小車將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。師:也就是說物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持,但實(shí)際生活中不可能有絕對(duì)光滑的接觸面,因此這一結(jié)論無法直接證明。伽利略通過他智慧的頭腦設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證明這一想法。下面我們來重復(fù)一下這一實(shí)驗(yàn),其他同學(xué)注意觀察?；顒?dòng)4【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)演示3并討論演示實(shí)驗(yàn):物體沿墊有毛巾的軌道下滑時(shí)運(yùn)動(dòng)的越來越快,上滑時(shí)運(yùn)動(dòng)的越來越慢。?師:沿斜面下滑,速度在增加,沿斜面上升,速度在減小,那么小球沿水平軌道會(huì)如何運(yùn)動(dòng)?生:小球沿水平軌道速度不增不減。師:沒有阻力時(shí),將一直運(yùn)動(dòng)下去。因此我們要證明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持,就是要證明小球在光滑水平軌道上能一直運(yùn)動(dòng)。演示實(shí)驗(yàn):去掉毛巾,小球運(yùn)動(dòng)的更高了。師:這又說明了什么?生:軌道越光滑,小球運(yùn)動(dòng)的越高。師:如果軌道光滑,小球應(yīng)該回到它原來的高度上。同學(xué)們初中也學(xué)習(xí)過機(jī)械能守恒定律,如果斜面光滑,根據(jù)機(jī)械能守恒,小球能回到原來的高度。但是即便光滑,我們的實(shí)驗(yàn)仍然是在斜面上,我們?cè)鯓硬拍艿玫剿杰壍郎系那闆r呢?回想當(dāng)初伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí),他先將豎直下落的物體變成在斜面上的物體,再逐漸抬高斜面,最后外推導(dǎo)豎直的情況。那么模仿他,我們這里該怎么做呢?生:看看逐漸減小斜面傾角,會(huì)出現(xiàn)什么情況,演示實(shí)驗(yàn):減小右側(cè)斜面傾角,小球運(yùn)動(dòng)的更遠(yuǎn)了。師:這又說明了什么?生:小球總想回到原來的高度,需要走過更遠(yuǎn)的路程。師:那么如果斜面完全水平,又會(huì)如何呢?生:由于小球?qū)o法回到原來的高度,則小球?qū)⒉煌５倪\(yùn)動(dòng)下去?；顒?dòng)5【講授】新課知識(shí)師:這樣伽利略根據(jù)基本實(shí)驗(yàn),再加上光滑的理想條件,建立了理想實(shí)驗(yàn),從而證明了物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。我們?cè)賮砜偨Y(jié)一下。2300多年前1.亞里士多德的觀點(diǎn):力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。師:直到300多年前,伽利略通過邏輯推理及理想實(shí)驗(yàn)證明2.伽利略的結(jié)論:力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。師:此后又有很多科學(xué)家對(duì)伽利略的結(jié)論進(jìn)行了研究和補(bǔ)充。3.笛卡爾的補(bǔ)充:如果沒有其他原因,運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng),既不會(huì)停下來,也不會(huì)偏離原來的方向。師:最后牛頓將前人的觀點(diǎn)歸納總結(jié)起來,形成了牛頓第一定律,也稱為慣性定律。二、牛頓第一定律(慣性定律)1.牛頓第一定律: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改變這種狀態(tài),也就是慣性定律。2.兩層含義(1)一切物體都具有慣性。師:這也是為什么牛頓第一定律稱之為慣性定律。(2)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。師:物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即是物體的速度。物體靜止時(shí),速度為0;物體勻速直線運(yùn)動(dòng)則速度保持不變。如果物體的速度發(fā)生變化,則物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。牛頓第一定律是不是實(shí)驗(yàn)定律?能否用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證能?我們說牛頓第一定律不能被實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證,不是實(shí)驗(yàn)定律,但它是有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的。下面我們?cè)賮砭唧w認(rèn)識(shí)一下物體的慣性。三、慣性1.慣性:物體保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。(視頻展示)師:慣性定律是不是等于慣性?生:慣性是物體的一種性質(zhì),慣性定律闡述了物體的這一性質(zhì)以及外力作用對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。師:慣性與什么因素有關(guān)